既有居住建筑結構安全改造分析

孫曉丹 李曉婷 張福建 袁 驥

(1.中國建筑技術集團有限公司，北京 100013； 2.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013； 3.建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京 100007)

我國既有居住建筑由于設計問題、施工缺陷、抗震設防標準提高、材料老化失效、使用功能變化等諸多原因，導致既有建筑結構的安全性降低，為了使房屋能繼續正常使用，通常采用加固改造來滿足房屋的安全性能。隨著近年來加固改造市場的發展，加固改造技術也呈現多樣化[1-3]。本文分析幾種適合居住建筑改造的技術，為既有居住建筑結構改造工程提供參考。

1 居住建筑結構存在的問題[4]

1)結構承載能力退化。居住建筑因使用年限久遠其所用材料破損，性能降低，結構達不到安全標準，是既有居住建筑的安全威脅因素。2)未考慮抗震設防或抗震設防水準較低。部分老舊建筑由于建造年代較早，當時沒有抗震規范或者抗震設防水準較低，這些老舊建筑需要進行抗震安全改造。

2 改造技術分析

居住建筑改造與公共建筑有相同的地方，也有不同之處。本文針對既有居住建筑結構安全存在的問題，對適合居住建筑的改造技術進行分析。

2.1 加固地基基礎

2.1.1注漿加固

因受不均勻沉降、凍脹或其他因素導致的老舊居住建筑的地基基礎裂損，可采用基礎注漿補強來加固。改造要點如下：

1)注漿壓力一般為0.1 MPa～0.3 MPa，當采用環氧樹脂時，注漿壓力為0.4 MPa～0.9 MPa。2)施工順序為先鉆孔，再插入注漿管，注漿管直徑一般為25 mm，注漿管直徑比鉆孔直徑小2 m～3 m，鉆孔位置應選在原來地基基礎裂損處，并且鉆孔與水平面的傾斜角度應不小于30°。

2.1.2錨桿靜壓樁加固

錨桿靜壓樁用于老舊居住建筑的基礎脫換加固和糾傾加固，需要通過靜力壓樁機以壓樁機自重及樁架上的配重作反力將預制樁壓入土中，其施工方案如下：1)壓樁順序：若樁長和截面的大小不一樣，應遵循“先深后淺，先大后小”的原則。為防止地基基礎上抬造成結構損壞，施工時，壓樁力的總和不能大于該基礎和上部結構的自重。2)壓樁施工原則上應一次到位，不得中途停頓。若必須中途停頓，為了防止土體固結超靜水壓力消散引起摩擦阻力劇增，停歇時間不得超過24 h，樁尖應停留在承載力較低的土層中。3)壓樁前應檢驗螺栓的抗拔力，確保螺栓可以提供足夠的壓樁反力。正式壓樁前要進行試樁，以供正常壓樁時參考，要觀察樁對土體的擠壓和對周圍的影響程度以及壓樁的偏差程度。4)在第一節樁壓樁前和接樁后，應使用水平靠尺檢測樁身，接樁后待焊縫冷卻后才可繼續壓樁。壓樁時壓樁架必須垂直，樁段的垂直度偏差應小于樁段長度的1%。

2.1.3樹根樁加固

樹根樁法是根據設計直徑，利用小型鉆機鉆進至設計的深度，同時放入鋼筋籠和灌漿管，然后注入水泥漿或水泥砂漿，結合碎石骨料成樁。根據具體的需求，樹根樁可以做成垂直的、傾斜的、單根或成束的。老舊居住建筑的加層、危房加固以及糾傾加固工程可采用樹根樁法。其施工方案如下：1)樹根樁可采用直樁型或網狀結構斜樁型，其直徑一般為150 mm～300 mm，其長度不宜超過30 m。2)通常通過單樁載荷試驗來確定樹根樁的單樁豎向承載力。3)確定樹根樁的單樁豎向承載力，需要考慮既有建筑的地基變形條件的限制和樁身材料的強度要求。4)樁身混凝土的強度等級應不小于C20，設計樁徑在40 mm～60 mm，應大于鋼筋籠外徑。主筋至少要有3根。針對軟弱地基，主要承受豎向荷載時的鋼筋長度應不小于1/2樁長，主要用來承受水平荷載時應全長配筋。

2.2 改造上部結構

上部結構包括主體結構和附屬結構，主體結構的加固方法大多有很多與公共建筑相同，主要有粘鋼加固、碳纖維加固、植筋加固、支點加固、抗震墻加固等。附屬結構主要是指陽臺、女兒墻等構件，常用三角支架法加固陽臺，采用灌漿法、表面修補法加固女兒墻。

2.2.1附屬結構改造

1)陽臺封閉改造。老舊居住建筑很多陽臺沒有考慮封閉，給居民人身安全帶來了影響，后期業主封閉了陽臺，改變了陽臺的受力狀態，部分陽臺已經出現裂損現象，需要進行加固處理，通常采用支架法來加固陽臺。支架法加固陽臺的具體做法是在底層搭建三角形鋼架，如圖1所示。將三角鋼架固定在原框架上，用角鋼支撐上部陽臺，為了保陽臺的使用高度，處理時應控制角鋼的縱向尺寸。這種做法既可保證上部陽臺的穩定性，同時也不影響其下方空間的正常使用。2)加固女兒墻。女兒墻由于地基沉降、施工質量、長期受溫差的影響等原因容易出現裂縫。當女兒墻裂縫大于5 mm時，應采用壓力灌漿法。其做法是采用壓漿泵將漿液壓入裂縫中，漿液硬化凝固后能很好地填充裂縫，增強結構的整體性。對于小于0.3 mm的深裂縫，應采用表面修補法。具體做法是裂縫附近鑿深度為15 mm～20 mm，寬度為150 mm～200 mm的凹槽并澆水潤濕，采用1∶2的水泥砂漿抹平表面。

2.2.2改造主體結構

老舊居住建筑多為砌體結構房屋，其構造柱是墻體中的一部分，與墻體結合緊密。砌體結構墻體在地震時破壞多樣，也最為嚴重。未設置構造柱的墻體在地震時破壞嚴重。我國傳統的磚混結構房屋經不起地震，因為普遍沒有考慮構造柱與墻體之間的連接和整體作用。當地震來臨，因構造柱與墻體失去連接，墻體倒塌，后果不堪設想。改造時應加強構造柱與墻體的連接，確保墻體和柱子之間緊密結合。

3 結語

本文重點對既有居住建筑結構的安全改造常用的技術進行了分析,總結如下:

1)基礎因受不均勻沉降、凍脹適合采用注漿法，糾傾加固適合采用錨桿靜壓樁法、樹根樁法。2)對于上部附屬結構，可采用三角支架法加固陽臺、可采用壓力灌漿法、表面修補法加固女兒墻。3)對于主體結構，重點應加強構造柱與墻體的連接。