既有砌體結構房屋ECG高延性混凝土加固技術

薛玉芹 喬永勝 李清連

(青島中建聯合建設工程有限公司，山東 青島 266100)

砌體結構在我國應用廣泛，歷史久遠，是目前既有結構的主要形式之一，在我國城鄉和村鎮建筑中占有重要的地位。但由于砌體的抗拉強度低、抗裂性能差以及材料自身的脆性，導致砌體結構的整體性較差，在歷次大地震中破壞嚴重，甚至發生倒塌。因此，提高砌體結構的抗震性能意義重大。采用高延性混凝土加固砌體結構，可有效改善傳統砌體結構容易開裂、整體性能差的特點，提高砌體結構的抗震性能，對于既有砌體結構房屋的抗震加固與修復，具有重要的理論意義與推廣應用價值。加固方法與傳統加固方法相比，施工方便，節省工期，加固費用較低，性價比高，有著巨大的市場前景、經濟及社會效益。

1 工程概況

青島國棉六廠始建于1921年，作為青島歷史上最為悠久的紡織廠，青島國棉六廠為新中國紡織業發展作出了不可磨滅的貢獻。隨著城市化步伐的加快和城市經濟結構的轉型，廠房已經失去了原有的使用功能。

為保留原汁原味的工業建筑風貌，2016年—2017年李滄區區委區政府根據現有建筑的結構、風格和年代，對原國棉六廠園區進行整體規劃、修繕、改造、更新，補充缺失功能，增加相應配套設施，保留園區特色空間，并對有特色的小環境進行保留和優化。

2 主要技術難點

1)鏟除原墻面抹灰層時，由于抹灰質量有差異，需要把握剔除力度，防止對原結構造成損害。

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

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

3 方案優選

有三種方案可供選擇：

1)鋼筋混凝土面層加固方法：該法就是通常所說的鋼筋網夾板墻，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，該法施工工藝簡單，并具有成熟的設計和施工經驗，是砌體結構加固最常用的方法，但現場施工的濕作業時間長，對生產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：該法是指構件有嚴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。必要時托換前應對原構件加以有效的支頂，應對原結構、構件在施工全過程中的承載狀態進行驗算、觀測和控制。托換部分的材料強度等級不應低于建造時規定的強度等級，砂漿強度宜比原設計提高一級，用整磚填砌。

3)高延性混凝土加固方法：通過在基層處理后的構件表面涂抹高延性混凝土面層，通過高延性混凝土的超強粘結性能，使高延性混凝土面層與砌體結構緊密結合成為整體共同受力、協調工作，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提高結構的承載力、延性和抗裂性能，使砌體結構的承載力、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生，從而達到增強既有砌體結構的抗震和抗裂性能。

根據本工程的實際情況和技術難點，認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注意的關鍵問題

1)采用人工或風鎬對需進行加固的原墻體粉刷層進行剔除時，嚴禁撓動原墻體。

2)剔除原墻體粉刷層時，要清理干凈。

3)采用噴射法施工時，要及時檢查噴射的混凝土表面，檢查是否有松動、開裂、下墜、滑移等現象，如有發生應及時消除重噴。

4)高延性混凝土養護應及時、到位，保證養護時間滿足規范要求。夏季應防止陽光暴曬，冬季應采取防凍措施。

5 施工過程

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→開槽或鉆孔→修補墻面破損及裂縫部位→澆水潤濕墻面→壓抹高延性混凝土并收面。

增設圈梁、構造柱的工藝流程：測放圈梁、構造柱位置線→按增設的圈梁、構造柱箍筋位置在墻面上打孔并清除孔內浮塵→設置圈梁、構造柱主筋→穿墻設置圈梁、構造柱箍筋(焊接形成封閉箍)→墻面潤濕→分層壓抹高延性混凝土并收面。

