上海建浩工程顾问有限公司 上海 200030
摘要：由于建设方需求变化等原因引起的既有框架结构柱预留插筋大面积设计调整的情形近几年越来越多。通过植筋方式完成上述预留插筋的调整，原则上采用传统冲击钻钻成孔，若传统钻孔施工困难可以采用水钻成孔。植筋过程中遇到的一系列困难是工程技术人员急需解决的问题，需要为今后类似工程施工提供可借鉴经验。
关键词：既有结构柱；插筋；设计调整
The practice and summary of the large area design adjustment of the framework column are given
Dong Yin
（Shanghai JianHao Engineering Consultancy Co.，Ltd. 200030，Shanghai，China；
Abstract：In recent years，there have been more and more cases in recent years due to the change of the construction demand and other reasons. In principle，the traditional impact drill can be used to drill holes into holes. If the traditional drilling construction difficulties can be drilled into holes，it can be used. A series of difficulties encountered in the process of the implant are the problems that the engineering technicians urgently need to solve，which should provide reference for similar engineering construction in the future.
Key words：The existing structure column；Inserted reinforcement；Design changes
0 前言
近几年，随着对原有老建筑、老设施、既有结构的改造与加固工程的数量的增多，植筋工程的施工措施与技术越来越被建筑人进行讨论与总结。一方面尽量减小对原有结构的损伤，另一方面确保植筋工程的质量满足改造与加固设计要求是关键。这就需要工程技术人员时刻根据现场实际情况，制定一系列具有可操作性强、实践性高并被各方认可的施工方法。
1 工程概况
上海世博会地区A片区绿谷项目（地上部分）A03A和A03B地块工程位于世博园区，由博成路、云台路、谷亚路、高科西路围合而成，用地面积为46692m2，总建筑面积为241056m2，其中地上建筑面积为121442m2，地下建筑面积为119614m2。
A03A地块分为A03A-01、A03A-02地块，其中A03A-01地块28728.9m2，A03A-02地块28450.8m2；A03B地块分为A03B-01、A03B-02地块，其中A03B-01地块33990.9m2，A03B-02地块33898.6m2。
绿谷项目自2011年正式启动至今，工程建设周期已超过6年。由于其创新性的开发模式，对后续设计、报批、建设等各阶段都提出了挑战。由于地下、地上分期报审、带方案招标的模式与最终使用需求的不匹配，对设计成果的稳定都提出了很大的挑战。
本工程地下结构于2016年底全部施工完成（出±0），而地下工程与地上工程是作为不同标段分批开发建造的。由于地下结构施工时无地上工程相关设计信息以及地上结构的调整，现地上首层框架柱预留插筋无法满足现最新地上设计结构荷载验算，经设计单位现场复核需要大面积调整既有框架结构柱预留插筋。设计单位要求通过植筋方式完成上述预留插筋的调整，计划采用传统冲击钻钻成孔，尽量避免采用水钻成孔，规避可能伤害节点钢筋的风险。
