某人防地下室工程改造加固設計

郝民

(南京金宸建筑設計有限公司，南京 210000)

1 引言

人防工程的建設對于保衛人民的生命財產安全和保持國家的戰爭潛力有著重大的意義，是我國的重要戰略設施。由于資金、政策等各方面因素的影響，很多工程未施工完成便擱置，年代久遠，工程再次啟動時，國家政策和規范有了新的變化，設計需要重新調整方案。對于已建成的人防工程，則需要進行改造和加固，使之具備預定的人防功能要求，這樣既可以節約資源，也可以緩解城市人均掩蔽面積嚴重不足的現狀。研究如何根據相關的國家規定和標準，把已建的人防地下室結構改造成符合國家新規范要求的人防地下室，更好地服務于大眾，具有很大的實際意義。某已建人防改造工程中，根據工程的抗力級別、工程的使用功能等情況，同時結合施工，節約資金等因素，柱采用的加大截面法和外包型鋼法，梁采用的粘貼鋼板法等，板采用的粘貼纖維復合材料加固法。同時，新材料新技術也在此項目中得到了應用。

2 工程概況

某大型商業建筑位于秦淮區，工程總面積13.7 萬m2，地下兩層6.7 萬m2，地上4 層7 萬m2。

地下室施工自2015年10月至2016年8月，人防負二層(2.6 萬m2）結構部分已施工完畢，之后一直處于停工狀態。2019年項目又重新啟動，由于時間跨度較長，建筑結構規范及防空地下室建設行政許可等的調整，已施工的負二層人防區域需要做局部調整，原人防面積31 017 m2，現人防應建面積26 420 m2，實際配建26 607 m2。負二層配建25 554 m2，負一層及夾層配建1 053 m2。負二層比原方案減小981 m2。共16個人防分區，原有12 個人防分區及口部需要改造。

由于業主對使用功能的調整，人防辦重新審批，人防面積有所變化，人防口部需要調整，需要對人防負二層進行加固及改造。在改造之前，已將項目分為4 個區域，對原結構構件、構件截面尺寸、材料強度、混凝土裂縫及外觀缺陷等進行檢查和檢測。檢測的目的：一是為了解現場混凝土結構的質量情況，二是為后期的改造加固提供依據。

檢測結果如下：

1）現場抽檢的負二層梁、板、墻、柱混凝土抗壓強度、鋼筋保護層厚度、鋼筋間距均滿足設計圖紙要求。

2）現場抽檢的鋼筋原材料力學性能所檢參數符合設計及規范要求。

3）現場抽檢的混凝土墻、板最大裂縫寬度為0.46 mm，超過GB 50010—2010 《混凝土結構設計規范》(2015年版）第3.4.5 條規定“對允許出現裂縫的鋼筋混凝土結構構件，最大裂縫寬度限值0.30 mm”的要求。這主要是因為負二層人防頂板施工完成之后，未做防水等措施，長期風吹日曬，造成頂板裂縫，混凝土墻體亦同。

3 人防地下室結構改造加固內容和設計思路

3.1 加固改造內容

人防負二層部分，改造的主要內容包括：(1）因建筑方案調整，結構整體抗浮不足，需增加配重。(2）根據建筑方案，負二層新增客梯3 組，電梯坑需在負二層高度范圍內解決，基礎底板需要進行相應的改造。(3）因人防設計調整，原有已施工人防墻部分需拆除，部分需加固改造，部分需新建。(4）因建筑方案調整，負一層存在22 根轉換柱，并因上部結構荷載的變化，經過結構計算復核，負二層已施工框架柱有大部分需進行加固才能滿足承載要求。(5）因負一層柱轉換導致負二層出現較多轉換梁，負二層部分人防墻的拆除導致板面荷載重分布。經過結構計算復核，負二層局部已施工框架梁需進行加固。(6）負二層部分人防墻的拆除導致樓板跨度變化、荷載重分布等因素，經過結構計算復核，負二層局部已施工樓板需進行加固。(7）根據建筑及其他專業提資要求對現有墻體的洞口進行復核，保留現仍需要使用的洞口，對因使用功能和規范要求增加的洞口進行新增，并提供新增洞口加固方案。綜上所述，此項目需要拆改的面積不多，但是由于在人防區、口部的調整，需要預留的孔洞較多，所以需要改造的點相對校多，是典型的綜合改造工程。

3.2 設計思路

首先根據業主提供的原審圖合格版施工圖，采用PKPM軟件進行建模，從計算結構可知，原結構模型的整體指標與計算書基本吻合，均能滿足規范的要求。由于多個規范的改版和增加的新規，需要對PKPM 模型進行調整，以滿足各專業提供的最新條件。通過整體計算，同時以現場實際檢測為依據，找出構件內力和配筋不足的區域，有針對性地對其進行加固改造。

4 人防地下室結構改造加固設計

4.1 基礎部分的改造設計

本項目基礎及負二層已經施工完畢，基礎方案為灌注樁+承臺+防水板；因上部建筑方案中庭位置和范圍的調整，及局部區域荷載的變化，經設計復核有約45 處存在樁基抗拔不足。提供增加抗拔樁方案和增加配重方案兩種方案：(1）增加抗拔樁則需要破基礎底板。由于地下水位取室外地面0.5 m，底板破壞后，由于水壓比較大，對后期施工造成很大的困難，施工質量不以保證。(2）增加配重可通過混凝土配重或鋼配重。經過計算，共計有13 處增加混凝土配重(275.4 m3），總重量約6900 kN，若改為鋼材壓重，可減少2/3 占量，但成本增加2000 萬元。綜合比較，最后采用增加混凝土配重，混凝土配重回壓高度至梁底或板底。

