某工程底層柱混凝土置換方案

蔣新川

(四川省第三建筑工程公司,四川成都 610051)

某工程底層柱由于施工原因造成混凝土強度等級低于設計強度等級 C30,為保證工程質量,項目部決定把該柱混凝土全部剔除,重新澆筑,進行置換。

1 現場概況

此工程為地上 4+1層,其中頂層為躍層,建筑高度17.334m,結構形式為框架結構,需置換的底層柱位置見圖1。工程主體結構已經封頂,里腳手架拆除完畢,二、三層(8)～(12)軸交(B)～(F)軸磚砌體已砌筑完成。

2 置換方案

2.1 施工前準備

圖1 置換柱平面位置示意

(2)選擇壁厚 6 mm,直徑 300mm的鋼管作為底層及地梁與基礎間的臨時支撐體系,二、三、四層選擇壁厚 5mm,直徑 200 mm的鋼管進行卸載,躍層采用早拆頂撐進行卸載。施工時,上下支撐應層層對齊,置換柱所承擔的永久荷載經層層傳遞由臨時支撐體系傳至基礎。鋼管的上下口用 10mm鋼板封死,鋼板四周與鋼管口焊接牢固。鋼管同結構構件間用鋼楔子楔緊。支撐卸載體系參見圖 2～圖 4。

(3)支撐體系完成后,先用鑿子人工剔除柱子Ⅰ區的混凝土(參見圖 6),剔除高度為 2 300mm,即從板面下 800mm至地梁頂面的高度,參見圖 2。

2.2 模板支設

(1)支模前將置換柱處雜物全部清理干凈。

(2)模板支設:模板采用木模板,背杠采用 50mm×100 mm木枋,柱箍采用 48×3.5的鋼管,支撐方式不再詳述。支模時柱根部應留置清掃口,上端應留喇叭口,中間留澆筑口。

2.3 鋼筋安置

(1)在 I區安置 450mm長兩排 10插筋,間距 200mm,參見圖 5。

(2)在置換柱上口水平施工縫處植入 4根 12鋼筋,I、Ⅱ區內各兩根,分別伸入置換柱內 1m長。

2.4 混凝土澆筑

置換的混凝強度等級定為C40膨脹混凝土,比原有混凝土強度等級 C30,提高兩個等級。

2.4.1 材料選擇

水泥:用 42.5R號普通硅酸鹽水泥。砂:采用中砂,施工前應仔細清洗干凈。石子:0.5～3.2 cm碎石,施工前應仔細清洗干凈。水:用不含雜質的潔凈水。外加劑:根據要求選用早強劑、膨脹劑等,摻入量由試驗室確定。

圖2 支撐卸載體系立面布置

圖3 底層鋼管支撐平面布置

圖4 鋼管支撐大樣圖

2.4.2 作業條件

(1)混凝土配合比經試驗室確定,配合比通知單與現場使用材料相符。

(2)450mm長兩排 10插筋已按間距 200 mm留設完畢, 12鋼筋已植入。

2.4.3 混凝土澆筑、振搗

(1)置換柱根部在澆筑前先鋪 50 mm厚與混凝土配合比相同的水泥砂漿或減石子混凝土。

(2)澆筑方法:將混凝土卸在鐵盤上,再用鐵鍬灌入模內。

(3)澆筑置換柱時,先將振搗棒插入置換柱根部,使其振動再灌入混凝土。混凝土應分層澆筑、振搗,每層厚度不超過 600mm,邊下料邊振搗,一次澆筑完成。

(4)Ⅰ區養護 7 d后(根據現場試塊強度達到設計值的80%來確定具體施工時間),即開始施工Ⅱ區,先剔除Ⅱ區原有混凝土,再采取人工鑿毛、刷毛的辦法處理Ⅰ區已置換混凝土的表面。并剔出預埋的 10插筋,布置好后,再完成12植筋,最后澆筑Ⅱ區混凝土。

2.5 鋼管支撐的穩定性計算

本工程底層支撐體系鋼管直徑 300 mm,壁厚 6 mm。A=5 539mm2,I=59 870 619mm4,i=104mm。

Q 235鋼的抗壓強度設計值為 205N/mm2。

圖5 置換柱施工順序及插筋留設示意

圖6 KL2、KL3、KL19平面位置

根據《鋼結構設計規范》GB 50017-2003,此類鋼管截面為 b類截面,鋼管支撐按無側移框架柱計算,由于上下均考慮鉸接,計算長度系數取 1,鋼管支撐的計算高度 L0取2 400mm。

長細比 λ=L0/i=2 400/104=23.1

查GB 50017-2003附錄表C-2 λ=23.1時,φ=0.96

由于只是主體結構荷載,不考慮活載的影響。由設計提供數據,GZC1、GZC2、GZC3所受的恒載標準值分別約為

GZC1=111.78 kN,GZC2=86.73 kN,GZC3=237.33 kN,因此只需計算 GZC3的穩定性即可。豎向力設計值 N=237.33×1.2=284.8 kN

σ =N/(φA)=284 800/(0.96×5 539)=53.56 N/mm2<205N/mm2安全

2.6 底層框架梁的受力復核

由于采取層層卸荷的施工措施,底層框架梁KL2、KL3、KL19(各梁的平面位置參見圖 6)梁端主要承擔了 KZ6的自身重量。由于 KL2的截面高度最小,只須對 KL2進行受力驗算。

KL2截面尺寸為 200 mm×400 mm,上部鋼筋為 3根HRB 400級 18,下部鋼筋為 2根 HRB400級 16,混凝土強度等級為 C25,箍筋采用 8@200。

KZ6傳至 KL2梁端的集中恒載標準值為 21.9 kN

產生彎矩大小為 M1=26.3×(0.5+0.35/2)=17.75 kNm

梁板自重產生的剪力及彎矩大小為:

總剪力及總彎矩為:

2.6.1 KL2的受彎承載力驗算

應用規范 GB 50010-2002得:

2.6.2 KL2的斜截面受剪承載力驗算

應用規范 GB 50010-2002得

因 26.3/31.2=0.84>0.75集中荷載產生的剪力值大于總剪力值的 75%以上,因此按下式進行計算。

λ=a/h0=675/(400-34)=1.8 >1.5,<3.0 取 λ=1.8計算。

3 結 論

在方案實施過程中,施工方對底層梁進行變形監控,未發現問題,置換完成后效果較好,獲得了建設單位的認可,并為這類質量問題的處理,提供了很好的思路。

[1]GB 50010-2002混凝土結構設計規范[S]

[2]GB 50017-2003鋼結構設計規范[S]