淺談建筑結構改造加固質量控制

夏云

摘? ? 要：本文通過工程實例，簡要介紹對梁柱加固、構件無損切割、結構托換等加固過程中的施工工藝和質量監控措施，以供同行參考。

關鍵詞：結構加固;抽柱托換;監測;質量控制要點

1? 工程概況

泰州文峰塔，位于泰州南山寺東南，南依鳳城河，東靠文峰小區。南山寺，始建于唐僖宗乾符三年（876年），僖宗賜名“護國寺”，距今1100年歷史，1968年文峰塔在“文革”中被工廠拆除，2011年，泰州市全面啟動南山寺重建修復工程。2014年正式施工，2016年文峰塔封頂，總高56.46米（室外地面至塔頂），平面呈規則的正八邊形，地宮加上部七層，鋼筋混凝土框架結構，泥漿護壁鉆孔灌注樁基礎?，F根據業主要求擬拆除-4.900m～-0.050m標高范圍內塔平面中心處圓柱，拆除部分樓層樓板等，故需對原結構進行相應的托換加固處理。

2? 結構托換改造

本工程結構托換采用的型鋼托換。主要是抽除地宮中心柱，先將上部部分荷載利用臨時支撐均勻分布周邊八根圓柱，采用型鋼混凝土作為轉換層承載上部荷載。同時為了確保建筑在托換過程中，不產生開裂、傾斜等破壞，采取一、二層增大梁截面，中心柱外圍放射性框架梁粘貼碳纖維加固。

3? 結構加固施工工藝

（1）土方工程，中心柱周邊八根框架柱改造后需均勻承載上部荷載而采取了增大截面，現場對已回填部位進行開挖，本工程緊鄰河邊，地下水系發達，現場采取了輕型井點降水。

（2）結構構件加固，主要包括原框架結構構件的擴大截面加固，增大截面部分柱縱筋植入原基礎。

（3）新增托換結構，拆除-0.05m中心區域梁板，新增型鋼混凝土托換結構。

（4）臨時支撐體系，中心柱截面減小期間，承載力大幅降低，為保障結構安全，臨時將中心柱荷載轉換至四周4個加固柱上。

（5）結構拆除，主要包括部分原梁板結構拆除、托換柱的拆除。

4? 施工流程

施工準備（圍擋、成品保護、材料復驗、方案報審）→地宮室內土方開挖→基礎柱增大截面加固→6.450m、11.750m框架梁增大截面加固→臨時支撐制作、安裝→地宮室內回填、澆筑混凝土地面→拆除-0.050m梁板→托換結構體系施工→抽柱作業→沉降、傾斜檢測→驗收交付

5? 施工過程控制要點

5.1? 施工準備階段的控制要點

①施工圖紙的設計與審查。②施工方案的編制與審核。③原材料的檢查驗收。④施工人員的培訓與技術交底。

5.2? 界面處理

①新舊混凝土接觸面應清理干凈。②所有擴大截面界面均要鑿毛處理，鑿毛的凸凹高差不小于6mm。③所有界面涂刷界面劑。

5.3? 植筋質量控制

（1）鉆孔定位放線：根據設計施工圖，在需要植筋的部位進行定位放線，圖紙所標注的原結構的尺寸大小與實際值可能有一定的誤差，因此對于添加構件的定位必須結合原有結構的實際尺寸進行綜合定位放線，首先確定構件的輪廓線，然后再確定植筋鉆孔的位置。

（2）鉆孔：使用電錘在標定的位置鉆孔，遇到鋼筋時，可調整鉆孔位置，合理避開鋼筋，孔深必須達到設計施工圖要求。

（3）清孔：鉆孔完成后，將孔周圍灰塵清理干凈，用毛刷將孔內清理干凈。再用棉絲沾丙酮清刷孔洞內壁，使孔內達到清潔干燥，如果孔內較潮濕，必須用熱風機對孔內進行干燥處理，清孔完畢后，用干凈的棉紗將孔洞嚴密封堵，以防有灰塵和異物落入。

（4）注膠：注膠必須飽滿，膠層內無氣泡、空鼓。

（5）植筋：采用結構灌膠法，將粘接劑灌入孔中至孔深三分之二左右，同時將鋼筋錨固部分一面旋轉一面插入孔中，將孔中空氣排出，放置鋼筋時要沿一個方向，稍加敦實即可固定鋼筋，植入困難時應及時用錘敲擊，對較長鋼筋做好預綁，盡量避免歪斜;鋼筋植入后以少量膠體溢出為宜。

（6）固化養護。

5.4? 粘鋼質量控制

（1）用粘結劑粘貼鋼板補強、加固的鋼筋混凝土構件，能大大提高原設計承載力和抗破壞能力。這是因為粘貼鋼板后，提高原結構配筋量，相應提高了結構構件的抗拉、抗彎、抗剪等方面的力學性能，而這些性能是靠結構膠粘劑的良好粘結性能，把鋼板與混凝土牢固地粘結在一起，形成整體，有效地傳遞應力，共同工作來保證的。

