某人防地下室工程改造加固設(shè)計(jì)

郝民

(南京金宸建筑設(shè)計(jì)有限公司，南京 210000)

1 引言

人防工程的建設(shè)對于保衛(wèi)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和保持國家的戰(zhàn)爭潛力有著重大的意義，是我國的重要戰(zhàn)略設(shè)施。由于資金、政策等各方面因素的影響，很多工程未施工完成便擱置，年代久遠(yuǎn)，工程再次啟動時(shí)，國家政策和規(guī)范有了新的變化，設(shè)計(jì)需要重新調(diào)整方案。對于已建成的人防工程，則需要進(jìn)行改造和加固，使之具備預(yù)定的人防功能要求，這樣既可以節(jié)約資源，也可以緩解城市人均掩蔽面積嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀。研究如何根據(jù)相關(guān)的國家規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，把已建的人防地下室結(jié)構(gòu)改造成符合國家新規(guī)范要求的人防地下室，更好地服務(wù)于大眾，具有很大的實(shí)際意義。某已建人防改造工程中，根據(jù)工程的抗力級別、工程的使用功能等情況，同時(shí)結(jié)合施工，節(jié)約資金等因素，柱采用的加大截面法和外包型鋼法，梁采用的粘貼鋼板法等，板采用的粘貼纖維復(fù)合材料加固法。同時(shí)，新材料新技術(shù)也在此項(xiàng)目中得到了應(yīng)用。

2 工程概況

某大型商業(yè)建筑位于秦淮區(qū)，工程總面積13.7 萬m2，地下兩層6.7 萬m2，地上4 層7 萬m2。

地下室施工自2015年10月至2016年8月，人防負(fù)二層(2.6 萬m2）結(jié)構(gòu)部分已施工完畢，之后一直處于停工狀態(tài)。2019年項(xiàng)目又重新啟動，由于時(shí)間跨度較長，建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范及防空地下室建設(shè)行政許可等的調(diào)整，已施工的負(fù)二層人防區(qū)域需要做局部調(diào)整，原人防面積31 017 m2，現(xiàn)人防應(yīng)建面積26 420 m2，實(shí)際配建26 607 m2。負(fù)二層配建25 554 m2，負(fù)一層及夾層配建1 053 m2。負(fù)二層比原方案減小981 m2。共16個(gè)人防分區(qū)，原有12 個(gè)人防分區(qū)及口部需要改造。

由于業(yè)主對使用功能的調(diào)整，人防辦重新審批，人防面積有所變化，人防口部需要調(diào)整，需要對人防負(fù)二層進(jìn)行加固及改造。在改造之前，已將項(xiàng)目分為4 個(gè)區(qū)域，對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件、構(gòu)件截面尺寸、材料強(qiáng)度、混凝土裂縫及外觀缺陷等進(jìn)行檢查和檢測。檢測的目的：一是為了解現(xiàn)場混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況，二是為后期的改造加固提供依據(jù)。

檢測結(jié)果如下：

1）現(xiàn)場抽檢的負(fù)二層梁、板、墻、柱混凝土抗壓強(qiáng)度、鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋間距均滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

2）現(xiàn)場抽檢的鋼筋原材料力學(xué)性能所檢參數(shù)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3）現(xiàn)場抽檢的混凝土墻、板最大裂縫寬度為0.46 mm，超過GB 50010—2010 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(2015年版）第3.4.5 條規(guī)定“對允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，最大裂縫寬度限值0.30 mm”的要求。這主要是因?yàn)樨?fù)二層人防頂板施工完成之后，未做防水等措施，長期風(fēng)吹日曬，造成頂板裂縫，混凝土墻體亦同。

3 人防地下室結(jié)構(gòu)改造加固內(nèi)容和設(shè)計(jì)思路

3.1 加固改造內(nèi)容

人防負(fù)二層部分，改造的主要內(nèi)容包括：(1）因建筑方案調(diào)整，結(jié)構(gòu)整體抗浮不足，需增加配重。(2）根據(jù)建筑方案，負(fù)二層新增客梯3 組，電梯坑需在負(fù)二層高度范圍內(nèi)解決，基礎(chǔ)底板需要進(jìn)行相應(yīng)的改造。(3）因人防設(shè)計(jì)調(diào)整，原有已施工人防墻部分需拆除，部分需加固改造，部分需新建。(4）因建筑方案調(diào)整，負(fù)一層存在22 根轉(zhuǎn)換柱，并因上部結(jié)構(gòu)荷載的變化，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)核，負(fù)二層已施工框架柱有大部分需進(jìn)行加固才能滿足承載要求。(5）因負(fù)一層柱轉(zhuǎn)換導(dǎo)致負(fù)二層出現(xiàn)較多轉(zhuǎn)換梁，負(fù)二層部分人防墻的拆除導(dǎo)致板面荷載重分布。經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)核，負(fù)二層局部已施工框架梁需進(jìn)行加固。(6）負(fù)二層部分人防墻的拆除導(dǎo)致樓板跨度變化、荷載重分布等因素，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)核，負(fù)二層局部已施工樓板需進(jìn)行加固。(7）根據(jù)建筑及其他專業(yè)提資要求對現(xiàn)有墻體的洞口進(jìn)行復(fù)核，保留現(xiàn)仍需要使用的洞口，對因使用功能和規(guī)范要求增加的洞口進(jìn)行新增，并提供新增洞口加固方案。綜上所述，此項(xiàng)目需要拆改的面積不多，但是由于在人防區(qū)、口部的調(diào)整，需要預(yù)留的孔洞較多，所以需要改造的點(diǎn)相對校多，是典型的綜合改造工程。

