既有舊樓改造承載力檢測及加固評定技術研究

程沙沙

（廣西建設職業技術學院，廣西 南寧）

引言

城市的建設日新月異，帶來建基項目不斷發展，目前國內許多城市存在資金不足等問題，需對資金進行合理的優化使用，同時為減少既有舊樓廢棄對環境的不利影響，基于舊樓改擴建技術成為目前關注的方向。

舊樓改擴建技術需先對舊樓的情況進行摸查[1]，并根據摸查結果對舊樓進行安全性鑒定[2]，再進行加固保護措施，最后采取針對性的措施進行改擴建施工。國內外大量的學者從事該項研究，如：Martina omodíková 等[3]研究世界各地老橋，根據年代和退化程度，進行承載能力分析及研究，及后期的承載能力降低趨勢預估詳細可靠性和壽命，并提出加固需求；陳章[4]就抗震加固施工中化學植筋技術，混凝土濕噴法對磚墻加固施工技術，混凝土柱構件粘鋼加固技術在該工程中的應用作了分析與研究；魏嬿[5]考慮荷載和抗力的時變性及基本變量的隨機性，建立結構可靠度分析的荷載效應模型和抗力效應模型，包括考慮評估基準期和活載影響修正系數建立車輛荷載效應模型；姚瑞[6]針對既有房屋勘探不準確，地基承載力及結構構件設計估計不足，施工中質量不過關，地下水使用過度，自然災害等,導致建筑物整體沉降或沉降不均或產生結構構件破損問題提出了加固及保護措施。

1 工程概況

南方某市針對醫院舊樓進行改擴建，該房屋主樓為三層、副樓為二層磚混結構建筑，建筑高度為10.6 m，建筑總面積為2 359.4 m2，約建上世紀80 年代，無設計圖紙。

舊樓采用預制板樓屋面，且無圈梁及構造柱，有地梁，片石條形基礎，現場圖可詳見圖1。

圖1 舊樓現狀

舊樓改擴建是一種基于原有既有建筑物基礎之上，進行既有建筑物的加固，同時在原有的建筑物周邊進行改擴建，擴建過程會破壞原有結構，故需進行原有建筑物加固，加固前需對原有建筑物進行強度檢測。

2 既有建筑物強度檢測

2.1 地基基礎檢查及承載力檢測

地基基礎的檢測主要針對地面開裂、傾斜和變形進行檢測，并根據檢測數據分析其構件的承載能力。

檢測方法常采用“輕型圓錐動力觸探法”對該基礎底面標高進行地基承載力檢測，輕型圓錐動力觸探是利用一定的錘擊能量(錘重10 kg)，將一定規格的圓錐探頭打入土中，根據貫入錘擊數推定地基土的承載力。針對該樓梯承載力檢測，該工程對基礎開挖3 處進行檢測，基礎主要為片石基礎，埋深為900 mm，主要是開挖出可檢測的基礎部位，開挖現狀見圖2。

圖2 樓梯裂縫現狀

2.2 結構及構件裂縫和質量缺陷檢測

結構構件質量檢測主要針對砌體結構和混凝土構件的質量缺陷檢查。該檢測需根據樓梯的結構形式，對樓面，板，墻等結構進行檢測，并根據變形等情況進行裂縫開展情況的樓梯的整體情況檢測。

根據現場巡查及整體檢測可知，各層預制板間開裂比較普通，存在一定的整體風險，但對該房屋砌體結構檢查時，未發現墻體存在明顯的開裂變形現象。綜合所知，各構造間存在一定的變形位移，但其變形可控，無不可修復加固的變形事故。

2.3 結構構件鑒定檢測

結構構件主要為砌體砌筑砂漿、燒結磚、混凝土及其構件截面、混凝土結構實際構件配筋情況檢測，針對不同的構件所采取的方法不盡相同，具體如下：

談判開始后，俄國堅持以中國常駐卡倫為界，想占領卡倫之外之地。明誼雖據理駁斥，未予同意。同治二年(1863)3月下旬起，俄國西西伯利亞總督出動俄兵，向中國西部境內縱深地帶推進，直指塔爾巴哈臺、科布多、齋桑淖爾和伊犁等戰略要地。

（1）砌體砌筑砂漿抗壓強度檢測

砌體砌筑砂漿檢測采用“貫入法”對該工程砌筑砂漿進行抗壓強度檢測，抽取6 個構件，根據《貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術規程》（JGJ/T 136-2017）的相關規定進行砌筑砂漿強度檢測。

（2）混凝土抗壓強度檢測

混凝土抗壓強度檢測采用“回彈法”對該工程混凝土構件抗壓強度進行檢測，抽取5 個構件，根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23-2011）進行混回抗壓強度檢測。

（3）混凝土結構構件配筋情況檢查

混凝土結構構件配筋檢測采用一體式鋼筋掃描儀對該工程可檢測區域的梁構件各隨機抽取5 個構件進行了主要受力鋼筋數量及箍筋間距檢測。

2.4 結構頂點側向位移（垂直度）檢測

垂直度檢測采用經緯儀結合鋼卷尺對該工程可測的3 個大角共6 個方向側向位移（垂直度偏差）進行測量，主樓測量高度為10.2 m，實測偏差值為14 mm、18 mm、22 mm、16 mm、12 mm、16 mm。

3 檢測強度及可靠度分析

3.1 結構可靠度設計與評定方法

各構件承載力一般可表達為：

式中的構造均值系數χR根據各構件安全性系數確定，構件承載力Rk是根據計算模式不定性系數ηR、材料強度fi、幾何參數ai三者的標準值ηRk、fik、aik按規范規定的承載力計算公式確定，如式（2）所示：

