某磚混結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)后檢測(cè)鑒定與維修加固技術(shù)應(yīng)用研究*

付郁桐 周靖東 徐照鑫 唐 爽

（1.南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院后勤管理處，四川 南充 637000；2.四川省金川建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川 南充 637000；3.西南石油大學(xué)土測(cè)院，四川 南充 637000）

隨著人民日益增長(zhǎng)的精神物質(zhì)需求，建于20 世紀(jì)的老舊建筑內(nèi)用電負(fù)荷越來越大，但人們對(duì)于老舊電路、設(shè)施的維護(hù)意識(shí)淡薄，導(dǎo)致一到用電高峰，老小區(qū)、老建筑內(nèi)極易產(chǎn)生因電路老化、過載、短路而引起的火災(zāi)[1]。

在20 世紀(jì)低、多層建筑中，多以磚混結(jié)構(gòu)建筑為主，這類建筑中砌墻、柱所用的磚多為燒結(jié)磚，過火后不易產(chǎn)生劣化，有較好的熱穩(wěn)定性。而梁、板所用的混凝土作為一種含碳酸鈣的材料，其過火后材料中的碳酸鈣會(huì)轉(zhuǎn)化成氧化鈣和二氧化碳，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土爆裂，混凝土與鋼筋的握裹力降低[2]，結(jié)構(gòu)受壓高度減少，應(yīng)力重分布，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度降低[3]，輕則影響使用，重則結(jié)構(gòu)坍塌。相較重大火災(zāi)、較大火災(zāi)，在一般火災(zāi)中，房屋建筑受火災(zāi)影響較小，若經(jīng)過鑒定非D級(jí)危房，則可通過維修、加固來保證過火房屋的正常使用。

本文將以真實(shí)火災(zāi)案例為基礎(chǔ)，對(duì)災(zāi)后磚混建筑安全鑒定加固流程、工作重點(diǎn)、技術(shù)要點(diǎn)等開展分析研究。

1 工程概況

該工程為一棟建于1996 年的三層磚混結(jié)構(gòu)房屋，抗震設(shè)防等級(jí)為不設(shè)防，建筑面積約650m2，一、二層層高均為3.9m，三層層高3.3m，墻體采用燒結(jié)頁巖磚砌筑，每層墻體由構(gòu)造柱拉結(jié)，梁為混凝土梁，圈梁全錨入主墻內(nèi)，梁、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，樓板為預(yù)制混凝土板。起火前，一樓、二樓閑置堆放雜物，三樓有一戶居民。起火原因?yàn)殡娐防匣搪罚瑢?dǎo)致二層雜物起火。起火半小時(shí)后，消防隊(duì)將火勢(shì)撲滅。后期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，二層墻面爆皮，梁體混凝土剝落伴有裂縫；三層樓板開裂，影響正常使用，需進(jìn)行災(zāi)后維修加固。火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖見圖1。

圖1 災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)圖

2 危房等級(jí)鑒定

火災(zāi)發(fā)生后，為確定房屋是否能夠繼續(xù)使用，或維修加固后使用，二層業(yè)主委托專業(yè)房屋安全檢測(cè)鑒定公司對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行了鑒定。鑒定依據(jù)為《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（T/CECS 252-2019）、《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 125-2016）、《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50344-2019）以及國家相關(guān)現(xiàn)行規(guī)范等。檢測(cè)儀器主要為數(shù)顯混凝土回彈儀、磚回彈儀、混凝土鋼筋檢測(cè)儀、貫入式砂漿強(qiáng)度檢測(cè)儀等。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，建筑一層樓板頂面存在過火現(xiàn)象，但一層未見混凝土梁、柱因高溫產(chǎn)生的混凝土爆裂、裂縫等不良現(xiàn)象；二層梁、柱由于受大火炙烤，存在混凝土顏色變粉、混凝土面層脫落、混凝土表面出現(xiàn)輕微、中等裂縫，此外樓層頂板存在混凝土聲音發(fā)悶、部分有粗裂縫等，墻面大量抹灰層脫落、出現(xiàn)裂縫等問題；三層未出現(xiàn)大面積嚴(yán)重過火現(xiàn)象，部分外墻外窗出現(xiàn)破損，室內(nèi)家具基本完好，未見混凝土構(gòu)件因高溫、燃燒出現(xiàn)混凝土爆裂、裂縫等不良現(xiàn)象，但三樓部分墻體受二層蔓延的火勢(shì)炙烤，存在飾面層脫落、變形裂縫等問題。按照《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（T/CECS 252-2019）相關(guān)要求對(duì)上述三層結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)，各層構(gòu)件的損傷程度鑒定結(jié)果為：一層梁、板、柱、墻損傷等級(jí)多為Ⅱa級(jí)別；二層梁、柱大多損傷等級(jí)為Ⅱa、Ⅱb級(jí)別，部分Ⅲ級(jí)，預(yù)制板以Ⅱb、Ⅲ級(jí)為主；墻面以Ⅲ級(jí)損傷為主；三層少量墻面被鑒定為Ⅲ級(jí)損傷。

