水泥灌漿技術(shù)在高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工中的應(yīng)用

王 剛（南京德潤置業(yè)有限公司，江蘇 南京 210000）

為了保障建筑結(jié)構(gòu)的性能滿足實際使用的要求和發(fā)展需求，結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理就成了較為常用的技術(shù)手段[1]。一般情況下，在開展具體的加固施工時，執(zhí)行的加固力度以及施工方式主要以建筑結(jié)構(gòu)的破壞形式為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇[2]，在確保建筑結(jié)構(gòu)的加固承載力滿足實際要求的同時，還需要對施工現(xiàn)場的實際情況做出綜合分析[3]，結(jié)合相關(guān)施工技術(shù)及加固施工費用等因素，合理選擇最合適的加固方式。但需要注意的是，在選擇加固方法的過程中[4]，不斷優(yōu)化加固材料的性能也是與最終建筑主體結(jié)構(gòu)加固效果直接相關(guān)的主要因素之一[5]。一方面，借助有效的加固材料可以使整個加固過程的經(jīng)濟(jì)性得到進(jìn)一步提升；另一方面，合理選擇加固材料也可以降低施工周期[6]。對現(xiàn)階段的高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工材料進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，以水泥基為基礎(chǔ)的灌漿料應(yīng)用最為廣泛，結(jié)合實際加固需求，在水泥中加入不同比例的細(xì)骨料、外加劑、礦物摻合料等[7]。

結(jié)合上述分析，本文開展了水泥灌漿技術(shù)在高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工中的應(yīng)用研究，分別從施工材料、施工技術(shù)兩個角度對高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工中，水泥灌漿技術(shù)的應(yīng)用方式加以設(shè)計，并通過對比測試的方式，分析驗證了施工技術(shù)的應(yīng)用效果。

1 高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工設(shè)計

1.1 施工材料選擇

首先從灌漿材料的角度入手[8]，對其進(jìn)行合理的選擇。從性能指標(biāo)的角度分析，對灌漿混凝土彈性模量的設(shè)置，以待加固高層建筑地基的彈性模量為基礎(chǔ)進(jìn)行[9]，不宜低于待加固高層建筑地基彈性模量，同時也需要控制在待加固高層建筑地基的彈性模量的5 倍以內(nèi)[10]，具體的參數(shù)值不宜超過2000MPa。在此基礎(chǔ)上，考慮到灌漿施工對于建筑原結(jié)構(gòu)的影響，也需要進(jìn)行精準(zhǔn)控制[11]，因此本文設(shè)置極限變形量為5%；其次，就是對灌漿混凝土28d抗壓強度的設(shè)置，對于一般高層建筑而言，28d 抗壓強度需要控制在50MPa 以上，模強比達(dá)到150 左右即可。但是對于自身荷載強度較高的高層建筑而言，對應(yīng)灌漿混凝土的28d抗壓強度需要達(dá)到60MPa左右，模強比也需要達(dá)到500左右。按照上述所示的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本文對于具體施工材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工材料選擇

除此之外就是對砂石材料的選擇，本文控制級配在5mm以內(nèi)，同時按照0.6%的標(biāo)準(zhǔn)在混凝土中添加減水劑，通過這樣的方式最大限度降低由于施工材料導(dǎo)致的應(yīng)力性能偏低的問題。

按照上述所示的方式，實現(xiàn)對高層建筑主體結(jié)構(gòu)灌漿加固施工材料的選擇，為最終的加固效果提供可靠保障。

1.2 高層建筑主體結(jié)構(gòu)水泥漿灌施工

在正式加固施工前，首先需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，包括專門灌漿設(shè)備的準(zhǔn)備、攪拌裝置運行參數(shù)的合理設(shè)置等。在此基礎(chǔ)上，在實施具體的灌漿作業(yè)階段，為了保障灌漿效果，設(shè)置設(shè)備底座周圍和模板之間保留100mm 左右的距離，同時灌漿模板頂層標(biāo)高與灌漿設(shè)備底座上層表面之間的距離在50mm 以上?？紤]到混凝土自身的屬性特征，本文在對混凝土結(jié)構(gòu)實施全面加固的過程中，設(shè)置了排氣孔和灌漿孔。具體的布設(shè)位置為模板支護(hù)結(jié)構(gòu)表面，并且確保預(yù)留的排氣孔和灌漿孔數(shù)量充足。在設(shè)置灌漿孔時，從灌漿效果的角度出發(fā)，控制灌漿孔的直徑不低于5mm，但是最大直徑也不宜超過15mm。一旦出現(xiàn)灌漿孔直徑過小的情況，將會降低灌漿效率；當(dāng)灌漿孔直徑過大時，可能會由于灌漿速率過快導(dǎo)致密實度降低，影響最終的加固效果；其次就是對灌漿孔的排布，設(shè)置相鄰灌漿孔之間的距離不超過100mm。在此基礎(chǔ)上，在進(jìn)行灌漿處理時，需要對水泥基灌漿材料進(jìn)行不間斷拌和，這樣做的目的是避免水泥基灌漿材料發(fā)生凝固，影響灌漿階段的流動性，同時也避免由于過量吸水引起灌漿密度下降問題。按照上述所示的方式，采用由下至上的方式開展相應(yīng)的灌漿施工，配合振搗操作，實現(xiàn)提高加固部分結(jié)構(gòu)整體性的目的。

