某大型游泳館功能提升與結構改建施工技術

施其龍

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

某大型游泳館改建工程位于城市核心區，其中：更新改造工程主要包括在不改變原結構的基礎上進行跳臺、平頂、訓練池、跳水池、大屏幕、局部平面的改建和相應的鋼結構、鋼筋混凝土結構加固；新建工程為全地下訓練館，地下2層現澆鋼筋混凝土結構。

2 工程難點與特點

1）建筑內部功能調整造成結構加固形式和范圍繁多。原游泳館在不改變原主體結構的前提下，對部分內部功能做適當調整和完善，同時由于老館在當時設計過程中沒有考慮防火分區概念，故此次設計對各層重新劃分了防火分區，增加了若干疏散出口，大量的結構需要采取碳纖維布加固、粘鋼加固、裂縫修補等方式進行加固改造[1-3]。

2）新建地下訓練中心深基坑施工對周邊環境影響大。陸上訓練中心工程西側主體為地下2層現澆鋼筋混凝土框架結構，基坑面積約為2 611 m2，開挖深度約為12.85 m（深坑落低1.8 m），東側主體結構為地下1層，基坑面積約為719 m2，開挖深度約為8.95 m。不僅緊鄰原游泳館結構，而且南側為在建軌道交通車站。基坑距游泳館結構6.9 m（圖1），游泳館基礎為450 mm×450 mm預制方樁，樁長16～17 m，施工時需對游泳館采取保護措施。

圖1 某大型游泳館改建工程位置關系

3）原游泳館大空間屋架頂棚銹蝕嚴重，急需翻新加固。在整體頂棚不拆除的前提下，依次進行鋁板逐塊拆除、網架加固、鋁板重新吊裝等工序，其間又有大量安裝施工交叉進行。因此，整個頂棚翻新加固不僅專業性施工內容多、工藝復雜，而且施工工期短，各施工內容需要搭接、穿插開展。另外，高空作業時的安全防護責任重大。

4）原游泳館跳水池存在區域滲漏情況，急需抗滲修補。跳水池位于館內中區南面，池壁厚300 mm，外墻存在局部滲漏痕跡。本次因裝飾改建在鑿除原池壁面磚、粉刷層及防水層后，對跳水池結構自防水進行了盛水試驗，盛水試驗時也出現了部分滲漏情況。

3 主要施工關鍵技術

3.1 局部結構抗震加固技術

原游泳館建于20世紀80年代，由于大量混凝土結構老化、設計使用不合理、使用功能調整等原因，導致大量的結構需要加固改造。結構加固時采用碳纖維布加固、粘鋼加固、裂縫修補等措施。同時，結構加固存在構件分布范圍廣、施工工藝要求高、多專業工種作業穿插多等特點，增加了游泳館抗震加固技術的實施難度。

3.1.1 新增梁加固技術

在原結構連系梁及牛腿拆除前，為保證結構的安全，必須對上部結構采用新增梁的方法進行加固。

對于原裝配整澆的節點，下部鋼筋由于沒有伸入核心區，因此應適當加強。在加強核心區的同時，采用對穿鋼筋將2個方向梁的下部鋼筋進行貫通。

在板底新增鋼筋混凝土梁時，受作業面的限制，無法對混凝土進行充分振搗，同時普通混凝土的流動性、自密實性差，施工質量無法得到保證。因此，混凝土選用專門配制的BS-40系列灌漿料。BS系列灌漿料具有大流動度、無收縮、早強、高強的性能，并具有質量可靠、降低成本、縮短工期和方便施工的優點。施工應將灌漿料拌和均勻，避免產生氣泡，同時灌漿后24 h內不得受擾動，在溫度15 ℃以上環境中養護7 d。

3.1.2 鋼吊柱鋼絲網環氧砂漿面層防護

為防止鋼吊柱銹蝕，對原鋼吊柱進行鋼絲網環氧砂漿面層防護，隔斷鋼吊柱與空氣中水分的接觸。主要施工工序為：將原墻面清底并去除粉刷層，對原有損壞部位進行必要處理，剔除梁面疏松混凝土并鑿毛，對鋼吊柱表面打磨除銹；用高壓水及鋼絲刷將原墻面及梁面沖洗干凈，并在墻表面刷素水泥漿；鋪設鋼絲網，并植錨拉筋；對墻、梁表面涂刷環氧樹脂界面劑，以保證環氧砂漿面層與基體結合良好；逐層涂抹環氧砂漿。

3.1.3 局部粘鋼加固技術

在原結構連系梁及牛腿拆除前，為保證結構的安全，對梁頂采用粘鋼加固。另外，為保證疊合梁有足夠的承載力，對梁底進行粘鋼加固。主要施工工序為：表面（結構及鋼板）處理→配膠→粘鋼→固定及加壓→養護固化→檢查驗收→防腐處理。

在粘鋼加固過程中，應注意結構膠黏劑在常溫（20 ℃）下固化24 h后，方可拆除夾具或支撐，3 d后可受力使用，固化期間不得對鋼板有任何擾動；待鋼板粘貼后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實，否則應剝下鋼板、補膠，重新粘貼。

