既有砌體結(jié)構(gòu)房屋ECG高延性混凝土加固技術(shù)

薛玉芹 喬永勝 李清連

(青島中建聯(lián)合建設(shè)工程有限公司，山東 青島 266100)

砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用廣泛，歷史久遠(yuǎn)，是目前既有結(jié)構(gòu)的主要形式之一，在我國(guó)城鄉(xiāng)和村鎮(zhèn)建筑中占有重要的地位。但由于砌體的抗拉強(qiáng)度低、抗裂性能差以及材料自身的脆性，導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)的整體性較差，在歷次大地震中破壞嚴(yán)重，甚至發(fā)生倒塌。因此，提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能意義重大。采用高延性混凝土加固砌體結(jié)構(gòu)，可有效改善傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)容易開(kāi)裂、整體性能差的特點(diǎn)，提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，對(duì)于既有砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震加固與修復(fù)，具有重要的理論意義與推廣應(yīng)用價(jià)值。加固方法與傳統(tǒng)加固方法相比，施工方便，節(jié)省工期，加固費(fèi)用較低，性價(jià)比高，有著巨大的市場(chǎng)前景、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

1 工程概況

青島國(guó)棉六廠始建于1921年，作為青島歷史上最為悠久的紡織廠，青島國(guó)棉六廠為新中國(guó)紡織業(yè)發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。隨著城市化步伐的加快和城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，廠房已經(jīng)失去了原有的使用功能。

為保留原汁原味的工業(yè)建筑風(fēng)貌，2016年—2017年李滄區(qū)區(qū)委區(qū)政府根據(jù)現(xiàn)有建筑的結(jié)構(gòu)、風(fēng)格和年代，對(duì)原國(guó)棉六廠園區(qū)進(jìn)行整體規(guī)劃、修繕、改造、更新，補(bǔ)充缺失功能，增加相應(yīng)配套設(shè)施，保留園區(qū)特色空間，并對(duì)有特色的小環(huán)境進(jìn)行保留和優(yōu)化。

2 主要技術(shù)難點(diǎn)

1)鏟除原墻面抹灰層時(shí)，由于抹灰質(zhì)量有差異，需要把握剔除力度，防止對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損害。

2)新增的圈梁，由于采用兩根“U”型箍筋進(jìn)行封閉焊接，緊貼板底的箍筋焊接時(shí)只能采用仰焊的焊接工藝，焊接難度大。

3)原砌體砌筑砂漿強(qiáng)度低于M1.0時(shí)，需要將灰縫進(jìn)行剔除至5 mm～10 mm深，剔除時(shí)容易造成原墻體損壞。

3 方案優(yōu)選

有三種方案可供選擇：

1)鋼筋混凝土面層加固方法：該法就是通常所說(shuō)的鋼筋網(wǎng)夾板墻，加固砌體墻可大幅度提高墻體的受壓、受剪承載力，大幅度提高剛度和抗震性能，該法施工工藝簡(jiǎn)單，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，是砌體結(jié)構(gòu)加固最常用的方法，但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物面積有一定的減少。

2)砌體托換加固方法：該法是指構(gòu)件有嚴(yán)重缺陷和裂縫的部分用新的砌體代替，適用于砌體墻的加固。必要時(shí)托換前應(yīng)對(duì)原構(gòu)件加以有效的支頂，應(yīng)對(duì)原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在施工全過(guò)程中的承載狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算、觀測(cè)和控制。托換部分的材料強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于建造時(shí)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)，砂漿強(qiáng)度宜比原設(shè)計(jì)提高一級(jí)，用整磚填砌。

3)高延性混凝土加固方法：通過(guò)在基層處理后的構(gòu)件表面涂抹高延性混凝土面層，通過(guò)高延性混凝土的超強(qiáng)粘結(jié)性能，使高延性混凝土面層與砌體結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合成為整體共同受力、協(xié)調(diào)工作，并利用高延性混凝土的高延性、高抗裂性能和高耐損傷能力來(lái)提高結(jié)構(gòu)的承載力、延性和抗裂性能，使砌體結(jié)構(gòu)的承載力、延性和耗能能力都得到顯著提高，能很好地阻止破壞裂縫的產(chǎn)生，從而達(dá)到增強(qiáng)既有砌體結(jié)構(gòu)的抗震和抗裂性能。