（2）本工程原柱上包鋼圍套，鋼套采用Q345B，厚度20mm，鋼圍套外部焊鋼栓釘8M19-100，栓釘豎向間距200mm，鋼圍套與原柱采用化學錨栓8M20錨固，豎向間距200mm，鋼套與原柱之間縫隙灌注結構粘鋼膠;因遇到原框架梁，需要分段采用不同的構造方式，鋼圍套施工前需采用專業設備找出原柱縱筋位置，避開原柱縱筋，打化學螺栓孔，再根據孔位在鋼板上開孔，灌注環氧灌注膠前需清理鋼板與混凝土柱間焊渣、灰塵等雜物，并對所有螺栓孔間縫隙采用環氧灌注膠找補密實，灌注結構粘鋼膠后采用小錘輕敲鋼圍套外立面，檢查是否存在不密實現象。

5.5? 鋼構件質量控制

（1）除盡表面上的油污、焊接飛渣、氧化皮、鐵銹，并打磨焊縫和尖角。（2）坡口形式應根據焊接方式合理選定，所有的焊接，均按照已批準的焊接工藝規程進行，若改變焊接工藝，需重新進行焊接工藝評定試驗。（3）焊接人員要求應經考試并取得合格證后或在合格證有效期內才能從事本工程相應等級的焊接工作。（4）經檢測的工廠焊縫或工地焊縫，凡無損探傷不合格者，應按JTJ 041—2000規定的方法予以返修糾正，并重新檢查，直到合格為止。（5）焊縫的外觀檢驗，檢查所有焊縫尺寸、長度和位置是否符合技術規定、規范和圖紙的要求。

5.6? 混凝土切割質量控制

（1）每一切割塊必須通過起吊孔預先臨時起吊固定，防止切割塊突然塌下，切割完成的區域，必須架設安全防護設施并作好安全警示標志，防止人或物體墜落。整個拆除區域遵循由上到下，由左向右的施工順序，-0.050m梁板切割時，考慮應力緩慢釋放，應先板后梁，對稱切割。（2）定位放線：采用測量儀器，對擬分塊切割部位定位，采用墨斗進行彈線，確定分塊切割位置，保證分塊切割位置的準確性。（3）混凝土塊起吊、運走：直線切割分離原墻與拆除部分，洞口不滿足要求處進行修補或拆除，將拆除部分的垃圾及時清運。由于混凝土塊體自重較大，為便于清運，故切割下來的混凝土塊的尺寸不能太大。

5.7? 監測控制點

（1）在托換過程中需觀測不均勻沉降。

（2）托換過程中會逐步削弱中心柱截面，因此在施工過程中最不利工況下主要存在以下三類結構薄弱環節：①鋼結構臨時支撐有承載力不足的可能性。②托換結構的梁柱節點有承載力不足的可能性。③中心柱切割后，因為受力路徑改變與中心柱相連的其他構件可能出現承載力不足的可能性。 故應對此三類結構薄弱環節的應變進行重點監測。

（3）針對托換加固過程中結構主體進行監測，主要內容包括：位移和變形監測（中心柱托換時對鋼支撐進行應變監測、中心柱削弱過程中柱的應力監測、上部梁、板變形監測）、動力特性測試、振動加速度監測、房屋沉降變形與變形監測及關鍵部位與薄弱處裂縫觀測等。

（4）中心柱切割時，需實時觀測監測數據，根據監測數據值的大小判斷是否安全，若超過設計值，則啟動預警措施。

（5）關鍵部位監測。①在加固改造施工托換過程中，框架柱切割前測量周側所有梁、柱數據，切割完成后，對周側梁、柱進行復測。②中心柱截面削弱前，二層鋼結構臨時支撐埋設應變片，在中心柱截面削弱的過程中，每削弱一側截面，均對上部進行應力觀測，同時在被切割柱上部埋設觀測點，切割施工過程采取不間斷監測，每十分鐘讀數一次。③中心柱截斷后，對二層以上所有樓層與中心柱連接構件進行復測。④建筑整體傾斜觀測點的布設，為了實時動態監測托換過程中結構整體的傾斜變化，監測單位采用接入物聯網監測系統的傾角儀進行實時動態全過程傾斜測量，并與整體沉降、局部沉降、撓度、應變等相互校核和印證，預警發生傾斜倒塌和整體偏轉。在頂樓（八樓）布置一個雙向傾角儀，沿著樓高的方向，在四樓布置一個雙向傾角儀。

6? 工程驗收

（1）委托上海同濟檢測技術有限公司對托換過程進行全程檢測，包括傾斜、沉降等，滿足圖紙及相關規范要求，施工質量驗收應符合GB 50300《建筑工程施工質量驗收統一標準》等相關標準的要求。（2）驗收資料應符合江蘇省建筑工程質量驗收資料相關表式及歸檔要求。

7? 結束語

通過本工程監理有以下幾點感悟：（1）梁柱節點植筋：梁柱節點鋼筋較密或植筋構件寬度達不到設計要求的植筋深度，新植筋較難植入設計要求深度，本工程根據設計及相關規范要求采用柱包箍上焊接直螺紋套筒連接鋼筋的做法解決。（2）空間受限，材料、構件垂直水平運輸不便，需要施工單位合理利用現場作業環境與建筑機械解決。（3）根據施工作業流程圖，結構加固完成后方可進行托換體系施工，需施工單位根據工程要求合理組織專業施工人員，托換體系施工期間為確保結構安全，根據專家建議中心柱每邊鑿除300mm時采用人工鑿除，每鑿除一邊安裝好H型鋼并與中心柱鋼筋焊接完成后，再施工下一個邊并且對稱施工，為保證改造加固工程結構安全和使用功能達到設計要求，要嚴格按圖紙、規范、標準施工。

參考文獻：

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