5.2 操作要點

5.2.1基層處理

1)采用人工或風鎬對需進行加固的原墻體粉刷層進行剔除，外墻應剔除至室外地坪下不小于200 mm處，室內應剔除至室內剛性地面上平。剔除操作需注意保護結構不被破壞。

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設置嵌固區，呈梅花形布置。每個嵌固區應將不少于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)墻體原砌筑砂漿強度低于M1.0時，應將灰縫剔除至深5 mm～10 mm，用鋼絲刷刷凈殘灰，吹凈表面粉塵，灑水濕潤，刷素水泥漿一道。

4)當粉刷層或裝飾面層與墻體基層結合非常牢固，且強度較高時，可不用剔除，只需將表面膩子等低強度附著物清除干凈，表面打毛，然后在墻面上設置抗剪鍵。抗剪鍵宜采用圓孔，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，應先對裂縫進行壓力灌漿處理，原墻面堿蝕嚴重或有局部破損、松散時，應先清除松散部分，用高延性混凝土修補平整。

5.2.2組合圈梁設置

1)對于采用預制空心樓板/屋面板且板下未設置圈梁時，應在板下加設組合式圈梁，如圖4所示。即在板下距離板底70 mm和280 mm(或設計確定的位置)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計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)對于板下原有圈梁、但預制板擱置長度不能滿足抗震要求的，應在板下設置加腋構造，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計要求；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)當墻體高度較高、中間需增設圈梁時，可參照圖6做法執行。

4)當房屋大于現行國家標準GB 50011—2010建筑抗震設計規范及GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準對房屋高寬比的限值要求時，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設置連接構造鋼筋，如圖6所示。面層厚度不能滿足鋼筋保護層厚度時，應在墻體上豎向開槽后將鋼筋埋入槽內，開槽寬度和深度均不宜小于30 mm。樓板鉆孔時應避開樓板內鋼筋，對于預制板宜盡量從板縫之間穿過。鉆孔直徑為鋼筋直徑的3倍，孔洞采用高強度無收縮灌漿料或結構膠填實。

5.2.3組合構造柱設置

1)原結構墻體未設置構造柱時，應按加固設計要求增設組合式構造柱，做法如圖7，圖8所示。

2)組合構造柱應通高設置，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圈梁帶內。

3)樓板鉆孔時應避開樓板內鋼筋，對于預制板宜盡量從板縫之間穿過。鉆孔直徑為鋼筋直徑的3倍，孔洞采用高強度無收縮灌漿料或結構膠填實。

4)封閉鋼筋焊接采用雙面搭接焊，搭接長度不小于50 mm。主筋連接采用綁扎搭接，搭接長度應滿足設計要求。

5)組合構造柱范圍內的原墻體灰縫應鑿進去10 mm～15 mm，采取高延性混凝土嵌縫設置。

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行。采用噴射施工時，噴頭與受噴面應垂直，噴面應平整，待高延性混凝土收水時立即進行抹平壓光；采用手工壓抹時，應分層施工，每層厚度不應大于15 mm。

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

3)遇門窗洞口時，高延性混凝土面層應轉包至門窗框根部，如圖9所示。

4)當只對橫墻或縱墻進行加固時，高延性混凝土面層應做過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角處應連續施工，不得在轉角處留施工冷縫。

6)高延性混凝土面層施工完成后，應注意加強養護，并根據施工環境溫度情況進行灑水養護不少于7 d。冬季施工應采取可靠的保溫措施。

5.3 結果

本工程加固完成后經建筑工程質量監督站、本工程的設計單位、監理單位、建設單位及施工單位等的共同驗收下，本工程加固后滿足設計及使用要求。

5.4 效益分析

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

2)經濟效益：采用高延性混凝土加固施工，不需要設置加固鋼筋網，也不需要支設模板，節省材料，減少施工工序，降低了施工成本。

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

6 結語

在國棉六廠工程施工過程中，在加固專家的現場指導下，并結合現場實際，不斷完善了高延性混凝土加固墻體技術。該技術在國棉六廠工程中的應用達到了較理想的效果，在今后類似工程施工中可以作為參考。