根據(jù)本工程的實(shí)際情況和技術(shù)難點(diǎn)，認(rèn)為高延性混凝土加固既有砌體比較合適。

4 高延性混凝土加固施工中應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題

1)采用人工或風(fēng)鎬對(duì)需進(jìn)行加固的原墻體粉刷層進(jìn)行剔除時(shí)，嚴(yán)禁撓動(dòng)原墻體。

2)剔除原墻體粉刷層時(shí)，要清理干凈。

3)采用噴射法施工時(shí)，要及時(shí)檢查噴射的混凝土表面，檢查是否有松動(dòng)、開(kāi)裂、下墜、滑移等現(xiàn)象，如有發(fā)生應(yīng)及時(shí)消除重噴。

4)高延性混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)及時(shí)、到位，保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間滿足規(guī)范要求。夏季應(yīng)防止陽(yáng)光暴曬，冬季應(yīng)采取防凍措施。

5 施工過(guò)程

5.1 流程

高延性混凝土加固工藝流程：鏟除原墻面抹灰層→清理灰縫并清除墻面浮塵→開(kāi)槽或鉆孔→修補(bǔ)墻面破損及裂縫部位→澆水潤(rùn)濕墻面→壓抹高延性混凝土并收面。

增設(shè)圈梁、構(gòu)造柱的工藝流程：測(cè)放圈梁、構(gòu)造柱位置線→按增設(shè)的圈梁、構(gòu)造柱箍筋位置在墻面上打孔并清除孔內(nèi)浮塵→設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱主筋→穿墻設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱箍筋(焊接形成封閉箍)→墻面潤(rùn)濕→分層壓抹高延性混凝土并收面。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1基層處理

1)采用人工或風(fēng)鎬對(duì)需進(jìn)行加固的原墻體粉刷層進(jìn)行剔除，外墻應(yīng)剔除至室外地坪下不小于200 mm處，室內(nèi)應(yīng)剔除至室內(nèi)剛性地面上平。剔除操作需注意保護(hù)結(jié)構(gòu)不被破壞。

2)自加固墻體底部及邊緣起，沿豎向和水平方向每隔不大于600 mm設(shè)置嵌固區(qū)，呈梅花形布置。每個(gè)嵌固區(qū)應(yīng)將不少于4道水平灰縫和3道豎向灰縫的砂漿剔除，深度10 mm～15 mm，如圖1，圖2所示。

3)墻體原砌筑砂漿強(qiáng)度低于M1.0時(shí)，應(yīng)將灰縫剔除至深5 mm～10 mm，用鋼絲刷刷凈殘灰，吹凈表面粉塵，灑水濕潤(rùn)，刷素水泥漿一道。

4)當(dāng)粉刷層或裝飾面層與墻體基層結(jié)合非常牢固，且強(qiáng)度較高時(shí)，可不用剔除，只需將表面膩?zhàn)拥鹊蛷?qiáng)度附著物清除干凈，表面打毛，然后在墻面上設(shè)置抗剪鍵?？辜翩I宜采用圓孔，直徑和深度均不小于30 mm，間距不大于600 mm，呈梅花形布置，可采用沖擊鉆完成，如圖3所示。

5)墻體存在裂縫時(shí)，應(yīng)先對(duì)裂縫進(jìn)行壓力灌漿處理，原墻面堿蝕嚴(yán)重或有局部破損、松散時(shí)，應(yīng)先清除松散部分，用高延性混凝土修補(bǔ)平整。

5.2.2組合圈梁設(shè)置

1)對(duì)于采用預(yù)制空心樓板/屋面板且板下未設(shè)置圈梁時(shí)，應(yīng)在板下加設(shè)組合式圈梁，如圖4所示。即在板下距離板底70 mm和280 mm(或設(shè)計(jì)確定的位置)處打兩排孔，孔徑比U型箍筋直徑大2 mm，水平位置及間距同設(shè)計(jì)組合圈梁箍筋位置和間距；然后先在墻的兩端和中間合適的位置穿入U(xiǎn)型箍，彎折并焊接形成封閉箍；然后安裝圈梁主筋并與已安裝好的箍筋綁扎固定；再依次安裝、焊接剩余箍筋。

2)對(duì)于板下原有圈梁、但預(yù)制板擱置長(zhǎng)度不能滿足抗震要求的，應(yīng)在板下設(shè)置加腋構(gòu)造，如圖5所示。即先在板下距離板底50 mm處打孔，孔徑比拉筋直徑大2 mm，水平位置及間距同設(shè)計(jì)要求；然后清孔、穿入L型鋼筋，彎折形成穿墻水平拉筋；最后安裝主筋、與穿墻水平拉筋綁扎牢固。

