多種加固技術在某文物保護圍墻工程中的應用

周 瑾 袁滿意 劉承斌

(1.浙江勤信資產評估公司，浙江 杭州 310013;2.浙江大學土木系，浙江 杭州 310058)

0 引言

20世紀90年代中期以來，房屋質量的檢測和鑒定變得越來越重要，特別對一些重要的歷史性建筑、有紀念意義的建筑需要進行保護和修繕時，應對結構進行鑒定和加固?，F在一般的加固方法不管是理論還是施工工藝都已經比較成熟，但都局限于加固范圍為結構局部或單一工藝的加固，而對各種加固技術的綜合應用則不多見。

本文結合杭州某文物圍墻加固工程介紹了各種加固技術的綜合應用。

1 工程概況

該古建筑建于民國初年，具體時間不詳，按照杭州市新一輪規劃建設，需要拆除重建，同時為了街道景觀規劃需要，保留該古建筑所屬北側及西側墻體，北側墻長37 m，平均高度為11.4 m，西側墻長44 m，平均高度為12.8 m。在對兩道墻進行保護的同時，在東南側新建商品房住宅，最近處不足1 m，其基坑施工擾動對墻體的不利影響可想而知，加上墻體原有屋架及橫梁支撐拆除，剩下結構作為獨立墻體，墻體的受力增加了許多不利因素，另外考慮到所用建筑材料經過多年的風雨侵蝕，其力學性能不容樂觀。該街道屬于鬧市區，人流量較大，既要考慮到施工的安全，又要考慮到不妨礙人流的通行，施工難度很大。針對兩道墻在原建筑拆除和新建筑建造過程的結構安全性，進行詳細復核，并提出了臨時加固和永久加固的具體措施。

2 受力分析

從測繪的有限圖紙資料及現場勘測結果來看，兩堵獨立墻體的高厚比遠遠超出了砌體規范的限定值，而且建造的年代久遠，有100年的歷史，超出了設計壽命，建筑材料力學性能指標低，從外觀上看，北側墻體有明顯傾斜，基礎資料不詳。圍墻外側為馬路，內側最近處距離1 m則是開挖深基坑，建造住宅，所以難度可想而知。

從作用的荷載來看，墻體承受的荷載主要為水平作用的風荷載，杭州地區風荷載標準值為0.4 kN/m2，考慮到墻體迎風面較大，兩道墻體的水平荷載值將會非常大，加上如果基坑施工造成地基沉降，將會給墻體和人員安全造成嚴重的后果。

3 加固設計

鑒于整個施工工程的復雜性，筆者提出了臨時性加固措施和永久性加固措施，具體如下:

臨時性加固措施，采用混凝土框架結構形式對保留墻體進行支撐保護，要求在整個拆、改建施工過程中起到對保留墻體的保護作用，防止墻體遭受損壞。

永久性加固措施，根據現狀調查的情況，選擇合適的手段對保留墻體進行加固，提高其整體性、承載能力以及耐久性，由于墻外側面需要保留，加固措施擬在內側面上實施，同時在保留墻體與新結構間設置足夠的拉結措施，以加強保留墻體與新結構間的連接，確保保留墻體的整體穩定性。

3.1 基礎加固設計

考慮到基礎不詳，我們對其進行局部開挖，結果發現為簡單的條形基礎，寬度為400 mm左右，混凝土強度未知，內部未設置鋼筋，為了安全起見，我們沿著墻體整體澆筑寬度為2 m的混凝土基礎，同時將混凝土基礎用深錨桿固定在地面上，保證混凝土框架具有足夠的穩定性。

在不破壞原基礎的情況下，北側墻外側地面開挖，沿長度方向布置300 mm厚的混凝土基礎，橫向配筋16@85，縱向8@200?；A地面以下在混凝土反力架立柱位置設置9.7 m深的土層錨桿，錨桿采用φ32，水泥砂漿強度采用M25(見圖1)。由于土層強度不夠，需要高壓噴射注漿法進行灌漿加固，施工順序為機具就位、灌入噴射管、噴射注漿、拔管和沖洗等，使其摩擦力達到20 kPa。