3.2 設(shè)計(jì)思路

首先根據(jù)業(yè)主提供的原審圖合格版施工圖，采用PKPM軟件進(jìn)行建模，從計(jì)算結(jié)構(gòu)可知，原結(jié)構(gòu)模型的整體指標(biāo)與計(jì)算書基本吻合，均能滿足規(guī)范的要求。由于多個(gè)規(guī)范的改版和增加的新規(guī)，需要對PKPM 模型進(jìn)行調(diào)整，以滿足各專業(yè)提供的最新條件。通過整體計(jì)算，同時(shí)以現(xiàn)場實(shí)際檢測為依據(jù)，找出構(gòu)件內(nèi)力和配筋不足的區(qū)域，有針對性地對其進(jìn)行加固改造。

4 人防地下室結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計(jì)

4.1 基礎(chǔ)部分的改造設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目基礎(chǔ)及負(fù)二層已經(jīng)施工完畢，基礎(chǔ)方案為灌注樁+承臺+防水板；因上部建筑方案中庭位置和范圍的調(diào)整，及局部區(qū)域荷載的變化，經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核有約45 處存在樁基抗拔不足。提供增加抗拔樁方案和增加配重方案兩種方案：(1）增加抗拔樁則需要破基礎(chǔ)底板。由于地下水位取室外地面0.5 m，底板破壞后，由于水壓比較大，對后期施工造成很大的困難，施工質(zhì)量不以保證。(2）增加配重可通過混凝土配重或鋼配重。經(jīng)過計(jì)算，共計(jì)有13 處增加混凝土配重(275.4 m3），總重量約6900 kN，若改為鋼材壓重，可減少2/3 占量，但成本增加2000 萬元。綜合比較，最后采用增加混凝土配重，混凝土配重回壓高度至梁底或板底。

根據(jù)建筑方案調(diào)整，負(fù)二層新增客梯3 組，電梯坑深1 300 mm 需在負(fù)二層高度范圍內(nèi)解決，前期進(jìn)行改造方案比選，提供2 種方案：(1）電梯廳上抬1 300 mm；(2）電梯廳上抬1 000 mm+底板開槽300 mm。考慮電梯廳的凈高要求，保證商業(yè)品質(zhì)，經(jīng)專家評審及結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，建議采用方案(2），即電梯廳標(biāo)高抬高1 000 mm 的情況下，需底板開槽300 mm，槽底鋪設(shè)20 mm 鋼板并與原底板配筋有效連接，并采用C40 灌漿料澆筑，如圖1所示。

4.2 人防墻體、柱的改造加固設(shè)計(jì)

人防墻體改造主要分為拆除墻體、新增墻體及因標(biāo)高變化引起的先拆后增這幾種情況，設(shè)計(jì)過程中根據(jù)各種情況不同采取不同的改造設(shè)計(jì)。對于新增的人防墻體，人防墻體上部鋼筋當(dāng)錨入梁中時(shí)采用植筋，其他情況對應(yīng)墻體兩側(cè)400 mm范圍板混凝土鑿除，按照《防空地下室設(shè)計(jì)荷載及地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)造》(07FG01）做法綁扎鋼筋，清洗鑿毛后再用C40 澆筑。

人防負(fù)二層框架柱的加固主要采用增大截面法。增大部分混凝土強(qiáng)度等級較原柱提高一級，采用C45 微膨脹混凝土澆筑，并確保澆筑質(zhì)量。增大截面又分為單邊擴(kuò)大和全截面擴(kuò)大。因考慮增加截面對車位的影響，部分框架柱還采用增加鋼板箍的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，角鋼和綴板采用Q355B。

4.3 梁、板構(gòu)件的改造加固設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有建筑要求及布置對原有部分梁進(jìn)行拆除和增補(bǔ)，以滿足現(xiàn)有使用功能和戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求。框架梁的加固主要采用增大截面法。增大部分混凝土強(qiáng)度等級采用C40，并確保澆筑質(zhì)量。部分框架梁支座還采用粘鋼的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，鋼板采用Q355B。粘鋼遇柱需上翻600 mm[1]。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果對原構(gòu)件進(jìn)行復(fù)核，對強(qiáng)度不滿足現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的板進(jìn)行加固，樓板的加固主要采用碳纖維加固法，采用碳纖維復(fù)合材(高強(qiáng)度I 級）加固，經(jīng)驗(yàn)算，加固后的梁、板均滿足使用要求[2]。

