異形混凝土構件增大截面加固施工技術

中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概況

民源大廈辦公商業樓工程位于北京市朝陽區光華路，基礎形式為筏板基礎，主體結構為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。地下4 層，地上14 層，其中首層～2 層為裙房，3層～屋頂分為5 個單塔，其中北側2 個塔樓（塔4、塔5）地上7 層，樓面最高高度28.15 m；南側3 個塔樓（塔1、塔2、塔3）地上14 層，樓面最高高度51.60 m。原結構施工至±0.00 m處后，由于上部建筑功能調整，導致原結構方案發生變化，±0.00 m標高以下結構進行加固改造，地下室框架柱采用增大截面法進行加固。

2 典型節點

2.1 圓柱單側加固增大為扁圓柱

圓形框架柱單側進行加固，增大截面為扁圓柱（截面由長方形和兩個半圓組成）。原框架表面為曲面，增大截面后，箍筋形式及植筋鉆孔定位需根據柱截面統一設計。圓柱單側增大截面，因此新增箍筋采用半圓形，箍筋兩端按植筋深度要求制作彎鉤，植入原框架柱內，如圖1所示。

圖1 圓柱單側增大截面成為扁圓柱

2.2 圓柱兩側均加固增大為扁圓柱

圓柱兩側均進行加固，增大截面為扁圓柱。柱箍筋采用一對U形箍互焊，箍筋焊接范圍內原有框架柱保護層剔除，如圖2所示。

圖2 扁圓柱兩側增大截面

2.3 梁柱節點區柱增大截面

由于梁柱節點區內柱箍筋無法貫通，根據異形柱截面形狀將柱箍筋按框架梁個數進行分段，形成等代箍筋，分別植入框架梁內，如圖3所示。

圖3 梁柱節點區框架柱增大截面

2.4 梁柱節點區梁增大截面

加固柱為異形截面，且原框架柱內鋼筋密集，梁柱節點區加固梁角部新增鋼筋無法實現植筋錨固，故采取梁加腋的方式，角部梁縱筋繞過原有框架柱，在框架柱增大截面范圍內實現梁縱筋錨固，如圖4所示。

圖4 梁柱節點區新增梁鋼筋錨固

3 施工過程控制要點[1-5]

3.1 剔鑿、鑿毛

（a）設置灌漿孔部位及新增箍筋需與原框架柱箍筋焊接部位進行人工剔鑿。

（b）新舊混凝土結合面處按要求進行鑿毛，清除混凝土表面的油污、浮漿，并將殘渣、灰塵清理干凈，施工人員手持鑿毛機，使鏨頭垂直于混凝土面，逐片進行鑿毛。

3.2 植筋

異形框架柱鋼筋采用植筋方式與原結構連接，新舊混凝土結合面新植拉筋，保證新增混凝土與原有構件整體工作、共同受力。主要施工工藝流程為：放線→剔鑿→鉆孔→清孔→鋼筋清理→錨固→成品保護。

（a）放線：開始鉆孔施工前，對結構面清理干凈，按設計圖要求放線標明鋼筋錨固點的鉆孔位置。

（b）剔鑿：將擬植筋部位鋼筋保護層剔除，暴露原有主筋位置，避免鉆孔位置和原結構主筋沖突。

（c）鉆孔：鉆孔方式采用電錘鉆孔，按設計要求的孔位、孔徑、孔深鉆孔。

（d）清孔：鉆孔完成后，用吹風機與刷子清理孔道，清孔要求“三吹兩刷”，直至孔內壁無浮塵水漬為止。

（e）鋼筋清理：植筋用鋼筋必須做好除銹清理，除銹長度大于錨固長度5 cm，錨固用鋼筋的型號、規格嚴格按圖紙設計要求選用。鋼絲刷將除銹清理長度范圍內的鋼筋表面打磨出光澤，植筋前再將鋼筋打磨好的部分用棉絲蘸丙酮擦拭干凈。處理完的鋼筋碼放整齊，現場進行自檢清理工作，自檢合格后由監理驗收。

（f）錨固：采用A級進口結構膠作為植筋膠粘劑。按產品使用說明配制植筋膠，充分拌制均勻。將膠體第一次注入栽埋孔內，并在鋼筋栽埋位置段均勻涂以植筋膠，而后將鋼筋插入植筋孔，來回抽插幾次，讓膠體充分粘涂于鋼筋與孔壁上。將鋼筋拔出，第二次注膠于孔內，再將鋼筋慢慢旋轉均勻插入孔內，將孔內氣體導出，然后將鋼筋固定，堵住孔口。將溢出孔外的膠體及時清理。