2 预留插筋调整原因
由于上述描述工程的特殊性，导致对设计成果及已实施工程的变更，经充分梳理，主要可分为以下五类：
一、业主需求变化引起变更：如浦银大学，职工食堂等需求的调整；
二、政府审查意见引起变更：包括地上扩初专家意见、规划审批容积率调整、超限审查专家意见、审图公司意见、消防审查意见、规划审批商业面积调整；
三、地下施工与地上设计不同步引起的变更：主要由于地上方案深化对已建地下空间的影响；
四、地下工程先行施工引起的变更：由于前期紧张的工程进度要求，导致对设计产生的制约；
五、根据市政配套方案进行的设计变更：包括开关站配套修改、通信机房修改等后续因天桥方案调整将引起能源站管线改走地下室，需对相关区域做相应的结构修改。
3 预留插筋调整类型及工程量
根据现场实际插筋统计与最新设计图纸比对，本工程首层框架柱预留插筋的调整主要类型有：新增柱、插筋数量变多、插筋直径由小变大等。
其中A03A2楼涉及调整的框架柱数量为11根，需要新增植筋数量为102根；A03B1楼涉及调整的框架柱数量为31根，需要新增植筋数量为208根；A03B2楼涉及调整的框架柱数量为32根，需要新增植筋数量为270根。植筋规格最小为Φ20，最大为Φ28。
据此新增植筋数量占总预留插筋数量的约30%。
4 植筋工作的前期分析、论证
通过查阅地下室顶板及首层梁柱节点处配筋设计图纸，能预估需要植筋的梁柱节点处下部水平纵横向钢筋较密，且钢筋规格一般较大，且实际施工与图纸尚会存在一定偏差，据此分析后续钻孔植筋工作将会有一定困难。于是计划首先通过在现场开展试钻工作对现场情况进行排摸，而这一点也得到了验证，试钻孔后发现困难主要有：1. 梁柱节点处下部钢筋过密，有个别钻孔深度往往在100mm～200mm左右时就无法继续往下成孔，达不到设计、规范要求；2. 梁柱节点处，纵横向梁上皮钢筋过密，纵向钢筋间隙无法满足钻孔尺寸；3. 梁柱节点处，纵横向梁多排钢筋排布密集且并非与图纸完全相符，个别角部植筋孔位下有钢筋，无法满足植筋要求；4. 梁柱节点处，纵横向梁间孔隙满足钻孔需求，但植筋后会出现柱钢筋间距过近，不满足规范要求现象；5. 即使采用水钻成孔，也会对梁柱节点处钢筋产生损伤，而且单孔的成孔时间长（约1小时），影响结构质量及工期等。
5 植筋工作的深入技术分析及方案策划
针对上述面临的问题，通过现场详细技术复核、专家论证会等方式进行讨论，确定采用如下处理措施流程：
一. 首先植筋柱的保护层需全面凿除，露出纵横两排钢筋后，才能较为直观的初步找出可能植筋的孔位。下图为典型的柱子需要处理的现状。现场已经露出横向的钢筋，需再凿除部分柱顶混凝土露出纵向的钢筋（下图红色线示意），这样方便在纵横交叉处的空隙中植筋。
图1 植筋柱子保护层凿除示意
二. 通过剥开保护层也仅限于初步查看纵横向梁首层钢筋排布情况，之后进一步采用钢筋探测仪对节点内部情况进行勘察。考虑到传统钢筋探测仪仅对保护层后首层钢筋位置探测结果较为可靠，且生成的2D图像结果无法满足体现节点内复杂的混凝土、钢筋情况的需求。经了解，某品牌混凝土结构透视仪通过雷达检测技术，可提供混凝土结构内部的实时视图，可通过天线对隐蔽结构进行全断面扫描，且最大探测深度大于所需孔深，并可生成平面图及三维剖面图。这样便可以在探测现场直接评估扫描数据，且无需专业人员进行全程陪同及后续数据计算处理，可直接协助初步找到可实行钻孔的位置进行进一步分析或试钻，以提高前期分析质量及效率，降低损伤节点内钢筋的风险。经研究后后，决定采用该混凝土结构透视仪对梁柱节点内钢筋情况进行探测。
