鋼筋網噴射混凝土板墻加固砌體結構工程實踐

馮向俠,趙福榮

（1.中核龍瑞科技有限公司，甘肅 嘉峪關 735100；2.甘肅土木工程科學研究院，甘肅 蘭州 730020）

鋼筋網噴射混凝土板墻加固砌體結構工程實踐

馮向俠1,趙福榮2

（1.中核龍瑞科技有限公司，甘肅 嘉峪關 735100；2.甘肅土木工程科學研究院，甘肅 蘭州 730020）

采用鋼筋網噴射混凝土板墻加固砌體結構老舊建筑是一種合理有效的抗震加固方法，能夠顯著提高其抗震承載力，容易達到結構抗震構造要求。本論述通過對某砌體結構綜合樓的抗震加固設計與施工管理的工程實踐，提出了對于砌體抗震承載力有較多欠缺，且結構構造又不滿足規范要求的廠礦企業老舊建筑的加固方法，對類似工程的加固具有借鑒意義。

鋼筋網；噴射混凝土；加固；砌體結構；工程實踐

0 引言

砌體結構是現階段我國廠礦企業老舊建筑的主要結構形式之一，砌體結構建筑抗震承載力和抗震構造措施大都不滿足現行《建筑抗震設計規范》要求，再加之砌筑砂漿強度較低導致其局部豎向受壓承載力不足，因此，現階段對此類砌體結構進行抗震加固就顯得尤為重要[1]。對于受壓承載力不足和抗震承載力不足的老舊砌體結構房屋，采用鋼筋網噴射混凝土板墻加固是一種可靠性好、造價較低、施工簡便又合理有效的加固方法，除了大幅度提高砌體的受壓承載和抗震承載功能外還有助于提高結構的整體性[2-3]。由于磚砌體的抗拉、抗剪強度都很低，抗震能力較差，在地震作用下破壞非常嚴重，近年來大批磚砌體結構需要進行抗震加固與改造。鋼筋網噴射混凝土板墻加固方法因易于施工、造價低、加固效果好等優點，在砌體結構抗震加固中被廣泛使用[4]。

1 工程概況

某廠礦企業綜合樓為四層砌體結構，建于上世紀80年代中期，建筑平面基本呈矩形布置，平面布置略不規則，立面布置規則。該綜合樓長55.10m，寬12.70m，建筑面積為1 998.36 m2。一層層高為4.30m，二、三層層高均為3.90 m，室內外高差為0.45 m，建筑高度12.55 m。經檢測，該綜合樓的原磚強度等級為MU7.5，砌筑砂漿強度等級為M2.5，混凝土強度等級約為C20～C25之間。該綜合樓基礎為鋼筋混凝土預制方樁基礎，承重墻采用燒結實心粘土磚砌筑。樓蓋和屋蓋為預制鋼筋混凝土屋面板和樓面板。綜合樓經鑒定后可靠性綜合評定為三級。地基基礎可靠性評定為A級，上部結構的可靠性評定為C級，維護系統的可靠性評定為C級。鑒定結論為該綜合樓可靠性不符合國家現行標準規范的可靠性要求，影響整體安全，在目標使用年限內明顯影響整體正常使用，應采取加固措施進行處理。

該綜合樓原建筑功能主要為辦公，根據業主使用要求，將該綜合樓改造為實驗室，改造后建筑功能主要為試驗、辦公。該綜合樓改造為化驗室后部分建筑功能發生改變，根據業主使用要求和安全要求，對該樓進行加固，結構加固后的后續使用年限為30年。

原結構經復核計算，上部結構承重墻抗震承載力不滿足規范要求，承重墻需進行抗震加固。根據計算結果，該綜合樓承重墻采用鋼筋網噴射混凝土板墻加固。經結構加固試算，承重墻加固后一～三層各個墻肢抗震驗算抗力與效應之比均大于1.0，均滿足規范要求，加固方案有效。該綜合樓加固平面布置見圖1所示。

圖1 一層結構加固平面圖

2 鋼筋網噴射混凝土板墻加固原理

2.1 鋼筋網噴射混凝土板墻加固原理

噴射混凝土是混凝土的一種新的施工工藝，在施工中，不用模板或少使用模板，以壓縮空氣為動力，借助于噴射機械和輸送管路，把混凝土高速高壓噴射到結構面上，集運輸與振搗為一體。所以噴射混凝土工藝簡單，快速靈活，力學性能高,新舊混凝土整體性好[5]。

鋼筋混凝土板墻加固砌體結構是在砌體結構的一側或兩側新增鋼筋混凝土面層加固的方式。通過新加鋼筋混凝土面層來提高砌體結構的抗壓承載力，通過新加鋼筋混凝土面層來大幅度提高砌體結構的抗震承載力。