根據建筑方案調整，負二層新增客梯3 組，電梯坑深1 300 mm 需在負二層高度范圍內解決，前期進行改造方案比選，提供2 種方案：(1）電梯廳上抬1 300 mm；(2）電梯廳上抬1 000 mm+底板開槽300 mm。考慮電梯廳的凈高要求，保證商業品質，經專家評審及結合項目實際情況，建議采用方案(2），即電梯廳標高抬高1 000 mm 的情況下，需底板開槽300 mm，槽底鋪設20 mm 鋼板并與原底板配筋有效連接，并采用C40 灌漿料澆筑，如圖1所示。

4.2 人防墻體、柱的改造加固設計

人防墻體改造主要分為拆除墻體、新增墻體及因標高變化引起的先拆后增這幾種情況，設計過程中根據各種情況不同采取不同的改造設計。對于新增的人防墻體，人防墻體上部鋼筋當錨入梁中時采用植筋，其他情況對應墻體兩側400 mm范圍板混凝土鑿除，按照《防空地下室設計荷載及地下室結構構造》(07FG01）做法綁扎鋼筋，清洗鑿毛后再用C40 澆筑。

人防負二層框架柱的加固主要采用增大截面法。增大部分混凝土強度等級較原柱提高一級，采用C45 微膨脹混凝土澆筑，并確保澆筑質量。增大截面又分為單邊擴大和全截面擴大。因考慮增加截面對車位的影響，部分框架柱還采用增加鋼板箍的方式進行結構加固，角鋼和綴板采用Q355B。

4.3 梁、板構件的改造加固設計

根據現有建筑要求及布置對原有部分梁進行拆除和增補，以滿足現有使用功能和戰時防護要求。框架梁的加固主要采用增大截面法。增大部分混凝土強度等級采用C40，并確保澆筑質量。部分框架梁支座還采用粘鋼的方式進行結構加固，鋼板采用Q355B。粘鋼遇柱需上翻600 mm[1]。

根據計算結果對原構件進行復核，對強度不滿足現設計要求的板進行加固，樓板的加固主要采用碳纖維加固法，采用碳纖維復合材(高強度I 級）加固，經驗算，加固后的梁、板均滿足使用要求[2]。

4.4 人防套管封堵專項設計

根據圖紙比對 (改造前原項目設計圖紙與本項目經過圖審的圖紙）及項目巡場了解，目前項目現場設備預埋管改造情況分為3 種情況。

1）廢棄套管封堵。因現有設計方案的調整、層高關系變動、局部夾層風道影響、口部移位等因素影響，部分原有預埋管無法滿足實際使用，需封堵。封堵按廢棄套管封堵節點做法及套管孔口封堵節點做法進行施工。主要出現在口部調整的區域及人防區域的頂板。

2）沿用原有墻體預留、預埋套管。考慮本項目為改造項目，人防區域進行改造時遵循“在滿足規范條件的前提下，盡量沿用原項目遺留下來的預留、預埋管，非必要不得重新開洞”的原則。考慮現場原施工情況不明朗，實際沿用情況需結合現場實測進行[3，4]。

3）現場新開洞套管。現場新開洞的情況主要是以下幾點：(1）新增墻體上的預留、預埋管，此類預埋管直接按正常預埋做法施工，與墻體一體澆筑。(2）原有口部局部調整引起的新增預埋管，這類預埋管是由于口部局部調整，原有預埋管廢棄，為保證實際使用，需新增的預埋管，施工時按穿越人防墻板單孔改造節點做法及水電套管人防專業開洞做法處理。(3）原項目施工時遺漏預埋的套管，為滿足現行規范的要求，仍需新增預埋管。(4）本項目現有功能的變更以及伴隨著施工情況深入原有土建結構不滿足現在設計要求而出現的方案性調整，進而引起的新增預埋管。具體表現為現有方案考慮商業使用，新增多處隔油提升間、污水間，此區域涉及多處新增水電預埋管。配電以及豎井變更，風道調整導致的局部口部層高調整，原有預埋管無法使用，需新增套管。(5）因本項目為改造項目，原有暗敷的火災照明等線纜現在全部改為明敷(因現場無法提供準確的暗敷套管位置，若發現可以利用的套管盡量利用，以減少后開洞增加套管），導致增加了很多套管。(6）根據規范要求，有部分套管預留做后期備用。

人防區封堵改造根據設備專業提供的管徑不同，提出以下兩種方案。

1）設備管徑小于150 mm，原有墻體預埋套管或孔洞廢棄不用，采用專利封堵材料填充封堵；新增預埋套管采用標準組件封堵。采用材料為國家人防辦科技成果JS-RF-1&2 防護堵料、人防孔洞封堵標準化組件。

2）設備管徑大于150 mm，采用如圖2、圖3所示方案處理。

5 結語

本文針對某人防地下室如何改造做具體論述。人防地下室是一項投資頗大的工程，人防改造更是耗資巨大，因此，在設計中應根據各構件的受力要求進行精心計算和設計。加固改造設計根據實際情況，不同位置的人防構件采用了多種加固處理的辦法，如加大混凝土斷面、外部粘鋼加固、鋼筋種植及新技術——國家人防辦科技成果JS-RF-1&2 防護堵料、人防孔洞封堵標準化組件的應用等，施工簡單方便，可操作性強，真正實現了盡量減小對原構件的破壞，也盡可能在滿足設防要求的同時，做到減少投資，使該項設計做到既經濟又合理。此項目可為同類人防加固改造工程提供參考。