3.1.4 碳纖維布加固技術

根據檢測報告及現行抗震規范，原結構梁、柱端箍筋加密區的箍筋配置不滿足抗震鑒定標準的要求，須對梁、柱端箍筋加密區進行抗震構造加固。本工程擬采用在該區域內粘貼碳纖維布箍進行加固。本項目采用高強Ⅰ級碳纖維布，型號CFRP300，彈性模量≥240 GPa，抗拉強度≥ 3 400 MPa，厚度0.167 mm，伸長率≥1.7%，層間剪切強度≥45 MPa。主要施工工序為：施工準備→結構表面處理→底膠配制并涂刷→找平膠配制并修復、平整→粘貼膠配制并涂刷→粘貼纖維布→表面噴砂防護。

在施工過程中，必須清理待加固構件表面的劣化混凝土，除去表層浮漿、油污等雜質，直至露出結構層新面，磨去面上凸出5 mm以上的“毛刺”。表面層打磨后應清除干凈，平整度要求每1 m范圍不超過5 mm；當受彎構件粘貼的多層碳纖維布允許截斷時，相鄰2層宜按內短外長的原則分層截斷；外層碳纖維布的截斷點宜越過內層截斷點200 mm以上，并應在截斷點加設U形箍；環向圍束的碳纖維布上下層之間的搭接寬度應不小于50 mm，環向截斷點的延伸長度應不小于200 mm，且各條帶搭接位置應相互錯開；梁和方柱粘貼碳纖維布需要包裹時，碳纖維布遇陽角處，應打磨成圓弧角，半徑不小于25 mm。

3.2 游泳館大空間網架頂棚更新技術

原游泳館大空間網架頂棚更新主要包括天棚鋁合金拆除替換、大空間網架加固施工與配套管線設施更換，專業施工內容多、工藝復雜、施工工期短、需高空作業。

拆除屋面吊頂鋁合金板時，根據原來拼裝的情況，分成一個一個邊長5 m的等邊三角形，質量約為200 kg。考慮施工的安全性及進度，為便于安排下一步噴涂工作，東西區拆除下來的鋁合金板應及時運出。拆除工作從東、西兩面看臺向中部位置同時進行。通過對鋁板進行板面整形、表面清理、沙皮打毛、漆噴處理等翻新工作后，在吊裝部位上方桁架搭設施工平臺，利用卷揚機逐次安裝鋁板。

3.3 游泳館原水池抗滲修補技術

跳水池位于館內中區南面，為鋼筋混凝土結構，池壁厚300 mm。原跳水池在改建前使用情況基本良好，但外墻存在局部滲漏痕跡。經24 h盛水試驗，發現主要在跳水池壁下半部有洇水現象，共發現跳水池混凝土內壁有37處豎向裂縫與跳水池混凝土壁施工縫垂直相交（長度平均約2.5 m）及幾處細微裂縫。經分析，水池混凝土結構防水性、耐久性仍較可靠，局部滲水原因主要是：原結構墻板二次澆筑混凝土施工縫結合處整體滲水，原預埋螺桿與墻體結合處存在滲水。項目采用了SL-1400改性環氧樹脂注漿，對池壁內側豎向裂縫及沿跳水池一周進行加固與防水處理。

3.4 新建地下訓練中心深基坑變形控制技術

3.4.1 周邊壓密注漿加固

本工程地下3 m范圍內存在暗浜，地質極易松散，考慮后續地下連續墻施工中可能造成的塌方，故對該范圍采取壓密注漿加固措施。本工程采用分層壓密注漿施工方案，注漿段可由人工按施工規范要求逐步上調，注入的漿液四周均勻擴散，使土體加密。加固深度為地面至地面下4 m，水泥摻量15%。注漿順序為先外圍后中間，按施工平面圖編號順序采用跳孔注漿。在每一抽條、塊內先施工外側的孔，后施工中間的孔。外邊孔的注漿以注漿量控制為主，中間孔的注漿以壓力控制為主。

3.4.2 地下連續墻接縫處的旋噴樁止水處理

本工程地質條件較為復雜，地下連續墻接縫是開挖中地下連續墻滲漏的薄弱點，施工質量十分關鍵。在注重地下連續墻刷壁工序控制的前提下，針對基坑底板處于⑤2層的現狀，對靠游泳館西側的基坑地下連續墻接縫進行旋噴樁止水處理。旋噴樁采用三重管工藝，樁徑800 mm，搭接大于200 mm，呈“品”字形布置，水泥摻量為25%，深度為地面以下5～20 m。

3.4.3 圍護與土方施工優化

施工中適當縮短分幅寬度（不超過5.5 m），有效利用土拱效應的影響，減少槽壁塌方。同時因為分幅縮短，各道工序施工時間也相應縮短，有利于成槽的穩定與施工質量保證。根據施工現場條件，本工程挖土分2個區進行，西側基坑為一區，東側基坑為二區。本工程由于施工場地較小，故在西側基坑第1道混凝土支撐上設置臨時施工棧橋。在挖土及支撐施工期間，西側基坑共有4層土方開挖及3道混凝土支撐施工，除第1層土方大開挖外，第2、3層土方均采用盆式開挖的挖土方式，周邊放坡坡度為1∶1.5。東側基坑采用水平分層的開挖方式。

4 結語

對于大型體育場館的改建，應充分利用既有場館，減少建設量，使其能夠賦予更多更完善的功能與用途。通過文中提到的結構加固技術、基坑變形控制技術、大空間網架頂棚更新技術與原水池抗滲修補技術等，使得原有體育場館的使用功能得到了拓展、投入得到了減少。建筑維修加固在今后將形成一個巨大的市場空間，并將進一步促進加固新工藝、新材料的發展。這些改建技術可以在其他大型體育場館設施中推廣運用。