水泥灌漿技術在高層建筑主體結構加固施工中的應用

王 剛（南京德潤置業有限公司，江蘇 南京 210000）

為了保障建筑結構的性能滿足實際使用的要求和發展需求，結構進行加固處理就成了較為常用的技術手段[1]。一般情況下，在開展具體的加固施工時，執行的加固力度以及施工方式主要以建筑結構的破壞形式為基礎進行選擇[2]，在確保建筑結構的加固承載力滿足實際要求的同時，還需要對施工現場的實際情況做出綜合分析[3]，結合相關施工技術及加固施工費用等因素，合理選擇最合適的加固方式。但需要注意的是，在選擇加固方法的過程中[4]，不斷優化加固材料的性能也是與最終建筑主體結構加固效果直接相關的主要因素之一[5]。一方面，借助有效的加固材料可以使整個加固過程的經濟性得到進一步提升；另一方面，合理選擇加固材料也可以降低施工周期[6]。對現階段的高層建筑主體結構加固施工材料進行分析可以發現，以水泥基為基礎的灌漿料應用最為廣泛，結合實際加固需求，在水泥中加入不同比例的細骨料、外加劑、礦物摻合料等[7]。

結合上述分析，本文開展了水泥灌漿技術在高層建筑主體結構加固施工中的應用研究，分別從施工材料、施工技術兩個角度對高層建筑主體結構加固施工中，水泥灌漿技術的應用方式加以設計，并通過對比測試的方式，分析驗證了施工技術的應用效果。

1 高層建筑主體結構加固施工設計

1.1 施工材料選擇

首先從灌漿材料的角度入手[8]，對其進行合理的選擇。從性能指標的角度分析，對灌漿混凝土彈性模量的設置，以待加固高層建筑地基的彈性模量為基礎進行[9]，不宜低于待加固高層建筑地基彈性模量，同時也需要控制在待加固高層建筑地基的彈性模量的5 倍以內[10]，具體的參數值不宜超過2000MPa。在此基礎上，考慮到灌漿施工對于建筑原結構的影響，也需要進行精準控制[11]，因此本文設置極限變形量為5%；其次，就是對灌漿混凝土28d抗壓強度的設置，對于一般高層建筑而言，28d 抗壓強度需要控制在50MPa 以上，模強比達到150 左右即可。但是對于自身荷載強度較高的高層建筑而言，對應灌漿混凝土的28d抗壓強度需要達到60MPa左右，模強比也需要達到500左右。按照上述所示的參數標準，本文對于具體施工材料的選擇標準如表1所示。

表1 高層建筑主體結構加固施工材料選擇

除此之外就是對砂石材料的選擇，本文控制級配在5mm以內，同時按照0.6%的標準在混凝土中添加減水劑，通過這樣的方式最大限度降低由于施工材料導致的應力性能偏低的問題。

按照上述所示的方式，實現對高層建筑主體結構灌漿加固施工材料的選擇，為最終的加固效果提供可靠保障。

1.2 高層建筑主體結構水泥漿灌施工

在正式加固施工前，首先需要做好相應的準備工作，包括專門灌漿設備的準備、攪拌裝置運行參數的合理設置等。在此基礎上，在實施具體的灌漿作業階段，為了保障灌漿效果，設置設備底座周圍和模板之間保留100mm 左右的距離，同時灌漿模板頂層標高與灌漿設備底座上層表面之間的距離在50mm 以上?？紤]到混凝土自身的屬性特征，本文在對混凝土結構實施全面加固的過程中，設置了排氣孔和灌漿孔。具體的布設位置為模板支護結構表面，并且確保預留的排氣孔和灌漿孔數量充足。在設置灌漿孔時，從灌漿效果的角度出發，控制灌漿孔的直徑不低于5mm，但是最大直徑也不宜超過15mm。一旦出現灌漿孔直徑過小的情況，將會降低灌漿效率；當灌漿孔直徑過大時，可能會由于灌漿速率過快導致密實度降低，影響最終的加固效果；其次就是對灌漿孔的排布，設置相鄰灌漿孔之間的距離不超過100mm。在此基礎上，在進行灌漿處理時，需要對水泥基灌漿材料進行不間斷拌和，這樣做的目的是避免水泥基灌漿材料發生凝固，影響灌漿階段的流動性，同時也避免由于過量吸水引起灌漿密度下降問題。按照上述所示的方式，采用由下至上的方式開展相應的灌漿施工，配合振搗操作，實現提高加固部分結構整體性的目的。