圖1 錨桿及地梁示意圖

3.2 混凝土支架加固設計

沿兩堵立面墻適當位置各布置10個混凝土支架，按高度分3段，內部設置實心磚，保證其水平剛度?；炷亮⒅孛孢x用300×300，橫梁截面選用300×300，相鄰鋼架間通過角鋼相連，設置到橫梁的支撐，加強剛度，拉接桿穿過墻體窗戶兩端用螺栓固定(見圖2)。

圖2 框架截面及拉桿示意圖

3.3 墻體加固設計

墻體采用在內側單面布置鋼筋網砂漿面層加固，水泥砂漿層厚度為30 mm，砂漿強度采用M20，鋼筋網采用φ6@300。鋼筋網可用φ4 mm，U形鋼筋按600 mm×600 mm間距布置釘入墻內與墻體固定，縱向鋼筋應伸入地面以下，并插入混凝土基礎(見圖3)。為保證水泥砂漿能與原砌體可靠的粘結，施工時應將原墻面的粉刷層鏟去，鑿縫剔深10 mm，用鋼刷將墻面刷凈，并灑水濕潤。

圖3 鋼絲網加固墻體示意圖

為提高底層大開間部分墻體的豎向承載力與抗側力能力，擬采用外包角鋼加固保留墻體的磚柱(墻段)。一般做法:先將磚柱四角粉刷層鏟除，洗刷干凈，在磚柱角表面抹一層10 mm厚水泥砂漿找平，將角鋼粘貼于受荷磚柱的四周，并用卡具卡緊，隨即用綴板將角鋼連成整體，最后去掉卡具，粉刷水泥砂漿以保護角鋼。角鋼應很好地錨入基礎，在頂部也應有可靠的錨固，以保證其有效地參與工作。角鋼采用∠50×5(見圖4)。

圖4 墻體立柱加固示意圖

由于街面房營業需要，圍墻下部開洞位置及尺寸大小進行了調整，采用了碳纖維加固開洞墻梁的措施，以提高其抗彎承載能力(見圖5)。

圖5 過梁粘貼纖維布示意圖

在條件許可的情況下，可以對鋼結構支架在墻的內外側各設置斜拉桿，進一步增加其抗傾覆能力。

3.4 與新結構的連接

為了在鋼結構支架拆除后，使保留墻體具有足夠的抗側力能力，提高其側向穩定性，須在新結構與保留墻體間設置可靠的連接措施，設置的連接部件，在滿足強度要求的前提下，需要考慮新老結構的沉降差以及新結構的溫度、收縮變形等的影響，應允許其在豎向能有足夠的滑動空間，在拉結方向也應采用軟連接(見圖6)。

圖6 新舊結構連接示意圖

4 施工順序

加固順序應該在安全不影響施工進度的前提下進行。在原房屋拆除前，首先需要對圍墻設置混凝土框架加固，而施工則應該從基礎做起，等混凝土強度達到75%后，等連桿施工完畢，可對原結構拆除。加固施工順序見圖7。

圖7 施工順序圖

在施工過程中，應該注意以下事項:在整個拆、改建與加固施工過程中，禁止對保留墻體產生直接的沖擊，嚴防保留墻體受到損壞;對與保留墻體直接相連的部分，須先采取割斷措施后，才能實行拆除。在條件許可的情況下，可在墻的內外側各設置拉桿，增加其整體穩定性?；又ёo方案應嚴密論證，盡量減小基坑開挖對保留墻體的影響，并安排必要的監測手段，確保在開挖期間保留墻體的安全。

5 結語

該結構加固涉及多個方面，部位從下到上，方法從混凝土、碳纖維到鋼結構，時間跨度大，從拆除到完全建成，是一項非常復雜的工程項目，尤其是在基礎施工時發現下有一條高壓電纜，采用了管道填充混凝土的技術。

杭州該文物圍墻加固改造技術的成功應用，對于在鬧市區進行類似工程的改造有較好的借鑒作用。

[1]GB 50010-2002，混凝土結構設計規范[S］.

[2]GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S］.

[3]GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S］.

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[5]JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程[S］.

[6]CECS 22:90，土層錨桿設計與施工規范[S］.

[7]呂西林.建筑結構加固設計[M］.北京:科學出版社，2001.

[8]張熙光，王駿孫，劉惠柵.建筑抗震鑒定加固手冊[M］.北京:中國建筑工業出版社，2001.

[9]干兆和，龔斌文，龔健飛.多種加固技術手段在某托梁拔柱工程中的應用[J］.施工技術，2006，35(3):36-37.