現(xiàn)場(chǎng)還對(duì)混凝土柱、梁的混凝土強(qiáng)度以及砌體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了驗(yàn)證性抽測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)混凝土強(qiáng)度處于20.1MPa～25.4MPa 之間，磚抗壓強(qiáng)度處于6.4MPa～7.6MPa之間，符合原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷評(píng)級(jí)結(jié)果，參照《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 125-2016）對(duì)房屋進(jìn)行了危險(xiǎn)等級(jí)分析判定，最終各樓層綜合評(píng)定等級(jí)為：一層Bu級(jí)別，二層Cu級(jí)，三層Cu級(jí)。經(jīng)綜合分析，房屋整體最終危險(xiǎn)評(píng)定等級(jí)為C級(jí)，需經(jīng)過加固維修后方能使用。

3 維修加固設(shè)計(jì)

房屋危險(xiǎn)等級(jí)鑒定完成后，即需進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)加固與維修工作。火災(zāi)后房屋結(jié)構(gòu)加固的方法有很多種，例如：茍衛(wèi)強(qiáng)[4]在研究中講到，可以剔除原有結(jié)構(gòu)表面混凝土，采用高強(qiáng)不銹鋼鋼絞線，補(bǔ)強(qiáng)原結(jié)構(gòu)鋼筋，再外包高強(qiáng)度混凝土，柱子可以用外包鋼絞線加高強(qiáng)混凝土處理；馬英杰[5]在研究中講到，可以重新更換預(yù)制樓板或者現(xiàn)澆混凝土樓板來代替原有樓板；裴卓非[2]在研究中提到，有三種方式對(duì)受損板進(jìn)行處理，一是受損樓板板下型鋼支撐，二是受損板重建疊合板，三是板上板下分別鋪設(shè)鋼筋重建夾心板；陳勇[6]按照構(gòu)件的損傷級(jí)別，給出了C級(jí)梁、柱構(gòu)件應(yīng)采用加大截面積的加固方式，損傷級(jí)別Ⅱa級(jí)別的梁柱采用聚合物砂漿對(duì)受損部分進(jìn)行修復(fù)，Ⅱb級(jí)的梁柱構(gòu)件應(yīng)將原構(gòu)件受損混凝土剔除，再采用高于原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的自密實(shí)混凝土置換，Ⅲ級(jí)混凝土板要鑿除受損板面，采用碳纖維布、鋼板等方式進(jìn)行整體補(bǔ)強(qiáng)，再澆筑高一等級(jí)的自密實(shí)混凝土。

本案例中的樓板為板內(nèi)無鋼筋的預(yù)制板，故無法采用鑿除表面受損混凝土再補(bǔ)強(qiáng)的方法。若考慮整體更換預(yù)制板或全部重新澆筑樓板，其施工難度較大、成本較高。若采用板下型鋼支撐，支撐點(diǎn)不好設(shè)立，影響荷載傳遞。故本案例最終加固思路為：混凝土梁柱采用加大截面方式進(jìn)行加固，受損預(yù)制板采用利用部分原有樓板，并結(jié)合疊合板技術(shù)，新做鋼筋混凝土疊合層進(jìn)行加固。具體來說：針對(duì)梁部分，剔除梁柱受損混凝土，外包U 形箍筋，梁下部增加受力縱筋，并將新增鋼筋植入原結(jié)構(gòu)中去，再重新支模澆筑；針對(duì)柱部分，在原結(jié)構(gòu)柱外側(cè)增設(shè)豎向受力主筋、箍筋，新增部分鋼筋植入原結(jié)構(gòu)柱中，再支模澆筑；針對(duì)樓板部分，采用切割機(jī)切除部分受損嚴(yán)重樓板，板下重新支模，模板和剩余原預(yù)制板上重新布雙層面筋，新增板面筋端部植入原結(jié)構(gòu)中去，再整體澆筑混凝土，形成新的疊合板；針對(duì)墻面裂紋部分，小于5mm 的直接利用環(huán)氧樹脂砂漿補(bǔ)強(qiáng)，大于5mm的裂縫鑿V形縫，采用雙面鋼絲網(wǎng)外刷環(huán)氧樹脂砂漿補(bǔ)強(qiáng)。加固選用的混凝土材料采用C30微膨脹自密實(shí)混凝土，砂漿選用M15 級(jí)砂漿。植筋膠選用改性環(huán)氧樹脂膠粘劑或改性乙烯基酯類膠粘劑，相關(guān)性能指標(biāo)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2013）中A 級(jí)膠的要求，聚合物砂漿滿足《混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)用聚合物水泥砂漿》（JG/T 336-2011）的相關(guān)規(guī)定。梁部分加固設(shè)計(jì)圖見圖2，柱子加固設(shè)計(jì)見圖3，板加固設(shè)計(jì)見圖4，墻面裂縫修復(fù)見圖5。

