柱混凝土失去承載力加固置換處理技術的應用

（重慶建工集團股份有限公司，重慶401120）

柱混凝土失去承載力加固置換處理技術的應用

向鵬，左相飛，周家明

（重慶建工集團股份有限公司，重慶401120）

針對某綜合樓工程B區負2層11/Q軸柱混凝土失去承載力，采用加固置換處理技術進行了處理，處理效果較好，滿足使用功能要求。該文對該項處理技術措施、材料選擇、施工工藝及方法等進行了詳細介紹。

承載力；加固置換；使用功能；技術措施

1 工程概況

某綜合樓工程設計A區共20層（地下2層、地上18層）、B區共6層（地下2層、地上4層），結構形式為框架結構；該工程修建于2010年3月8日，于2014年11月7日竣工后陸續投入使用至今。

（1）結構缺陷描述

2016年3月3日，使用單位發現B區負2層11/Q軸柱混凝土出現異常，柱子在梁下600mm至地面鋼筋混凝土爆裂、鋼筋壓屈，混凝土強度嚴重不能滿足設計要求，經檢測單位對該柱區域的梁、板變形進行檢測，四根梁壓縮變形在10mm左右，處于臨界值附近，但四根梁和板沒有發現明顯裂紋。

（2）結構設計參數

該柱下基礎采用灌注樁，樁端持力層為中風化砂質泥巖，中風化砂質泥巖天然單軸抗壓強度標準值均大于5.3MPa,基礎、地基梁、樁帽、地下室底板的混凝土強度等級為C30，B區地下車庫柱的混凝土強度等級為C50；柱支承兩層上部結構梁、板、柱，柱斷面設計為500mm×500mm，梁斷面為300mm× 600mm，柱間距為6600～9000mm，層高為4.2m。

（3）結構現狀分析

經過三方檢測單位對缺陷柱同批澆筑混凝土區及11-17/ J-V軸范圍柱采用全數回彈和抽樣取芯檢測，經檢測全部合格；負2層11/Q軸柱混凝土取樣在實驗室進行化學分析，全截面均為輕浮物（經分析判斷異常物為混凝土浮漿硬化物）、無碎石或砂等骨料，酥脆顏色呈黃白色，無強度，柱全截面分布，高約2.9m，根據上述分析該柱已不具備承受上部荷載的能力，須立即采取措施加固整改處理。

2 加固置換技術措施

2.1 置換前后內力分析步驟

（1）計算分析置換前柱原結構內力分布情況。

（2）研究確定置換柱后結構新的傳力路徑及計算簡圖，并計算分析其內力變化。

（3）比較前后內力計算結果，對承載力不足或變形過大的相關結構進行加固補強。

（4）根據置換柱后的內力計算結果，設計新的傳力結構體系。

2.2 加固置換技術措施

（1）加固置換施工由具有特種施工資質的專業結構補強公司完成。

（2）加固置換施工過程中若發現原結構構件有開裂、腐蝕、銹蝕、老化以及與圖紙不一致的情況，施工單位應進行記錄檢查結構損壞的程度，向設計人員報告。得到設計人員同意后方可繼續相關的工作。

（3）工程施工前操作工人和相關技術人員必須完全理解加固置換的原理，部分結構拆除前需先行加固，確保加固構件拆除時不影響樓層構件受力性質。

（4）拆除前應對拆除區域上層結構進行支撐加固措施。

（5）施工時要注意加固材料對施工環境溫度和濕度的特殊要求；按產品說明要求對材料存儲和使用。

（6）加固置換柱截面尺寸由500×500調整為650×650。

3 加固置換材料選擇

3.1 臨時支撐材料

（1）臨時主支撐型鋼

采用HN300×150H型鋼或D153×8無縫鋼管，強度等級為Q235B，支撐型鋼不允許任何形式拼接。

（2）臨時主支撐斜撐

采用角鋼L5×50或10×100mm鋼帶，強度等級為Q235B。

（3）鋼墊板

采用10mm鋼板，強度等級為Q345B。

（4）臨時加強支撐鋼管

采用Φ48的腳手架鋼管對上一層結構和加固層梁、板進行支撐臨時加固，下部用鋼板底座，上不采用頂托進行。

3.2 加固置換結構材料

（1）焊條

采用手工焊時，采用E50XX焊條。采用埋弧自動焊時，選用的焊絲焊劑應與主體金屬的強度相匹配；焊絲應符合現行標準《焊接用鋼絲》GB1300-77的規定，具體可由施工單位根據具體焊機選用。

