摘要：某新建项目，由于原施工图设计引起结构安全隐患、使用功能不合理等。经过图纸重新审查及专家的研究论证，决定对地下室部分进行结构加固，对塔楼标准层的梁进行改造。本工程中采用了加高柱帽、梁增大截面法、碳纤维粘贴等加固技术，经过投入使用，完全满足使用功能改造的要求。
关键词：微型钢管桩；增大截面法；碳纤维粘贴；高压注浆；结构加固改造
引言
广东省某项目由3栋12层、3栋19层商业楼组成，总建筑面积为158548.04㎡；地上建筑面积为131249.74㎡；1层地下室，面积为27298.3㎡。地下一层层高为5.65m，局部4.7m；其中25、26、27栋地上12层，建筑高度为59.15m；28#、29#、30#栋地上19层，建筑高度60.00m。本项目桩基础采用锤击预应力管桩、静压预应力管桩；结构体系为剪力墙结构，商铺为框架结构，结构安全二级。
本工程地下室采用自重加抗拔桩抗浮，由于受台风影响，降水量大，导致地下水位上升，超过设防水位，且地下室顶板还没覆土自重加抗拔桩不足以抗浮，浮力作用下导致底板起拱，又因底板起拱的强制位移造成柱头、柱脚破损，楼板冲切破坏产生裂缝等破坏；现需对已破坏的构件进行修复加固。
本工程25~27栋3~12层的结构梁底过低，造成不能满足使用功能；需对结构梁改造、加固措施满足建筑功能的使用要求。
1.建筑物现状可靠性鉴定
保证主体结构的加固、改造，为了解友谊剧院主体结构的结构安全性，业主方委托广东汇建检测鉴定有限公司对项目主体结构进行安全性检测鉴定。根据检测鉴定结果，如下：
1、地下室26~30×A~L轴：混凝土柱保护层大部分有开裂现象，混凝土顶板板底及板面均大面积有开裂现象；所抽检柱构件的混凝土强度分布在30.2~41.1MPa之间，部分不满足设计要求；抽检板构件的混凝土强度分布在30.5~35.5MPa之间，大部分不满足设计要求。
2、地下室39~40×M~U轴：已检查部分钢筋混凝土构件未发现有异常变形及开裂等损坏现象。所抽检柱构件的混凝土强度分布在33.7~43.0MPa之间，个别不满足设计要求；抽检板构件的混凝土强度分别32.2MPa及33.3MPa，均不满足设计要求。
3、经检测裙楼以上的主体结构未发现有因地下室结构上浮引起的超过鉴定标准规定的倾斜、变形和裂缝反应。
4、25~27栋3~12层的结构梁过低部分不满足设计建筑使用功能。
2、结构加固改造方案的确定
依据主体结构安全性鉴定报告结果，为保证结构体系的安全性，对建筑物的框架柱、梁构件、等部位采取加固措施进行处理，以提高建筑物框架结构的延性特征，具体方式如下：
1）底板采用高压注浆等方法加固
2）底板采用微型钢管桩等方法加固；
3）结构梁采取增大截面法、补强主筋等加固方法；
3、主要加固技术的施工要点及措施
3.1 底板高压注浆加固技术
本工程底板高压注浆加固主要是在原底板上开孔φ101mm，在桩身四周开孔，在孔中埋设线管，利用高压水泥浆渗透土体，使桩身局部缺陷空隙注满水泥浆液，使桩身重新胶接成一整体。做法如下图：
（1）施工工艺：准备工作→钻孔→清孔→埋管→制浆→注浆→二次注浆
1）施工准备：将需要加固部分的地面清洗干净，根据本图大样进行布孔，在现场配置好施工设备设施。
2）钻孔：采用钻机成孔，在布孔位开钻，孔径101mm，孔深要求按本图大样。
3）清孔：用0.5~1.0Mpa的压力清水，将孔内岩粉、泥沙等杂物排出孔口，排渣时间应保证充分。
4）埋管：注浆管采用直径5cm镀锌水管，本图大样中，标明为注浆孔要求将水管插下到承台下2m位置，回浆孔将水管插入到承台底面作回浆用。
5）制浆：水泥浆时标号不少于C15，当标号不满足时可掺细砂作为骨料，细砂粒径不应大于0.2mm，确保水泥浆浓度不导致注浆困难且渗透能力好，浆液水灰比为0.4~0.6，微膨胀剂（UEA）掺入量为2~5%。
6）注浆：在所有注浆口同时注浆，为保证注浆压力控制在1~2MPa，当回浆孔出现大量浓水泥浆时，可停止注浆进行封孔。水泥固化液的配比和注浆压力大小根据土体进浆量现场确定，当发现进浆量过大时应立即灌入固化液，固化后再灌入水泥浆，或灌入水泥浆与固化液混合的化学水泥浆液。
7）二次注浆：为了弥补首次注浆凝固收缩、在地层中的扩散出现局部填充不均匀、不密实等缺陷，本工程需进行二次注浆。在首次注浆初凝后（10~15天）打开封孔进行二次注浆，二次注浆压力比首次注浆大0.3MPa~0.5MPa，二次注浆材料及其他施工工艺与首次注浆相同。二次注浆完成封孔条件应根据现场注浆压力及注浆量判断。
