一種新型高層建筑層間剪力墻混凝土置換加固施工技術

楊洲

【摘 要】?針對某高層建筑局部剪力墻澆筑強度嚴重不足的問題，經過現場檢測與結構計算分析，文章介紹一種新型卸載技術，它是由新增混凝土卸載柱配合千斤頂系統支撐上部墻體荷載，并使荷載直接傳遞到下部墻體，配合剪力墻分段置換法，使置換過程擁有非常好的實用性、安全性、經濟性、短期性 。

【關鍵詞】高層建筑; 層間置換; 加固; 施工技術; 千斤頂

隨著國內建筑業的蓬勃發展以及城市土地利用日趨緊張，以混凝土剪力墻為結構體系的高層建筑越來越多，剪力墻質量問題也時有發生，大多是混凝土強度達不到設計要求。目前常用的針對混凝土剪力墻的加固技術有增大截面法、粘貼鋼板或纖維片材加固技術以及混凝土置換加固技術。根據工程經驗，其中混凝土置換加固最為直接有效。

1 工程概況

某工程為1棟地下2層、地上32層的剪力墻結構住宅房屋，建筑主體高度為97.385 m，加固前主體結構施工到地上22層，填充墻體未施工。在主體結構施工到地上22層時，發現2層3肢剪力墻混凝土強度不滿足設計要求，回彈和取芯結果顯示為C20左右，未達到設計混凝土強度C55。問題墻肢如圖1所示。

2 置換方案

2.1 置換原理

剪力墻混凝土置換加固的重點是支撐卸載和分批分段進行置換，通過支撐卸載體系將上部墻體荷載釋放到下部墻體上，減少被置換的墻體荷載，剪力墻分段置換同樣是避免置換過程中剪力墻或者卸載系統受到的荷載過大。卸載簡圖如圖2所示。

2.2 卸載系統

使用尺寸300 mm×300 mm鋼筋混凝土柱與千斤頂的組合卸載系統，混凝土強度為C55，設計抗力為1 270 kN，通過千斤頂底座下設置壓力傳感器，監控卸載時施加的頂升力（本工程為500 kN）。卸載系統如圖3所示。

2.3 施工順序

以68-Q/ 68-25～68-19軸線剪力墻為例，見圖4。具體施工流程為：

（1） 通過鑒定報告確定混凝土強度有缺陷的剪力墻。

（2） 布置卸載支撐體系，通過千斤頂施加頂升力，頂升力的取值可通過計算獲得，讓卸載柱參與工作，形成混凝土柱支撐系統。

（3） 置換圖示位置墻體1，待墻體1達到強度要求時，再置換圖示位置墻體2。

（4）待墻體2達到強度要求時，拆除卸載柱。

3 應力變化

3.1 缺陷混凝土設計強度

以圖4中的剪力墻為例，鑒定報告中取芯圓柱體強度標準值為23.2 MPa，根據GB50010-2010《混凝土結構設計規范》4.1.3條中條文說明，可得到缺陷混凝土強度設計值為11.038 MPa。

3.2 剪力墻應力對比

通過對圖4中剪力墻提出三種置換方案，對比墻體中應力變化。三種置換方案分別為：

（1） 不設置卸載系統（卸載柱），僅通過墻1和墻2分段置換。

（2） 設置卸載系統（卸載柱），不設置預頂應力，然后通過墻1和墻2分段置換。

（3） 設置卸載系統（卸載柱），千斤頂設置預頂應力500 kN/根，然后通過墻1和墻2分段置換。

得到的墻體應力及方案可行性見表1。通過表1可以得出以下結論：

（1） 當不設置卸載系統時，墻2應力大于設計強度應力，方案不可行。在不設卸載系統的情況下要使方案可行，需要進行更多段的分段置換，將大大增加施工工期。

（2） 對比方案2與方案3，同樣設置卸載系統的情況下，施加預頂升力的方案3的墻體應力大大小于方案2中的墻體應力，置換過程中方案3具備更好的安全儲備。

4 施工關鍵技術

4.1 加固材料

（1） 水泥：水泥的性能和質量應分別符合現行國家標準GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》的規定，同時應優先采用收可行縮較小的水泥品種。

（2） 混凝土：卸載柱采用C55同等級二次灌漿料澆筑，二層剪力墻加固采用的混凝土為C60微膨脹細石混凝土，混凝土應進行試配確定配合比，現場施工中混凝土強度等級均應按規定檢驗。

4.2 卸載柱施工

卸載柱與上下墻體的連接方式為墻體鉆取洞口，然后采用二次灌漿料與卸載柱整體現澆的方式，卸載柱延伸至上下層的卸載柱與剪力墻結合面應鑿毛。

4.3 混凝土置換

（1） 鑿除需置換的混凝土之前，應確定可靠的支撐方案并實施，保證在鑿除過程中不產生影響結構安全的裂縫、變形等不良影響。

（2） 在分段鑿除不合格混凝土時，應在分界線處多鑿30 mm，確保置換混凝土面積和結合面的結合。鑿除需置換的混凝土至合格混凝土表面，清理干凈浮渣;鑿除過程中不得損傷原有鋼筋。

（3） 在鑿除不合格混凝土過程中可能對原鋼筋有擾動，在澆筑新的混凝土之前，應對其進行調直、回位，損傷嚴重的鋼筋采用綁扎搭接時搭接長度大于40d，焊接連接時單面焊接10d，雙面焊5d。

（4） 在鑿除不合格混凝土施工過程中，應注意安全，嚴防混凝土塊墜落砸傷下層樓蓋。

（5） 重新澆筑混凝土前應對其相連界面進行處理，鑿成齒形粗糙面并在重新澆筑混凝土前冷刷一層純水泥漿。

（6） 混凝土在澆筑后應加強養護，使混凝土表面保持濕潤。

5 結束語

基于鋼筋混凝土柱與千斤頂的組合卸載系統，配合分段混凝土置換法能夠有效的解決高層混凝土剪力墻混凝土強度偏低的問題，該方法具備施工工期短、較低施工成本、良好的安全儲備等特點。類似的剪力墻強度不足的問題可參考此方法。

參考文獻

[1] GB 50010-2010 混凝土結構設計規范[S].

[2] GB 50367-2013 混凝土結構加固設計規范[S].

[3] 李祖輝.混凝土結構加固水泥基灌漿料性能與工程應用研究[D].蘇州：蘇州科技學院，2015.

[4] 余興華，呂寧.某在建工程部分剪力墻混凝土置換施工方案設計[J].建筑技術開發，2014，41（8）：63-66.

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