探究無梁預應力樓蓋結構受損框柱加固施工技術

李維權

摘要：某工程地下室頂板上部覆土后，施工人員發現無梁預應力樓蓋結構和柱頂交界位置混凝土產生壓裂現象，必須及時進行加固處理。對于該類施工質量問題，比較不同加固方案的優缺點，提出新型支撐體系進行支撐，通過壓力灌注法灌入漿料，以此置換混凝土，通過實際應用驗證此種方案的效果。

關鍵詞：無梁;預應力樓蓋結構;受損框柱;加固施工

1 工程概況

某地下兩層結構工程，結構采用無梁預應力樓蓋，獨立基礎加獨立柱并與防水板結合。在防水板上設置架空排水層。覆土施工后施工人員發現，該地下室工程負1層柱頂部側面出現混凝土裂縫，在剔鑿之后發現內部空洞，且孔洞內裸露鋼筋存在彎曲變形現象。

通過原因分析，在施工作業期間，該位置縱橫向鋼筋、柱鋼筋疊在一起，且混凝土澆筑前沒有徹底清理模板上的木屑等垃圾，混凝土澆筑時振搗又不密實，導致混凝土向下流動受到影響，只流入水泥漿，從而導致頂部混凝土無骨料，且密實度不足，極易產生孔洞。后續施工不斷加大頂板覆土荷載，導致該位置的混凝土被壓碎，鋼筋出現變形現象，且柱頂部產生裂縫。

2 加固方案比選

2.1 原有加固方案

原有加固方案主要是將豎向鋼管支撐添加在受損部位的板底，去除一定范圍受損柱上部回填土和頂板結構、去除柱帽混凝土，并且使用支模置換混凝土。此種加固方案的優勢在于施工操作簡單，不需要聘請專業的加固人員進行施工。然而在具體作業中也存在不足，在基礎底板上支撐兩層板底豎向鋼管，會破壞底層架空排水層。需要清除受損柱板上構造層和回填土，導致材料人工浪費，擴大影響面。在去除受損柱帽混凝土時，可能會損傷板內無粘結預應力筋，整個施工周期比較長。

2.2 過程優化方案

將豎向鋼管臨時支撐添加在受損柱底板，在底板下剔除受損柱的松散混凝土，并采用壓力灌注方式，置換該處的混凝土。此種加固方案可以避免破壞受損柱帽混凝土，也可以防止預應力鋼結合屋面結構免受損傷。然而該方案也存在缺點，將臨時支撐設置在基礎底板上，會破壞底板架空排水層。同時會增加臨時支撐鋼管的使用量，需要聘請專業隊伍進行加固施工。

2.3 最終優化方案

將傘狀斜撐式鋼臨時支撐固定在受損處的底板，通過該臨時支撐，將柱帽混凝土、頂板結構及覆土荷載傳輸到受損住所對應的下層柱上，之后再傳輸到獨立基礎上。在負1層搭設施工操作架，在板下剔除受損柱和柱帽內的混凝土。通過壓力灌注方式，將高強度灌漿料置換到板下支模中。

此種方案可以對前兩個方案進行優化，不會對現有結構造成破壞。通過高強度灌漿料置換混凝土具備實用性和經濟性，因此作為最終加固方案。加固方案主要包括支撐設置和混凝土置換兩部分。在施工期間應當徹底清理受損柱的混凝土，并且將受損柱的荷載轉移到臨時支撐上，因此在施工過程中必須注重支撐設置。臨時支撐可以避免樓板下沉，還可以將荷載傳遞到負2層獨立基礎上。混凝土置換屬于工程的操作難點，必須采用一次性灌注填實施工。

3 加固支撐施工

按照施工現場的實際情況，負1層的框柱尺寸為（600×600）mm，負2層的框柱尺寸為（700×700）mm。由于負1層上下層框柱同軸心，且下層柱比上層柱每邊寬50mm。優化加固支撐，采用傘狀斜撐式鋼支撐支架，之后通過下層框柱將荷載傳到獨立基礎上。如圖1所示：