式中，具體參數詳見式（4）- 式（5）所示：

χ 取值按式（6）- 式（8）所示：

即承載力的標準值按95%的保證率確定，具體為式（9）：

3.2 安全結構鑒定標準及處理要求

結構構件安全結構鑒定分為單構件、子單元和單元進行鑒定，單元由子單元組成，同時子單元由各構件組成，當構件滿足總體結構承載能力時安全等級為a，為最佳狀態，根據承載能力的衰弱，等級不段降低，具體見表1。

表1 安全性鑒定分級標準及處理要求

3.3 各構件安全檢測評定

構件檢測結果選用多樣本，并通過多樣本獲取的承載力值進行均值與方差計算，通過正態函數的分布，求取滿足95%的概率的事件下，其承載力臨界值可定義為承載力標準值，并與改擴建強度所需荷載永久值進行比較，具體見表2。

表2 各構件承載力的標準值按95%的保證率

根據表2 的結果可知，不同的部位其安全性鑒定不一樣，具體如下：

（1）地基基礎安全性鑒定評級：現場檢查未發現房屋存在因基礎不均勻沉降引起的開裂變形現象，房屋整體無傾斜。參照表1 地基基礎安全性鑒定評級的相關規定，該房屋地基基礎安全性鑒定評級為bu級。

（2）上部承重結構安全性鑒定評級：根據結構現有外觀質量，經檢測該房屋主體結構無明顯變形、傾斜現象，但該房屋多處砌體抗力與荷載效應之比小于0.90。根據表1 該建筑上部承重結構安全性鑒定評級為du級。

（3）鑒定單元安全性鑒定評級：綜合現場檢測結果并參照表1 對鑒定單元安全性鑒定評級的相關規定，該建筑安全性等級評為du級。

4 加固方法

既有建筑物檢測主要是針對建筑物的各構件進行承載力強度及可靠度進行檢測，并根據各構件的監測結果，對結構的主體進行設計。根據檢測結果確定施工方法，并采取相應的措施對既有構件進行加固。

4.1 植筋工程

植筋即以專用的結構膠粘劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿錨固于基材混凝土中。在混凝土上鉆一定直徑和深度的孔，采用膠粘劑使新增的擬用鋼筋或螺桿與混凝土粘結牢固，并使新增鋼筋或螺桿能發揮設計所期望的性能。作用在植筋上的拉力通過膠粘劑向混凝土中傳遞。植筋工藝簡單，錨固快捷，安全可靠，因而廣泛應用于結構加固、補強、新老結構連接、補埋鋼筋、后埋鋼構件的方面。

4.2 鋼筋網砂漿面層（混凝土面層）加固墻體工程

4.2.1 基層處理

保證加固層與原墻面可靠粘結，對原墻有損壞或酥堿較嚴重的部位，應先進行局部拆砌，修補。對墻面原有強度較低、粘結不牢的粉飾層、光滑的面磚或石料飾面層等必須鏟除，并用鋼絲刷和壓力水刷洗干凈，對粘結良好無空膨的原有水泥砂漿粉飾層可不鏟除，但應鑿毛，并將表面油污等用高壓水刷洗干凈。以確保面層與基層可靠粘結。

4.2.2 鋼筋網鋪設

鋪設鋼筋網時，豎向鋼筋應靠近原墻面，鋼筋網片與墻面空隙不小于5 mm，采用短鋼筋或砼墊塊架起鋼筋網片保證距離。鋼筋網與周邊構件墻體的連接，如短鋼筋、脹管螺栓與鋼筋網的焊接應檢查核實。鋼筋網與墻體的固定，雙面加固時采用S 形6 鋼筋以鉆孔穿墻對拉，間距為900 mm，呈梅花狀布置;單面加固時采用L 形6 構造，錨固鋼筋以鑿洞填M10 水泥砂漿錨固，孔洞尺寸為60 mm×60 mm，深150 mm，間距為600 mm，成梅花狀交錯排列。

4.2.3 水泥砂漿面層

采用水泥砂漿強度等級為M10 進行壓抹，應先沿墻面往返澆水濕潤，并待墻面稍干后再進行抹灰。水泥砂漿必須分層抹至設計厚度，砂漿面層般分三層抹，第一層要求將鋼筋網與砌體間的間隔空隙揀實，初凝后抹第二層，要求砂漿將鋼筋網全部罩住，初凝后再抹第三層至設計厚度。各層砂漿的接茬部位必須錯開，要求壓平粘牢，最后一層砂漿初凝時，再壓光二三遍，以增強密實度。

5 結論

舊樓改擴建工程實施前，需對原有的舊樓進行承載力強度檢測，但因樣本點的隨機性，其強度檢測結果不能直接進行應用，需通過隨機概率對樣本點進行正態函數分布，獲取可利用的95%概率標準值，并評定結構安全等級，并選取加固方式，具體如下：

（1）地基基礎承載力強度略低于標準80 kPa，安全等級為bu；舊樓東墻的強度低于標準值的90%，安全等級為du；舊樓西墻的強度略低于標準9.2 MPa，安全等級為bu；梁的強度略低于標準23.5 MPa，安全等級為bu。

（2）根據舊樓的安全等級評定結果，對舊樓東墻進行鋼筋網補充加固，并對梁結構進行植筋加固已滿足改擴建工程的承載能力要求。