3.2 微型钢管桩加固技术
本工程采用钻孔（冲孔）成孔微型钢管桩，桩端支承于强风化花岗岩，入岩深度不少于5米，桩净长H约为30~35米。
一、开孔示意图
二、桩顶封桩大样图
（1）施工工艺：钢管制作→钻孔→清孔→放管→二次清孔→灌注混凝土
1）钢管制作：钢管材料采用Q345钢材，无缝钢管；钢管接长时，上下两段钢管之间采用焊接连接，外加钢套焊接，焊丝采用E43系列焊条，详见“钢管结长大样”。
2）钻孔：钻孔直径250mm，钻孔垂直度允许偏差为1.0%。
3）清孔：将孔内岩粉、泥沙等杂物排出孔口，排渣时间应保证充分。
4）放管：沉渣清孔完成后，吊放钢管，对位后，静压或锤击钢管到钻孔孔底。
5）二次清孔：吊装钢管完成后，进行二次沉渣清孔。
6）注浆：清孔后沉渣厚度不得大于100mm，马上布置导管灌注水下混凝土。
3.3 结构梁采取增大截面加固技术
该工程因结构梁底过低，未留置卫生间门洞，造成不能满足使用功能；需对结构梁改造，凿除门洞位置的结构梁，然后再对原结构梁加固措施满足建筑功能的使用要求。
（1）工艺流程：原现浇梁板钢管支撑→混凝土楼板凿除→混凝土梁开孔、凿除→钢筋工程→模板工程→混凝土工程→模板拆除→原现浇梁板支撑拆除→新旧混凝土交接处的修补及涂刷处理。
1）在进行原结构梁改造前，先用钢管扣件或者轮扣架搭设多排支撑脚手架对凿除框架梁板进行临时支撑，保证上部荷载有效的往下传递。
2）框架梁凿除
a.在混凝土梁两侧及楼板底面弹出分界线，分别为：洞口拆除部分，宽度为850mm；混凝土拆除再浇筑部分每边宽度均为800/850mm。
b.采用100mm直径的电动混凝土开孔机（水钻）沿“洞口拆除部分”的分界线四周开孔，及中间部位分别十字线切割成块（如图1）；然后把拆除的混凝土块从拆除的楼层吊运至楼面的人力斗车拉，再利用施工升降机从楼层人工运至地下室顶板的垃圾场，然后再用泥头车转运至场外的材料废弃场。
c.填充混凝土拆除再后浇部分，考虑到必须保留原钢筋与新增钢筋焊接锚固，故需要采用人工凿除（详图1）；用电稿、铁钻、锤子人工分层松动梁体后，局部修边修除。
d.板砼及保护层凿除，为了减少振动过程影响原结构梁板，采用电稿、铁钻、锤子人工凿除；保留原钢筋与新增钢筋焊接。
3）加大截面结构梁板
a.新增钢筋与原结构预留钢筋需采用焊接的，按要求双面焊接6d，d为钢筋直径。由于钢筋焊接待植筋完成后在结构梁位置进行焊接，相对于在平地面焊接困难的多，加上钢筋直径较大，焊接过程中需要1人配合用长臂扳手把两根钢筋压拼一起，另1人进行焊接固定。
b.安装模板时应按照图纸先进行放样，确保模板安装准确性；模板安装时要注意模板与原混凝土面的拼缝应严实，同时应注意梁板底面平整度，严禁出现漏浆、涨模、下挠等现象发生。梁侧模板需要留置进料口，梁侧模板一边全封闭，一边侧模板顶部装成倒三角的喇叭式进料口，进料口应比梁浇筑面高100mm。浇筑梁混凝土时应把进料口也满浇，拆模后将实出的混凝土打凿清除干净，表面并打磨平整。
c.由于是框架梁改造工程，拆除原局部的钢筋混凝土梁后再重新浇筑C30细石混凝土。故所浇筑部位均按灌浆方式进行处理，为此所用混凝土均采用标号C30的细石混凝土进行浇筑。
4、结论
本技术应用于主体结构改造、加固施工，工程安全质量满足要求。从实际施工效果来看，本工程改造加固施工完成后，经第三方检测结构安全、质量、外观等均满足规范要求。实践证明，本工程的施工方法解决了存在问题，为类似工程的施工起到很多的参考价值。
参考文献：
［1］林莉.碳纤维技术在加固改造工程中的应用［C］.第十六届华东六省一市建筑施工技术交流会，2016.12.
［2］张学勤.筋混凝土结构加固改造及工程应用［D］.广州大学，2018.
［3］张鑫，李安起，赵考重.建筑结构鉴定与加固改造技术的进展［J］.工程力学，2011.
［4］郭健.钢筋混凝土结构加固改造方法的研究及工程应用［J］.湖南大堂，2005.
论文作者:黄李友
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
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