2 應(yīng)用測試

2.1 測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

設(shè)計了長方體的舊混凝土試件，具體尺寸為150mm×150mm×300mm，在新舊混凝土的接觸界面設(shè)計階段，設(shè)置具體的接觸面積為150mm×270mm。以此為基礎(chǔ)，在加固處理時，最主要的目標(biāo)是以舊混凝土面為基礎(chǔ)，澆筑水泥基灌漿料混凝土結(jié)構(gòu)，并且確保二者的體積相同，具體尺寸同樣為150mm×150mm×300mm。本文以方便開展剪切試驗為核心，沿界面豎直方向為新舊混凝土試塊設(shè)置了30mm的錯位，具體的試件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 測試構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖

按照這樣的方式，在實際測試過程中，施工試件的有效粘結(jié)高度和寬度則分別為270mm和150mm。

以上述所示的方式，分別采用本文設(shè)計的主體結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)以及文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]提出的主體結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)開展對比測試。

2.2 測試結(jié)果與分析

在對測試構(gòu)件的應(yīng)力性能進(jìn)行分析時，本文采用液壓千斤頂作為主要的荷載作用裝置，配合壓力傳感器對不同施工技術(shù)下的測試構(gòu)件進(jìn)行加載處理。在具體的加載過程中，本文采用單側(cè)分級加載的方式。在測試之前，首先對舊混凝土試驗構(gòu)件進(jìn)行預(yù)加載，利用這樣的方式最大限度避免初始誤差對于測試結(jié)果的影響，保障測試結(jié)果的可靠性。

在上述基礎(chǔ)上，統(tǒng)計得到的不同主體結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)的構(gòu)件位移情況如表2所示。

表2 不同方法測試結(jié)果對比表

結(jié)合表1所示的測試結(jié)果，對三種不同加固技術(shù)下的加固效果進(jìn)行分析可以看出，隨著作用于測試構(gòu)件的荷載強度逐漸增加，對應(yīng)構(gòu)件的位移情況整體均表現(xiàn)出了逐漸加大的發(fā)展趨勢。其中，在文獻(xiàn)[2]加固技術(shù)下，構(gòu)件加載端位移和自由端位移均呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的發(fā)展趨勢，其中，加載端的最大位移為9.62mm（荷載強度為220kN 時），自由端的最大位移為3.69mm（荷載強度為220kN 時）；在文獻(xiàn)[3]加固技術(shù)的測試結(jié)果中，當(dāng)作用于構(gòu)件的荷載強度低于120kN時，加載端位移和自由端位移均處于較低水平，且受荷載影響程度較小，當(dāng)荷載強度為120kN時，加載端的最大位移僅為3.19mm，自由端的最大位移為2.02mm，但是當(dāng)荷載強度增加至220kN以上時，測試構(gòu)件的位移顯著增加，加載端的最大位移和自由端的最大位移分別達(dá)到了12.95mm 和4.57mm。相比之下，在本文設(shè)計加固技術(shù)下，測試構(gòu)件的始終處于較低水平，當(dāng)作用于測試構(gòu)件的荷載強度為220kN 時，加載端的最大位移僅為3.30mm，自由端的最大位移僅為3.21mm。

3 結(jié)語

通過對實際的高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工過程進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，構(gòu)件表面出現(xiàn)細(xì)小裂縫的問題較為常見，這不僅影響建筑施工效果的美觀性，對于建筑結(jié)構(gòu)的性能也造成了一定的安全威脅。針對此，本文開展了水泥漿灌技術(shù)在高層建筑主體結(jié)構(gòu)加固施工中的應(yīng)用研究，在對灌漿混合料的配制以及用料方式進(jìn)行針對性設(shè)計后，從施工方式的角度展開了綜合研究。在實際的應(yīng)用測試結(jié)果中，該加固施工技術(shù)實現(xiàn)了良好的加固的效果，對于后期結(jié)構(gòu)的耐久性提升具有積極的促進(jìn)作用。