4.4 人防套管封堵專項(xiàng)設(shè)計(jì)

根據(jù)圖紙比對 (改造前原項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙與本項(xiàng)目經(jīng)過圖審的圖紙）及項(xiàng)目巡場了解，目前項(xiàng)目現(xiàn)場設(shè)備預(yù)埋管改造情況分為3 種情況。

1）廢棄套管封堵。因現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案的調(diào)整、層高關(guān)系變動、局部夾層風(fēng)道影響、口部移位等因素影響，部分原有預(yù)埋管無法滿足實(shí)際使用，需封堵。封堵按廢棄套管封堵節(jié)點(diǎn)做法及套管孔口封堵節(jié)點(diǎn)做法進(jìn)行施工。主要出現(xiàn)在口部調(diào)整的區(qū)域及人防區(qū)域的頂板。

2）沿用原有墻體預(yù)留、預(yù)埋套管。考慮本項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，人防區(qū)域進(jìn)行改造時(shí)遵循“在滿足規(guī)范條件的前提下，盡量沿用原項(xiàng)目遺留下來的預(yù)留、預(yù)埋管，非必要不得重新開洞”的原則。考慮現(xiàn)場原施工情況不明朗，實(shí)際沿用情況需結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測進(jìn)行[3，4]。

3）現(xiàn)場新開洞套管。現(xiàn)場新開洞的情況主要是以下幾點(diǎn)：(1）新增墻體上的預(yù)留、預(yù)埋管，此類預(yù)埋管直接按正常預(yù)埋做法施工，與墻體一體澆筑。(2）原有口部局部調(diào)整引起的新增預(yù)埋管，這類預(yù)埋管是由于口部局部調(diào)整，原有預(yù)埋管廢棄，為保證實(shí)際使用，需新增的預(yù)埋管，施工時(shí)按穿越人防墻板單孔改造節(jié)點(diǎn)做法及水電套管人防專業(yè)開洞做法處理。(3）原項(xiàng)目施工時(shí)遺漏預(yù)埋的套管，為滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，仍需新增預(yù)埋管。(4）本項(xiàng)目現(xiàn)有功能的變更以及伴隨著施工情況深入原有土建結(jié)構(gòu)不滿足現(xiàn)在設(shè)計(jì)要求而出現(xiàn)的方案性調(diào)整，進(jìn)而引起的新增預(yù)埋管。具體表現(xiàn)為現(xiàn)有方案考慮商業(yè)使用，新增多處隔油提升間、污水間，此區(qū)域涉及多處新增水電預(yù)埋管。配電以及豎井變更，風(fēng)道調(diào)整導(dǎo)致的局部口部層高調(diào)整，原有預(yù)埋管無法使用，需新增套管。(5）因本項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，原有暗敷的火災(zāi)照明等線纜現(xiàn)在全部改為明敷(因現(xiàn)場無法提供準(zhǔn)確的暗敷套管位置，若發(fā)現(xiàn)可以利用的套管盡量利用，以減少后開洞增加套管），導(dǎo)致增加了很多套管。(6）根據(jù)規(guī)范要求，有部分套管預(yù)留做后期備用。

人防區(qū)封堵改造根據(jù)設(shè)備專業(yè)提供的管徑不同，提出以下兩種方案。

1）設(shè)備管徑小于150 mm，原有墻體預(yù)埋套管或孔洞廢棄不用，采用專利封堵材料填充封堵；新增預(yù)埋套管采用標(biāo)準(zhǔn)組件封堵。采用材料為國家人防辦科技成果JS-RF-1&2 防護(hù)堵料、人防孔洞封堵標(biāo)準(zhǔn)化組件。

2）設(shè)備管徑大于150 mm，采用如圖2、圖3所示方案處理。

5 結(jié)語

本文針對某人防地下室如何改造做具體論述。人防地下室是一項(xiàng)投資頗大的工程，人防改造更是耗資巨大，因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)各構(gòu)件的受力要求進(jìn)行精心計(jì)算和設(shè)計(jì)。加固改造設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，不同位置的人防構(gòu)件采用了多種加固處理的辦法，如加大混凝土斷面、外部粘鋼加固、鋼筋種植及新技術(shù)——國家人防辦科技成果JS-RF-1&2 防護(hù)堵料、人防孔洞封堵標(biāo)準(zhǔn)化組件的應(yīng)用等，施工簡單方便，可操作性強(qiáng)，真正實(shí)現(xiàn)了盡量減小對原構(gòu)件的破壞，也盡可能在滿足設(shè)防要求的同時(shí)，做到減少投資，使該項(xiàng)設(shè)計(jì)做到既經(jīng)濟(jì)又合理。此項(xiàng)目可為同類人防加固改造工程提供參考。