（2）混凝土

混凝土采用C55無收縮膨脹混凝土。

（3）其它材料（含鋼筋等）相關指標應符合相關規范要求。

4 施工工藝及方法

4.1 工藝流程

現場準備→10-12/P-R軸范圍封閉施工（該范圍負一層、一層暫停使用）→腳手架支撐卸載→負二層11/Q軸柱混凝土異常物全面剔除、清理干凈→植筋、布置主筋及箍筋→模板搭設→澆筑C55無收縮膨脹混凝土→拆模、加強養護→驗收→恢復并投入使用。

4.2 臨時支撐體系施工

（1）支撐計算

根據托梁換柱時荷載的傳遞和變換，計算擬置換層柱和上部各層的豎向承載力，再計算所需支撐的數量和支撐方式。

頂撐荷載經設計計算選用4個50t級千斤頂支撐。

（2）支撐安裝

同步千斤頂頂撐卸載時，按荷載進行控制，當荷載或位移其中一項達到控制值時終止千斤頂加載，加載過程中一邊加載一邊用腳手架支撐（柱沖切錐體內加強腳手架支撐或鋼管支撐）。其中，千斤頂頂撐位置為11/Q軸柱四周4根框架梁梁端柱沖切錐體內，腳手架支撐在11/Q軸柱沖切錐體內搭設滿堂支撐架，雙向跨距為450mm，步距為1500mm，具體情況如下（參考圖1）：

圖1 支撐示意圖

①臨時支撐安裝位置盡量靠近擬拆除框架柱，又可以提供重新澆筑混凝土的施工空間為原則，以擬拆除框架柱邊緣距0.5m作為臨時鋼支撐安裝的位置。

②臨時支撐的安裝順序為由下到上，即先制作安裝底層鋼支撐，安裝底座鋼墊板之前對結構底板進行找平，防止鋼墊板受力不均勻造成的混凝土結構底板局部受壓過大。

③根據結構負2層層高設置底層鋼支撐的長度，框架梁下部安裝厚度不小于10mm，受力面積不小于0.5m2的Q345B級鋼墊板，并與鋼支撐之間留有空隙，空隙處用塞子塞緊，使鋼支撐與框架梁緊密接觸，待加載后方可取下塞子，合理起到傳遞上部豎向荷載的作用。

（3）預加力實施

所用鋼支撐預加力均采用50t手動千斤頂加載，4個鋼支撐應分級同時加載，全部加載完成后對所有受力構件進行檢查，無異常情況才能進行框架柱拆除工作。

4.3 原有異常混凝土拆除

（1）拆除原有框架柱之前，負1層以上樓面在拆除區域嚴禁施加外部荷載，包括人員逗留，并明確施工作業人員的安裝撤離路線和安全防護措施。

（2）在距離拆除柱邊500mm處框架梁下方設置百分表和水準儀觀察框架柱拆除過程中結構變形、反彈和下擾情況，施工過程中由專人負責觀察和記錄相關數據，時刻掌握相關數據變化情況。

（3）剔除異常混凝土從距框架梁底600～700mm處，用鏨子和手錘（嚴禁采用機械切割）將其異常混凝土鑿斷，再從上而下鑿去異常混凝土，把異常混凝土剔除至正常混凝土區，清理干凈，然后將原有柱主筋除銹保留，箍筋拆掉。