植筋時鋼筋應先焊后植；若有困難必須后焊，焊點距基材混凝土表面應大于15 d，且應采用冰水浸潤的濕毛巾包裹植筋外露部分的根部。

（g）成品保護：植筋完成后應做好保護工作，保證在膠體固化期及強度增長期內不受擾動。

3.3 刷界面劑

（a）施工環境須干燥，相對濕度應小于70％，通風良好，基面及環境的溫度不應低于5 °C；

（b）基面準備：基面應該干凈、不松動、無灰塵；

（c）攪拌：每袋粉料（20 kg）加10升水（水∶粉=0.5∶1），用電動設備進行攪拌，攪拌成均勻稀漿狀；

（d）涂刷：用滾筒或毛刷均勻地把漿料涂刷到基面上；

（e）養護與成品保護：加強通風，待漿料實干（表面變灰黑色）并確認完全封閉基面后，開展后續的工序；

（f）工具清洗：凝固的漿料很難清除，故工具使用完后，盡快用水清洗干凈。

3.4 鋼筋綁扎

加固柱縱筋與所植鋼筋采用綁扎搭接方式連接，梁區范圍內柱縱筋植入框架梁，板區范圍內柱縱筋穿透樓板與下層柱縱筋綁扎搭接，搭接鋼筋的接頭設置滿足相關規范要求。

由于加固柱截面為異形截面，鋼筋需根據加固構件截面形式進行深化設計后下料、加工，加工完成的鋼筋需根據具體使用部位分類碼放整齊、標識清楚。鋼筋綁扎過程中設專人監督鋼筋綁扎，務必保證鋼筋綁扎效果與深化設計一致，避免鋼筋錯用、亂用。

3.5 模板支設

3.5.1 圓柱兩側均加固增大為扁圓柱

異形框架柱增大截面模板采用定型木模板，在現場木工車間加工制作。模板第1道為厚0.5 mm鍍鋅鐵皮，第2道為厚5 mm多層板，第3道為50 mm×100 mm木方，前3道均沿柱高方向滿置，第4道采用厚18 mm多層板定做成型，沿柱高方向間距300 mm布置，第5道背楞采用Φ48.3 mm×3.6 mm雙鋼管，間距≤300 mm，第6道采用Φ48.3 mm×3.6 mm雙鋼管作為柱箍，間距≤300 mm。異形框架柱兩側加大截面模板制作如圖5所示。

圖5 圓柱兩側增大截面模板制作示意

3.5.2 圓柱單側加固增大為扁圓柱

單側增大截面的框架柱模板制作方式同兩側加大截面框架柱，并在50 mm×100 mm木方和最外側柱箍間設置緊固螺栓，保證模板的整體性。異形框架柱單側加大截面模板制作示意如圖6所示。

圖6 圓柱單側增大截面模板制作示意

3.5.3 梁柱節點增大截面模板支設

梁柱節點模板按框架梁個數制作定型模板，在木工加工車間批量制作，充分保證加工精度，以保證梁柱接頭處構件截面尺寸及混凝土外觀質量，在模板和柱混凝土之間加海綿條，防止漏漿。模板靠緊后用雙鋼管柱箍從框架梁下部箍緊，防止脹模，柱箍不少于3 道，間距≤300 mm，模板支設如圖7所示。

圖7 梁柱接頭模板支設示意

3.6 澆筑CGM高強無收縮灌漿料

異形框架柱增大截面部分混凝土厚度為漸變量，在箍筋植筋部位新增混凝土厚度趨近于零，加之新箍筋及柱縱筋的影響，該部位空間狹小，混凝土很難澆筑密實，故異形框架柱（強度等級：C60）增大截面均采用CGM高強無收縮灌漿料（強度等級：C65）進行澆筑。

3.6.1 準備

（a）材料施工前，準備攪拌機具、灌漿設備及養護物品。

（b）材料的驗收以試驗室檢驗為標準，檢驗項目包括流動度、豎向膨脹率、抗壓強度等。

3.6.2 材料配制

灌漿料拌和時，加水量應按隨貨提供的產品合格證上的推薦用水量加入。拌和用水采用飲用水，使用其他水源時，應符合現行《混凝土拌和用水標準》（JGJ63—2006）的規定。

灌漿材料的拌和可采用機械攪拌或人工攪拌。采用機械攪拌時，攪拌時間為1～2 min。采用人工攪拌時，應先加入2/3的用水量攪拌2 min，其后加入剩余用水量繼續攪拌至均勻。

現場使用時，嚴禁在灌漿材料中摻入任何外加劑、外摻料。

3.6.3 設置灌漿孔

加固柱四角對應樓板開100 mm×100 mm洞口，將灌漿料從灌漿孔澆入柱模內，灌漿孔設置如圖8所示。

圖8 灌漿孔設置平面示意

3.6.4 澆筑

清掃結構面，不得有碎石、浮漿、浮灰、油污、脫膜劑等雜物。灌漿前24 h，結合面表面灑水濕潤，灌漿前1 h，烘干積水。灌漿開始后，必須連續進行，不得間斷，并盡可能縮短灌漿時間。

3.6.5 拆模養護

灌漿料澆筑完畢后及時采取有效的養護措施，并應符合下列要求：

（a）應在澆筑完畢后的12 h 以內，對灌漿料加以覆蓋，并保濕養護；

（b）灌漿料澆水養護的時間不得少于7 d ；

（c）澆水次數應能保持灌漿料處于濕潤狀態，養護用水應與拌制用水相同；

（d）采用塑料布覆蓋養護的灌漿料，其敞露的全部表面應覆蓋嚴密，并應保持塑料布內有凝結水。

（e）灌漿料強度足夠保證加固柱表面、棱角不因拆模而受損壞，即可拆除模板，一般為12 h后。

4 結語

通過采用異形混凝土構件增大截面加固施工技術，民源大廈辦公商業樓工程順利完成了地下室框架柱的加固工作，該施工技術的研究與應用在施工工期、工程成本、加固工程質量等方面取得了良好的社會效益和經濟效益，積累了寶貴的施工經驗，希望能為類似工程提供借鑒。