2.2 加固前承重墻承載力的計算

根據《砌體結構設計規范》[6]，加固前承重墻軸力效應值NR計算公式為：

NR＝φFA

式中：φ為高厚比β和軸向力的偏心距e對受壓構件承載力的影響系數。

f為砌體的抗壓強度設計值。

A為排架柱截面面積。

根據《砌體結構設計規范》[6]，加固前承重墻抗震剪力效應值VR為：

VR＝fVbZ

式中：fV為砌體的抗剪強度設計值，查《砌體結構設計規范》表3.2.2取得。

b為承重墻截面寬度。

z為內力臂，當截面為矩形時，z取2h/3。

砌體結構承重墻加固前的內力效應值得計算可根據計算機模型計算與讀取。

通過以上公式計算，承重墻加固前的承載力計算詳見表1所示。

2.3 加固后承重墻承載力的計算

根據《砌體結構加固設計規范》[7]，加固后承重墻軸力效應值N′R計算公式為：

式中φcom為軸心受壓構件的穩定系數，可根據加固后截面的高度及配筋率查表取得。

fm0為原構件砌體強度設計值。

Am0為原構件截面面積。

αc為混凝土強度利用系數，對磚砌體取0.8。

fc為混凝土軸心受壓強度設計值。

Ac為新增混凝土面層截面面積。

αS為鋼筋強度利用系數，對磚砌體取0.85。

f′y為新增豎向鋼筋抗壓強度設計值。

表1 承重墻加固前的承載力計算表

AS為新增受壓區豎向鋼筋截面面積。

根據《砌體結構加固設計規范》[7]，加固后承重墻抗震剪力效應值V′R為：

Vm為原砌體受剪承載力，按《砌體結構設計規范》公式計算。

Vcs為利用鋼筋混凝土面層加固后提高的受剪承載力。

Vcs=0.44αcftbh+0.8αsfyAs（h/s）

式中αc為混凝土強度利用系數，對于砌體結構取0.8。

ft為混凝土軸心抗拉強度設計值。

b為混凝土面層厚度。

h為墻體水平方向長度。

為水平向鋼筋間距。

αs為鋼筋強度利用系數，對于砌體結構取0.9。

fy為水平向鋼筋抗拉強度設計值。

As為水平向單排鋼筋的截面面積。

砌體結構承重墻加固前的內力效應值得計算可根據計算機模型計算與讀取。

通過以上公式計算，承重墻加固后的承載力計算詳見表2所示。加固[7]。

砌體承重墻體加固采用60 mm厚鋼筋網噴射混凝土板墻進行加固[7]，水平鋼筋遇墻肢間隔穿墻錨固，或者間隔設計水泥砂漿銷鍵錨固，豎向鋼筋在樓面處采用穿板連接筋的方式過渡與連接。墻體加固做法詳見圖2，墻體加固在樓面處做法詳見圖3，墻體加固在屋面處做法詳見圖4。

圖2 墻體加固詳圖

圖3 樓面處墻體加固詳圖

表2 承重墻加固后的承載力計算表

3 鋼筋網噴射混凝土板墻加固設計

鋼筋網噴射混凝土板墻加固砌體結構方案的制定是根據檢測鑒定結果并經過結構計算選定的加固方法，經加固前計算分析與加固后計算分析，對受壓和抗震承載力不足的墻體采用鋼筋網噴射混凝土板墻

圖4 屋面處墻體加固詳圖

4 鋼筋網噴射混凝土板墻加固施工

4.1 施工工藝

鏟除原墻面抹灰層，將松動灰縫剔除，用鋼絲刷刷凈殘灰，吹凈表面灰粉，潤濕，噴素水泥漿一道。原墻面清理要進行清底、鉆孔、清孔并用水沖刷干凈，鋪設鋼筋網并設錨筋，澆水濕潤墻面，抹水泥砂漿并進行養護，最后進行墻面維修處理及粉刷、涂料等恢復。

原墻面損壞、疏松層必須清除，已松動的勾縫砂漿應剔除，嚴重破損部分應局部拆除重砌。

當墻體存在嚴重裂縫時，應先對裂縫進行壓力注膠處理，處理完畢后方可進行下一道工序，工程量現場確認。當墻體酥堿嚴重時，應先清除松散部分，并用1∶2水泥砂漿修復。

鋼筋網在墻面的固定應平整牢固，與墻面凈距不小于10mm，鋼筋網外保護層厚度為不小于15 mm。墻面鉆孔時，應按設計要求先劃線標出S型穿墻筋位置，再鉆孔。清孔后，將鋼筋插入孔洞，然后采用M10水泥砂漿填實。

待鋼筋綁扎完畢后進行噴射混凝土施工。鋼筋網噴射混凝土板墻加固砌體結構施工工藝：先采用強度等級為C30噴射混凝土面層約60 mm厚，待混凝土初凝前，使用刮尺刮平表面，使混凝土面層厚度50 mm厚，再抹M10水泥砂漿，厚度為10 mm。

根據加固要求，若加固鋼筋穿越樓板，則在樓板上需鉆孔或鑿洞，鉆孔或鑿洞應盡量避開樓板鋼筋，穿入鋼筋后應采用結構膠灌填密實，當鑿洞孔洞較大時，采用細石混凝土填實。

4.2 施工工藝及施工管理

4.2.1 施工部署及施工準備

對于廠礦企業的老舊建筑改造加固項目，要求工期短，且施工空間有限，只能依靠人工和小型機械施工，因此施工部署要根據以上的特點進行靈活部署。

鋼筋網根據設計鋼筋規格現場下料與綁扎加工。砂漿現場攪拌，符合設計要求。噴射混凝土強度等級C30，配合比設計要合理，配合比首次使用前要進行開盤鑒定，模擬現場條件噴射，有必要的話再根據噴射工藝進行改進配合比，以最終達到設計要求和施工要求為準。