加固施工所采用的支撐材料為18號工字鋼，14號角鋼、7.5號角鋼等材料。按照圖紙制作臨時支撐架，采用焊接連接方式。在加固柱周邊上表覆土表面設置安全警示帶，嚴禁載荷物質通過。在制作過程中，先制作柱底套箍，之后再制作柱頂套箍，并且將柱頂套箍與板底固定在一起。在安裝工字鋼時采用對稱安裝法，并且焊接斜撐上端與下端。焊接中部兩道連接角鋼，確保焊接牢固。

圖1加固支撐設計

4 混凝土置換施工

4.1 工藝流程

4.2 施工工藝

第一，將柱頂混凝土剔除，剔除范圍直到密實部位，徹底清理殘渣。在剔除過程中，需要采用儀器密切觀察支撐牢固。

第二，對于嚴重彎曲的鋼筋，需要進行補強處理，通過幫條焊接相同規格的鋼筋;柱頂箍筋加密。

第三，制作模板，將排氣管設置在受損處斷面的最高位置，并且通過模板鉆孔引出。將注漿管設置在柱中心部位，從模板鉆孔引出。

第四，清理斷面部位，安裝模板，使用發泡劑密閉縫隙，同時在柱頂5cm位置開孔。用水拌和灌漿料，拌和均勻后將其通過開孔處灌入，確保灌入灌漿量與開孔齊平。在灌注期間需要輕敲模板，避免堵住注漿管。

第五，混凝土第二次灌注。設置16mm直徑的彎曲鋼筋，鋼筋葉端穿出模板，封閉模板開孔。將攪拌均勻的灌漿量灌入到消防水帶中，封閉消防水帶的一端，將另一端與注漿管連接。采用車輪碾壓消防水帶，增加消防水帶壓力，促進內部灌漿量灌入。在灌注過程中還應當觀察排氣孔的工作狀態，輕敲鋼筋以起到震搗作用。當灌注飽滿之后，排氣管流淌出將體持續灌入5秒后封閉注漿管和排氣孔，完成整個灌注。

第六，模板拆除，并檢測試塊強度確保灌漿量達到C40強度，將支撐撤掉。

4.3 施工監測

第一，在進入施工現場后，密切觀測受損柱沉降情況，在受損住4個對角位置做觀測點，同時在受損柱周邊選擇穩定基準觀測點。如圖3所示。

第二，監測流程。完成支撐架搭設后進行觀測，在整個施工過程中需要隨時觀測沉降問題。如果灌漿料沒有達到C40強度，則應當每天觀測沉降情況。如果灌漿料達到C40強度，將支撐撤掉之后連續觀測3天。

第三，沉降差控制在5mm范圍內，如果沉降大于5mm，需要加大觀測頻次并進行記錄。

4.4 自檢校驗

第一，強度檢測。在施工現場制作兩組試塊，一組采用同條件，一組采用標準養護，以此檢查灌漿量強度，同時采用現場回彈法進行輔助檢測。

第二，密實性試驗。對于新灌注灌漿料來說，無法采用儀器檢查密室程度，需要在施工現場相似情況下開展灌注試驗。倒置塑料桶，密封桶口，設置灌注管和排氣管。將裝滿灌漿料的消防水帶連接到灌注管上，在消防水帶上施加壓力，確保灌漿料進入到塑料桶中。直到排氣管流出漿體，密封排氣管和灌注管。待至灌漿料固化之后去掉塑料桶，觀察灌漿料密實度。

5 結語

綜上所述，無梁預應力樓蓋結構存在特殊性，采用傳統板上開洞置換混凝土的加固方法，極易破壞板內預應力筋和架空排水層結構，從而引發不良影響。此次工程采用傘狀斜撐式鋼支撐支架體系，該結構形式比較獨特，可以滿足卸荷要求。相比于雙層搭設鋼管支撐法來說，此種方法可以減少搭設層數和面積，擴大作業空間，簡化施工強度，還能夠降低施工成本。在施工期間，采用高強度灌漿料壓力灌注法，可以將灌漿料填充到空隙位置，不僅可以確保灌漿料的密實程度，還可以滿足結構承載要求，加快施工周期。

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