2 應用測試

2.1 測試數據準備

設計了長方體的舊混凝土試件，具體尺寸為150mm×150mm×300mm，在新舊混凝土的接觸界面設計階段，設置具體的接觸面積為150mm×270mm。以此為基礎，在加固處理時，最主要的目標是以舊混凝土面為基礎，澆筑水泥基灌漿料混凝土結構，并且確保二者的體積相同，具體尺寸同樣為150mm×150mm×300mm。本文以方便開展剪切試驗為核心，沿界面豎直方向為新舊混凝土試塊設置了30mm的錯位，具體的試件結構如圖1所示。

圖1 測試構件結構示意圖

按照這樣的方式，在實際測試過程中，施工試件的有效粘結高度和寬度則分別為270mm和150mm。

以上述所示的方式，分別采用本文設計的主體結構加固施工技術以及文獻[2]和文獻[3]提出的主體結構加固施工技術開展對比測試。

2.2 測試結果與分析

在對測試構件的應力性能進行分析時，本文采用液壓千斤頂作為主要的荷載作用裝置，配合壓力傳感器對不同施工技術下的測試構件進行加載處理。在具體的加載過程中，本文采用單側分級加載的方式。在測試之前，首先對舊混凝土試驗構件進行預加載，利用這樣的方式最大限度避免初始誤差對于測試結果的影響，保障測試結果的可靠性。

在上述基礎上，統計得到的不同主體結構加固施工技術的構件位移情況如表2所示。

表2 不同方法測試結果對比表

結合表1所示的測試結果，對三種不同加固技術下的加固效果進行分析可以看出，隨著作用于測試構件的荷載強度逐漸增加，對應構件的位移情況整體均表現出了逐漸加大的發展趨勢。其中，在文獻[2]加固技術下，構件加載端位移和自由端位移均呈現出穩定增長的發展趨勢，其中，加載端的最大位移為9.62mm（荷載強度為220kN 時），自由端的最大位移為3.69mm（荷載強度為220kN 時）；在文獻[3]加固技術的測試結果中，當作用于構件的荷載強度低于120kN時，加載端位移和自由端位移均處于較低水平，且受荷載影響程度較小，當荷載強度為120kN時，加載端的最大位移僅為3.19mm，自由端的最大位移為2.02mm，但是當荷載強度增加至220kN以上時，測試構件的位移顯著增加，加載端的最大位移和自由端的最大位移分別達到了12.95mm 和4.57mm。相比之下，在本文設計加固技術下，測試構件的始終處于較低水平，當作用于測試構件的荷載強度為220kN 時，加載端的最大位移僅為3.30mm，自由端的最大位移僅為3.21mm。

3 結語

通過對實際的高層建筑主體結構加固施工過程進行分析可以發現，構件表面出現細小裂縫的問題較為常見，這不僅影響建筑施工效果的美觀性，對于建筑結構的性能也造成了一定的安全威脅。針對此，本文開展了水泥漿灌技術在高層建筑主體結構加固施工中的應用研究，在對灌漿混合料的配制以及用料方式進行針對性設計后，從施工方式的角度展開了綜合研究。在實際的應用測試結果中，該加固施工技術實現了良好的加固的效果，對于后期結構的耐久性提升具有積極的促進作用。