一種新型高層建筑層間剪力墻混凝土置換加固施工技術(shù)

楊洲

【摘 要】?針對(duì)某高層建筑局部剪力墻澆筑強(qiáng)度嚴(yán)重不足的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，文章介紹一種新型卸載技術(shù)，它是由新增混凝土卸載柱配合千斤頂系統(tǒng)支撐上部墻體荷載，并使荷載直接傳遞到下部墻體，配合剪力墻分段置換法，使置換過(guò)程擁有非常好的實(shí)用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、短期性 。

【關(guān)鍵詞】高層建筑; 層間置換; 加固; 施工技術(shù); 千斤頂

隨著國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展以及城市土地利用日趨緊張，以混凝土剪力墻為結(jié)構(gòu)體系的高層建筑越來(lái)越多，剪力墻質(zhì)量問(wèn)題也時(shí)有發(fā)生，大多是混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。目前常用的針對(duì)混凝土剪力墻的加固技術(shù)有增大截面法、粘貼鋼板或纖維片材加固技術(shù)以及混凝土置換加固技術(shù)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，其中混凝土置換加固最為直接有效。

1 工程概況

某工程為1棟地下2層、地上32層的剪力墻結(jié)構(gòu)住宅房屋，建筑主體高度為97.385 m，加固前主體結(jié)構(gòu)施工到地上22層，填充墻體未施工。在主體結(jié)構(gòu)施工到地上22層時(shí)，發(fā)現(xiàn)2層3肢剪力墻混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，回彈和取芯結(jié)果顯示為C20左右，未達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度C55。問(wèn)題墻肢如圖1所示。

2 置換方案

2.1 置換原理

剪力墻混凝土置換加固的重點(diǎn)是支撐卸載和分批分段進(jìn)行置換，通過(guò)支撐卸載體系將上部墻體荷載釋放到下部墻體上，減少被置換的墻體荷載，剪力墻分段置換同樣是避免置換過(guò)程中剪力墻或者卸載系統(tǒng)受到的荷載過(guò)大。卸載簡(jiǎn)圖如圖2所示。

2.2 卸載系統(tǒng)

使用尺寸300 mm×300 mm鋼筋混凝土柱與千斤頂?shù)慕M合卸載系統(tǒng)，混凝土強(qiáng)度為C55，設(shè)計(jì)抗力為1 270 kN，通過(guò)千斤頂?shù)鬃略O(shè)置壓力傳感器，監(jiān)控卸載時(shí)施加的頂升力（本工程為500 kN）。卸載系統(tǒng)如圖3所示。

2.3 施工順序

以68-Q/ 68-25～68-19軸線(xiàn)剪力墻為例，見(jiàn)圖4。具體施工流程為：

（1） 通過(guò)鑒定報(bào)告確定混凝土強(qiáng)度有缺陷的剪力墻。

（2） 布置卸載支撐體系，通過(guò)千斤頂施加頂升力，頂升力的取值可通過(guò)計(jì)算獲得，讓卸載柱參與工作，形成混凝土柱支撐系統(tǒng)。

（3） 置換圖示位置墻體1，待墻體1達(dá)到強(qiáng)度要求時(shí)，再置換圖示位置墻體2。

（4）待墻體2達(dá)到強(qiáng)度要求時(shí)，拆除卸載柱。

3 應(yīng)力變化

3.1 缺陷混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度

以圖4中的剪力墻為例，鑒定報(bào)告中取芯圓柱體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為23.2 MPa，根據(jù)GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》4.1.3條中條文說(shuō)明，可得到缺陷混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為11.038 MPa。

3.2 剪力墻應(yīng)力對(duì)比

通過(guò)對(duì)圖4中剪力墻提出三種置換方案，對(duì)比墻體中應(yīng)力變化。三種置換方案分別為：

（1） 不設(shè)置卸載系統(tǒng)（卸載柱），僅通過(guò)墻1和墻2分段置換。

（2） 設(shè)置卸載系統(tǒng)（卸載柱），不設(shè)置預(yù)頂應(yīng)力，然后通過(guò)墻1和墻2分段置換。

（3） 設(shè)置卸載系統(tǒng)（卸載柱），千斤頂設(shè)置預(yù)頂應(yīng)力500 kN/根，然后通過(guò)墻1和墻2分段置換。

得到的墻體應(yīng)力及方案可行性見(jiàn)表1。通過(guò)表1可以得出以下結(jié)論：

（1） 當(dāng)不設(shè)置卸載系統(tǒng)時(shí)，墻2應(yīng)力大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)力，方案不可行。在不設(shè)卸載系統(tǒng)的情況下要使方案可行，需要進(jìn)行更多段的分段置換，將大大增加施工工期。

（2） 對(duì)比方案2與方案3，同樣設(shè)置卸載系統(tǒng)的情況下，施加預(yù)頂升力的方案3的墻體應(yīng)力大大小于方案2中的墻體應(yīng)力，置換過(guò)程中方案3具備更好的安全儲(chǔ)備。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 加固材料

（1） 水泥：水泥的性能和質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定，同時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用收可行縮較小的水泥品種。

（2） 混凝土：卸載柱采用C55同等級(jí)二次灌漿料澆筑，二層剪力墻加固采用的混凝土為C60微膨脹細(xì)石混凝土，混凝土應(yīng)進(jìn)行試配確定配合比，現(xiàn)場(chǎng)施工中混凝土強(qiáng)度等級(jí)均應(yīng)按規(guī)定檢驗(yàn)。

4.2 卸載柱施工

卸載柱與上下墻體的連接方式為墻體鉆取洞口，然后采用二次灌漿料與卸載柱整體現(xiàn)澆的方式，卸載柱延伸至上下層的卸載柱與剪力墻結(jié)合面應(yīng)鑿毛。

4.3 混凝土置換

（1） 鑿除需置換的混凝土之前，應(yīng)確定可靠的支撐方案并實(shí)施，保證在鑿除過(guò)程中不產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫、變形等不良影響。

（2） 在分段鑿除不合格混凝土?xí)r，應(yīng)在分界線(xiàn)處多鑿30 mm，確保置換混凝土面積和結(jié)合面的結(jié)合。鑿除需置換的混凝土至合格混凝土表面，清理干凈浮渣;鑿除過(guò)程中不得損傷原有鋼筋。

（3） 在鑿除不合格混凝土過(guò)程中可能對(duì)原鋼筋有擾動(dòng)，在澆筑新的混凝土之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)直、回位，損傷嚴(yán)重的鋼筋采用綁扎搭接時(shí)搭接長(zhǎng)度大于40d，焊接連接時(shí)單面焊接10d，雙面焊5d。

（4） 在鑿除不合格混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)注意安全，嚴(yán)防混凝土塊墜落砸傷下層樓蓋。

（5） 重新澆筑混凝土前應(yīng)對(duì)其相連界面進(jìn)行處理，鑿成齒形粗糙面并在重新澆筑混凝土前冷刷一層純水泥漿。

（6） 混凝土在澆筑后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面保持濕潤(rùn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于鋼筋混凝土柱與千斤頂?shù)慕M合卸載系統(tǒng)，配合分段混凝土置換法能夠有效的解決高層混凝土剪力墻混凝土強(qiáng)度偏低的問(wèn)題，該方法具備施工工期短、較低施工成本、良好的安全儲(chǔ)備等特點(diǎn)。類(lèi)似的剪力墻強(qiáng)度不足的問(wèn)題可參考此方法。

參考文獻(xiàn)

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