4.4 鋼筋加固置換施工

（1）加固置換柱筋設計圖(圖2）。

圖2 柱筋置換圖

（2）檢查原框架柱主筋的損傷情況，安排鋼筋工調直原有主筋。

（3）新增柱主筋采用在樁基上植筋，植筋深度500mm，上部伸到梁、板底，再從上往下綁扎柱箍筋，鋼筋綁扎完成后驗收。

（4）新增受力鋼筋、箍筋及其連接件與原構件的連接應符合設計及規范要求的相關規定。

4.5 模板施工

（1）鋼筋綁扎完成，用水將置換區新舊混凝土結合處沖洗干凈，再用麻袋布套水管充分濕潤不少于8h后，方可進行模板施工。

（2）模板材料采用12mm膠合板，背枋采用40mm×80mm木枋，用普通鋼管夾抱，與支撐梁板鋼管拉結形成整體，間距下部為400mm，上部為600mm。

（3）由于加固截面小，混凝土澆筑不便，在柱中部一側便于操作的部位留設缺口，安裝斜槽漏斗，用于澆筑、振搗、檢查柱下部混凝土，待初凝后將柱側多余部分混凝土打磨掉；柱上部混凝土澆筑采用在負1層樓板開150mm×200mm孔洞，用于澆筑、振搗、檢查柱上部混凝土。

（4）模板支架的搭設不應影響原結構的安全，且便于施工操作、拆卸。

（5）模板與原構件的搭接周邊應封閉密實，防止混凝土漿外漏。

4.6 混凝土施工

（1）新舊混凝土包裹區，打掉棱角，清除混凝土表面的油污、浮漿，用鏨子或砂輪打設溝槽，溝槽方向垂直于構件受力方向，深度約為4～6mm，間距不應大于150mm，并將灰塵清理干凈。

（2）澆筑混凝土前，新舊混凝土界面采用高壓水沖洗干凈并保持混凝土澆筑前濕潤。

（3）混凝土應采用C55無收縮膨脹商品混凝土。

（4）由于混凝土用量較少不足2m2，在監理工程師見證下，現場按規范要求留置標準和同條件養護試件。

（5）澆筑完畢后采用塑料布將全部表面覆蓋嚴密，并保持塑料布內表面有凝結水。

4.7 模板、支撐拆除

（1）為保證結構安全，在新澆柱身混凝土達設計值的100%后方可拆除臨時支撐和柱模板。

（2）拆除臨時支撐應對4個鋼支撐同時進行卸載，卸載宜分級進行并觀察結構變形情況，無異常情況方能完全卸除臨時支撐。

4.8 驗收

加固置換混凝土達到設計強度，施工單位進行自檢合格，相關的技術資料收集整理完成后，通知相關單位進行驗收，驗收合格方才恢復使用。

5 結語

經過上述對該柱失去承載力進行加固置換處理后，對該區域使用期間進行結構變形觀測，結構穩定，無變形，滿足使用功能，達到預期處理效果。

[1]四川省建筑科學研究院.GB50367-2006混凝土結構加固設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[2]重慶市建設工程質量監督總站，重慶市建筑科學研究院.DBJ50-049-2006重慶市混凝土結構加固施工及驗收規程[S].重慶市建設委員會，2006.

[3]中國建筑科學研究院結構所.06SG311-1混凝土結構加固構造[S].中國建筑標準設計研究院，2007.

責任編輯：孫蘇，李紅

Application of Reinforcement and Replacement for Column Concrete Losing Bearing Capacity

The column concrete of 11/Q,underground second floor in district B of a complex project loses bearing capacity and it's treated with reinforcement and replacement technology,with good results and functional requirements satisfied.This paper introduces in detail the technical measures, materials selection and construction technologies and methods.

bearing capacity;reinforcement and replacement;utilization function;technical measures

TU744

A

1671-9107（2016）12-0029-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.12.029

2016-10-02

向鵬（1963-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建筑技術管理工作。

左相飛（1985-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事建筑技術管理工作。

周家明（1965-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建筑技術管理工作。