3)當(dāng)墻體高度較高、中間需增設(shè)圈梁時(shí)，可參照?qǐng)D6做法執(zhí)行。

4)當(dāng)房屋大于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范及GB 50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)房屋高寬比的限值要求時(shí)，宜在加固外縱墻體上下層樓板處的高延性混凝土加固層內(nèi)設(shè)置連接構(gòu)造鋼筋，如圖6所示。面層厚度不能滿足鋼筋保護(hù)層厚度時(shí)，應(yīng)在墻體上豎向開(kāi)槽后將鋼筋埋入槽內(nèi)，開(kāi)槽寬度和深度均不宜小于30 mm。樓板鉆孔時(shí)應(yīng)避開(kāi)樓板內(nèi)鋼筋，對(duì)于預(yù)制板宜盡量從板縫之間穿過(guò)。鉆孔直徑為鋼筋直徑的3倍，孔洞采用高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料或結(jié)構(gòu)膠填實(shí)。

5.2.3組合構(gòu)造柱設(shè)置

1)原結(jié)構(gòu)墻體未設(shè)置構(gòu)造柱時(shí)，應(yīng)按加固設(shè)計(jì)要求增設(shè)組合式構(gòu)造柱，做法如圖7，圖8所示。

2)組合構(gòu)造柱應(yīng)通高設(shè)置，底端深入地面下500 mm處，用混凝土灌填；頂部到女兒墻頂或屋面板底部，主筋在女兒墻頂部焊接封閉或錨入屋面板下的加強(qiáng)圈梁帶內(nèi)。

3)樓板鉆孔時(shí)應(yīng)避開(kāi)樓板內(nèi)鋼筋，對(duì)于預(yù)制板宜盡量從板縫之間穿過(guò)。鉆孔直徑為鋼筋直徑的3倍，孔洞采用高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料或結(jié)構(gòu)膠填實(shí)。

4)封閉鋼筋焊接采用雙面搭接焊，搭接長(zhǎng)度不小于50 mm。主筋連接采用綁扎搭接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

5)組合構(gòu)造柱范圍內(nèi)的原墻體灰縫應(yīng)鑿進(jìn)去10 mm～15 mm，采取高延性混凝土嵌縫設(shè)置。

5.2.4高延性混凝土面層施工

1)高延性混凝土面層施工可采用噴射法或手工分層壓抹方式進(jìn)行。采用噴射施工時(shí)，噴頭與受噴面應(yīng)垂直，噴面應(yīng)平整，待高延性混凝土收水時(shí)立即進(jìn)行抹平壓光；采用手工壓抹時(shí)，應(yīng)分層施工，每層厚度不應(yīng)大于15 mm。

2)高延性混凝土面層施工前，應(yīng)提前1 d灑水濕潤(rùn)抹灰基礎(chǔ)，并于抹灰前在墻面滾刷一道水泥素漿或膠質(zhì)界面劑來(lái)提高加固層與原墻體的協(xié)同工作能力。

3)遇門窗洞口時(shí)，高延性混凝土面層應(yīng)轉(zhuǎn)包至門窗框根部，如圖9所示。

4)當(dāng)只對(duì)橫墻或縱墻進(jìn)行加固時(shí)，高延性混凝土面層應(yīng)做過(guò)不需加固處理的墻面不少于120 mm處，如圖10所示。

5)高延性混凝土面層在墻體轉(zhuǎn)角處應(yīng)連續(xù)施工，不得在轉(zhuǎn)角處留施工冷縫。

6)高延性混凝土面層施工完成后，應(yīng)注意加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并根據(jù)施工環(huán)境溫度情況進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)不少于7 d。冬季施工應(yīng)采取可靠的保溫措施。

5.3 結(jié)果

本工程加固完成后經(jīng)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站、本工程的設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位及施工單位等的共同驗(yàn)收下，本工程加固后滿足設(shè)計(jì)及使用要求。

5.4 效益分析

1)工期效益：采用高延性混凝土加固施工，操作簡(jiǎn)單，施工方便，可大幅度縮短工期。

2)經(jīng)濟(jì)效益：采用高延性混凝土加固施工，不需要設(shè)置加固鋼筋網(wǎng)，也不需要支設(shè)模板，節(jié)省材料，減少施工工序，降低了施工成本。

3)社會(huì)效益：高延性纖維混凝土單面加固砌體效果好于雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固，對(duì)于外墻體部位可以單面加固，從而不會(huì)破壞原建筑風(fēng)貌。

6 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)棉六廠工程施工過(guò)程中，在加固專家的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)下，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，不斷完善了高延性混凝土加固墻體技術(shù)。該技術(shù)在國(guó)棉六廠工程中的應(yīng)用達(dá)到了較理想的效果，在今后類似工程施工中可以作為參考。