三. 通过上述两项措施对现场需植筋的梁柱节点进行情况排摸后，可得到相应照片及平面、剖面图。为更直观的体现节点情况，及进行深入模拟、方案优化，再通过运用BIM（建筑信息模型）技术，对节点情况（包括钢筋及混凝土）进行BIM模型绘制，掌握节点内空间情况，并充分利用BIM的可视化、协调性、模拟性、优化性的四个优势特点，进行模拟钻孔植筋，可提前发现钻孔植筋过程中的空间问题，进行方案调整及优化，并确保传统冲击钻可进行钻孔，避免采用水钻成孔，规避可能伤害节点钢筋的风险。如图2.1-2.4所示。
图2.1节点初始状态 图2.2节点初始状态
图2.3模拟植筋最终结果 图2.4节点情况分析模拟
四. 对因节点内空间状况确实无法满足设计节点图（见4.植筋工作的前期分析、论证），根据BIM模型所提供的空间状况（可钻孔区域），经设计单位复核后，进行技术调整：1. 对可钻孔尺寸不满足钢筋规格需求的情况，采用钢筋代换：①对具备开多个孔的节点可采用等截面代换，减小所植钢筋规格（即截面积），增加钢筋数量；②对不具备开多个孔的节点可采用等强代换，减小所植钢筋规格（即截面积），提高所用钢筋强度（因柱钢筋后续施工采用机械接头连接，故可规避高强钢筋可焊性差的缺点）；2. 对可钻孔位置较应钻孔位置需内收的情况，考虑框架结构柱承受竖向荷载及水平荷载，作为压弯构件，必须满足竖向钢筋截面内的有效高度，故按实际情况进行钢筋代换；③ 对角部需植钢筋（作为相邻两个截面方向的受力钢筋），若无植筋位置或植筋位置需内收的情况，必须在保证满足原有受力特性的情况下对两边进行植筋或钢筋代换。
6 植筋工作的实践与要点
一. 经过技术分析确定方案后，在露出纵向的钢筋后，在BIM模拟优化后的预设位置进行钻孔植筋；均采用传统冲击钻钻成孔，钻孔完毕后检查成孔孔深，成孔深度必须满足设计要求。
另外，每个需要植筋的框架柱在植筋过程中由于试钻、下部有过多钢筋等障碍物而就近换位置成孔等原因会形成若干废孔。
二. 对钻孔形成的碎屑用洁净水进行冲洗，并晾晒至干燥。再用压缩空气将孔内粉尘吹出，并用毛刷将孔壁刷净，反复多次，直至孔内无灰尘碎屑为止。最后对孔洞进行临时封闭，并于注胶植筋前再次检查。
三，经讨论，根据实际工况：①钢筋直径大，应采用胶体收缩率低的植筋胶；②为确保植筋质量，考虑采用同样适用于潮湿环境下适用的植筋胶；③甲方对材料品牌、技术参数要求高。故最后选用慧鱼FIS EM 环氧锚固胶。
注胶植筋流程如下：1. 注胶植筋前对孔深、孔内洁净度进行复查，并明确不得于雨天进行注胶植筋施工。2. 再次用慧鱼压缩空气枪从孔底开始清孔4次。3. 用慧鱼提供的钻孔辅助装置进行就位，以保证偏差≤2%。4. 使用慧鱼配备的专用注射枪进行A、B胶管拌和注胶，从孔底开始注胶。5. 最后将钢筋旋转插入钻孔中。
四. 按照上述方式，对钻孔方式、深度等进行记录，并安排植筋组施工人员进行旁站监督。
图3 若干柱植筋后效果
五. 植筋完成静置48小时后进行现场拉拔试验，合格后对植筋过程中产生的废孔采用提高一等级的微膨灌浆料进行灌浆。
六.对每根植筋的框架柱编制现场确认单，包含需要植筋的规格、数量、位置，钻孔深度记录，植筋完成情况等信息。
6 总结
近几年，随着对原有老建筑、老设施、既有结构的改造与加固工程的数量的增多，本工程既有框架结构柱预留插筋大面积设计调整的实践与总结为今后类似工程的施工在前期工况勘察、技术分析深化、施工措施、施工进度与质量以及施工成本方面可提供借鉴与参考，具有一定推广意义。类似植筋过程中可能遇到困难的预判与施工措施预案是我们宝贵的财富！
作者简介：董殷，男，1985年3月13日出生，本科，现工作于上海建浩工程顾问有限公司，总监理工程师，工程师。
论文作者:董殷
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第8期
论文发表时间:2019/5/6
标签：钢筋论文; 植筋论文; 钻孔论文; 节点论文; 梁柱论文; 工程论文; 情况论文; 《建筑模拟》2019年第8期论文;