墻面清理與清潔。清除墻面抹灰層和裝飾面層，剔除松動的勾縫砂漿。在鑿除墻面時，應加強管理，嚴格控制，防止野蠻施工導致墻面損壞，對原結構造成較大的損傷。用壓縮空氣和壓力水流對磚墻表面進行清理，并噴射加固用界面劑，這是保證原有結構面層和加固面層有效結合的關鍵工序[8]。

4.2.2 施工工序及技術要求

噴射混凝土施工應分片分段分層進行，施工順序為自下而上，施工前制定詳細的施工技術方案，確定噴射施工順序。噴射作業應控制好水灰比，并保持噴射混凝土表面平整，濕潤光澤，無干塊，無滑移流淌現象[9]。待噴射完成后，混凝土終凝前采用刮尺刮平整，表面采用塑料薄膜覆蓋養護或者噴水養護。

4.3 施工驗收

4.3.1 混凝土強度

噴射混凝土強度等級的評定借鑒與參照《錨桿噴射混凝土支護技術規范》[10]第10.1.1條及附錄F，噴射混凝土強度等級試驗評定方法如下。

（1）制作噴射混凝土試件：首先在噴射作業面附近，將模具敞開，一側朝下，與水平面呈80°夾角；在模具外試噴，待操作正常后再向模具內噴射混凝土；再用抹刀刮平混凝土表面，養護1 d后脫模，在標準條件下養護7 d。

（2）用切割機去掉噴射混凝土試件周邊和上表面后，加工成邊長100 mm的立方體。在標準養護條件下養護28 d后進行抗壓試驗，并乘以0.95的系數進行調整，從而評定該噴射混凝土的強度等級。

4.3.2 噴射面層厚度及鋼筋保護層

噴射混凝土施工28 d后，進行結構鉆芯檢驗，既檢驗噴射混凝土面層厚度，又能夠檢驗噴射混凝土內部及與磚砌體結合層處的密實程度。噴射混凝土鋼筋保護層厚度檢測采用局部鑿開方法檢查，或者采用鋼筋檢測儀器進行檢測。

4.3.3 外觀質量

檢查噴射混凝土板墻是否有露筋、疏松、夾雜異物、空洞、裂縫及起皮等質量缺陷；采用錘擊聽聲的方式進行檢查是否有空洞、脫殼等質量問題。

5 結束語

砌體結構房屋經過鋼筋網噴射混凝土板墻加固后受壓承載力和抗震承載力均得到明顯改善，整體性也得到提高，完善抗震構造措施，達到了房屋的安全使用要求。通過鋼筋網噴射混凝土板墻對廠礦企業老舊砌體結構房屋的加固工程實踐，了解了鋼筋網噴射混凝土板墻加固的設計思路，總結出了較簡便的施工工藝及施工方法，完善了類似的加固施工管理及施工驗收。通過對這種方法加固的施工與管理，總結出廠礦企業老舊砌體結構的常規加固方法、施工管理、施工工藝和施工驗收等，為廠礦企業老舊砌體結構房屋的加固設計提供參考，為這類型房屋的加固施工和施工管理、驗收總結經驗。

［1］ 周芬娟，單玉川.砌體磚墻抗震加固與節能改造一體化的試驗研究［J］.建筑結構，2015,45（9）：73-75.

［2］ 張廣泰，于孝軍.不同高寬比的混凝土板墻加固磚墻試驗研究［J］.四川建筑科學研究，3013,39（6）：92-95.

［3］ 康艷博，鞏正光.混凝土板墻加固磚墻抗震性能綜述［J］.工程抗震與加固改造，2010,32（4）：80-85.

［4］ 于建民，王玉清，等.鋼筋網噴射混凝土板墻加固磚墻試驗研究［J］.建筑結構，2014,44（11）：41-47.

［5］ GB50003-2011.砌體結構設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［6］ GB 50702-2011.砌體結構加固設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［7］ 信任，姚繼濤等.多層砌體結構墻體典型抗震加固技術和方法［J］.西安建筑科技大學學報（自然科學版），2010,42（2）：251-255.

［8］ 季強，蘇三慶，等.用外包鋼筋混凝土法加固RC柱性能的試驗研究［J］.工業建筑，2005,35（SI）：945-947.

［9］ 許錫庶.噴射混凝土板墻在抗震加固中的施工質量控制［J］.江蘇建筑，2012,149（4）：54-55.

［10］ GB 50086-2001.錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］.北京：中國計劃出版社，2001.

TD352

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DOI 10.3969/j.issn.1672-6375.2016.12.021

2016-9-21

馮向俠（1984-），女，漢族，寧夏海原人，大學本科，工程師，主要研究方向：房屋建筑工程管理和造價咨詢。