淺談大開間雙柱連拔方案設計及施工技術要點

李同群

（廣東固易特種工程有限公司）

0 前言

隨著社會的發展，人們對原建筑的使用有了更高的要求，特別是大空間改造的需求日益增多，目前通過托梁拔柱擴大室內連續空間的方法倍受青睞。托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墻及托（框架）梁拔柱的總稱，是在不拆或少拆上部結構的情況下實施拆除、更換柱子或墻的一門綜合性技術，包括相關結構加固技術、上部結構頂升技術及斷柱、拆墻技術等，適用于因使用功能改變及生產工藝更新，要求改變平面布局、增大使用空間的新舊建筑。與傳統的大掀蓋改造相比，托梁拔柱法具有對生產及生活影響較小、改造時間短、費用經濟等優點，但托梁拔柱對方案技術、專業施工要求較高，安全措施必須全面落實到位。

托梁拔柱按施工方法的不同分為有支撐托梁拔柱與無支撐托梁拔柱。有支撐托梁拔柱是在待拔柱旁另設一根臨時性支柱，利用此柱頂升上部屋蓋結構，安裝托架，然后將上部結構支承關系轉換于托架，拆掉柱子。無支撐托梁拔柱是利用轉換梁把上部結構荷載轉移到相鄰的柱，實現支承關系的轉換。

1 工程概況

廣東汕尾某商業樓于2010 年竣工，為現澆混凝土框架結構，地下二層，地上四層。因二、三層改造為酒店大堂，甲方要求連續拔除兩根相鄰的柱（拔柱位置見圖1），以此增大連續的空間。由于天面層為開放式花園，所以要在保證原結構安全的前提下，盡量減小改造施工對原結構的影響，特別是控制梁板裂縫的產生，避免出現裂縫滲漏等問題。本工程我公司與原設計單位經過反復計算、驗算、復核并經專題會議商討，最終根據項目實際情況決定采用斷柱頂升、鋼牛腿托架支撐、增大截面、高壓灌漿及新增抗浮錨桿等加固方法對該項目進行托梁拔柱的加固改造處理。

圖1 拔柱平面圖

2 方案確定

2.1 拔柱前后內力變化

根據原結構圖紙、現場實際施工情況及甲方需要拆除1-19 軸上的兩條柱相鄰兩柱的使用需求，拔柱后跨度變大，原結構內力發生變化：原梁所承受的彎矩會變大、拆除柱的荷載將由四周的柱承擔，導致部分梁柱的配筋不足。

2.2 計算結果及方案選擇

通過現場勘察、原結構模型驗算，并重新建模對拔柱后進行驗算發現：①原結構基礎抗浮不滿足要求；②拔柱周圍的柱及梁承載力不滿足要求。經過專題討論決定：①對抗浮不足的基礎四周增設抗浮錨桿、抽柱相鄰兩側柱墩沖切板不滿足設計要求，相應加大截面；②在1-L、1-M 軸主梁通過加大截面處理滿足托換梁的設計要求，四周柱子通過加大截面加固處理。由于天面層為開放式花園，荷載較大，拔除柱子后，四周原結構梁彎矩大幅度增加，變形明顯，增設的托換梁不能理想地和原結構梁共同受力。因此本工程還需通過斷柱頂升、鋼牛腿托架支撐、預應力鋼筋等技術來減少加固后結構變形和裂縫的產生，使得托換梁和原結構梁協同作用，結構受力更為合理。

圖2 錨桿平面布置圖

3 施工要點

3.1 基礎部分

在錨桿施工前必須進行降水直到錨桿強度達到設計要求，在此期間將底板范圍內的地下水降至底板底1m 以下處。要避免底板開孔后地下水噴涌而出，對施工機具造成損壞，要保證錨桿的施工質量，預防出現安全及質量事故。鉆孔機械應綜合考慮鉆孔穿過的土層、成孔條件、錨固類型、錨桿長度、經濟性、施工速度和地下室層高等因素。本項目地下有較厚的砂層，地下室層高只有2.5m，鉆孔到位后要立即插入套管、錨桿并進行灌漿。鉆孔深度超過錨桿設計長度應不小于0.5m，錨筋插入孔內深度不應小于錨桿長度的95%，亦不得超深，防止錨桿外露生銹。錨桿施工過程會產生大量淤泥、污水，應設置處理措施，防止污染環境。本工程采用了兩個污水處理池，泥漿污水先通過過濾池過濾，再進入沉淀池沉淀后排出。

施工步驟如下：基礎開挖→地下水降水處理→鉆孔→安裝套管→錨桿施工→封樁及防水處理→澆筑樁頂。

圖3 新增抗拔錨桿

3.2 梁柱部分

鋼牛腿安裝是本工程托梁拔柱的關鍵步驟，鋼牛腿的施工質量關系到斷柱頂升的成功與否。因此固定鋼牛腿的對穿螺桿需采用高強螺桿。鋼牛腿螺桿較多，鉆孔時嚴禁把所有孔鉆好再安裝螺桿，需分批分段植穿原結構柱，減少對原結構柱承載力的削弱。鋼牛腿安裝完成后，采用4 臺千斤頂進行預頂，并設置回落裝置。斷柱后頂升時需同時進行，統一加壓，并四面設置監測點，進行電子精準檢測，保證斷柱的受力均衡。若出現異常情況，必須立即停止施工，固定好回落裝置，查明原因并制定解決方案經相關單位共同確認后，才能恢復施工。托換梁與原結構樓板之間采用高強灌漿料高壓灌注，保證混凝土密實。待托換梁混凝土達到設計強度后，方可進行柱的拆除。

施工步驟如下：樓面卸荷→鋼牛腿安裝→千斤頂及回落裝置安裝→斷柱頂升→托換梁施工→新增抗拔錨桿、托換梁達到設計要求→拔柱拆除。

圖4 托換梁

圖5 鋼牛腿托架

4 施工總結

本項目上部結構通過斷柱頂升、預應力鋼筋等新型加固技術有效解決了目前托換工程普遍存在的應力滯后及結構變形等問題。基礎通過新增抗浮錨桿解決了層高的影響及傳統壓樁的高昂費用。該工程于2016 年12月完工并通過驗收后交付甲方，我公司不定期進行現場察看及沉降觀測，三年多未發現任何異常，裂縫、變形均控制在設計允許范圍內。此工程實例顯示，采用新型技術方案切實可行，不但縮短了工程、減少對原結構的影響，還降低了改造費用，為今后類似工程提供了經驗。