圖2 梁維修加固設(shè)計(jì)圖

圖4 預(yù)制樓板維修加固設(shè)計(jì)圖

圖5 墻面裂縫維修設(shè)計(jì)圖

4 維修加固施工

上述維修加固施工圖設(shè)計(jì)完成后，交第三方圖紙審核機(jī)構(gòu)進(jìn)行審核，審核結(jié)論為：滿足相關(guān)規(guī)范及業(yè)主使用要求。故按照上述設(shè)計(jì)圖紙要求與相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)災(zāi)后房屋開展維修加固施工。在施工時(shí)需要注意以下技術(shù)要點(diǎn)：

（1）新舊混凝土結(jié)合面要將表面浮漿剔鑿干凈，并將表面鑿毛，鑿毛深度大于6mm，梁側(cè)和梁底應(yīng)盡量鑿至露出鋼筋。澆筑混凝土前應(yīng)充分清潔并潤(rùn)濕混凝土表面，但不能有浮水。準(zhǔn)備好后，涂刷界面劑，保證新舊混凝土共同工作。

（2）植筋時(shí)使用鋼筋探測(cè)儀確定鉆孔位置，堅(jiān)決避免打斷、損傷到原有結(jié)構(gòu)鋼筋。植筋所用錨固膠要有安全性檢測(cè)和耐濕熱老化的性能報(bào)告。植筋時(shí)，原有、新增鋼筋有銹蝕的，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行防銹處理，再進(jìn)行下步施工。

（3）植筋時(shí)新構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)相連時(shí)要進(jìn)行抗拔試驗(yàn)，植筋的抗拔力要不小于1.15fyAs。

（4）植筋錨固部位的原混凝土不應(yīng)有局部缺陷，若有缺陷應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或加固后再植筋。

（5）植筋間距S1應(yīng)大于等于5d，植筋邊距S2應(yīng)大于等于2.5d，其中d 為植筋鋼筋的公稱直徑，若植筋間距不滿足，可鉆孔穿過彎折錨固。植筋時(shí)，鋼筋宜先焊接再植入，若先焊接有困難，其后焊點(diǎn)距基材混凝土表面應(yīng)不小于15d，且應(yīng)采用濕毛巾包覆植筋根部。

（6）在進(jìn)行剔鑿、切除施工時(shí)，注意設(shè)置支撐，樓板上不能堆放任何物品，確保施工安全。

（7）加固用水泥應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，不應(yīng)使用過期或受潮水泥，石子應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，最大粒徑不得超過20mm。

（8）在支模澆筑混凝土?xí)r，注意高度方向上每1000mm留置一個(gè)下料振搗口，并在板下口位置設(shè)置楔形模，以便混凝土澆筑振搗。

本案例中增大梁截面所用U 形箍筋為HRB400 級(jí)8mm 圓鋼筋，下部縱筋為HRB400 級(jí)25mm 圓鋼筋；增大柱截面采用箍筋為HRB400 級(jí)8mm 圓鋼筋，豎向主筋為HRB400 級(jí)16mm 圓鋼筋；板筋為雙層雙向HRB400級(jí)10mm 圓鋼筋。墻面裂縫采用12#鋼絲網(wǎng)結(jié)合環(huán)氧樹脂水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。植筋完成后，業(yè)主委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)不同部位的鋼筋開展了現(xiàn)場(chǎng)植筋拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50203-2011）的相關(guān)要求，持荷2min 后檢測(cè)抗拉強(qiáng)度。經(jīng)過試驗(yàn)，各部位的檢測(cè)強(qiáng)度均大于規(guī)范要求，可視為植筋承載力滿足設(shè)計(jì)要求。施工現(xiàn)場(chǎng)樓板切割剔除見圖6，受損梁加固見圖7，疊合板面筋施工圖見圖8。

圖6 受損預(yù)制樓板切割完成現(xiàn)場(chǎng)圖

圖7 受損毀、板維像施工圖

按上述技術(shù)要點(diǎn)及施工圖紙進(jìn)行施工，最終完成了該建筑的維修加固，完工現(xiàn)場(chǎng)效果見圖9。

5 結(jié)語

本文從真實(shí)的磚混結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)實(shí)例出發(fā)，對(duì)火災(zāi)后房屋危險(xiǎn)等級(jí)鑒定、維修加固設(shè)計(jì)、維修施工技術(shù)要點(diǎn)等多方面工作開展了全流程分析。按照本文的工作流程和施工技術(shù)要點(diǎn)對(duì)災(zāi)后房屋進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)效果良好，建筑使用功能正常。本文提出的相關(guān)維修處理流程、方法、技術(shù)要點(diǎn)可為以后相似的磚混結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)后加固維修工作提供參考。

圖8 疊合板面筋施工圖

圖9 維修加固完工后現(xiàn)場(chǎng)圖