老舊小區改造結構加固探討

趙長明 徐心彤

(1.中旭建設集團有限公司 安徽滁州 239000; 2.浙江省環境科技有限公司 浙江杭州 310000)

老舊小區是指城市、縣城（城關鎮）建成于2000年以前、公共設施落后影響居民基本生活、居民改造意愿強烈的住宅小區。老舊小區大多已跟不上時代的發展，其中大部分小區配套設施不齊、違章搭建嚴重、停車位不足等問題日益凸顯，而部分房屋存在的結構承載力抗震性能不足問題，不但影響居民生活的質量，同時也是建筑結構安全的重要隱患。

老舊小區的建筑物使用期限基本上都是超過20年以上的，因為相應規范的調整更新，從而導致此類建筑物存在不符合現在設計標準、材料老化導致的強度不足、建筑物整體抗震性能較差、建筑物結構體系混亂、室內布局不合理、室外建筑密度大、消防隱患大、設計及施工原始資料欠缺的問題。現階段需要通過檢測鑒定確定其安全性，因為工作量較大，從而也加大了加固設計施工的困難。但是由于建筑物結構安全關乎人民生命財產安全，因此對其進行結構加固也就成為當務之急。

筆者在近兩年參與了部分老舊小區改造的設計與施工項目，根據在項目中產生的實際問題、項目落地后的具體實施情況，參考相關單位大量的調研與實踐，通過后期設計及施工人員的總結，初步整理出以下幾個方面的問題：

因為建筑物地基的不均勻沉降導致的變形、基礎開裂乃至上部結構破壞；因年久失修導致的建筑物墻體開裂錯位、節點連接失效、傾斜變形等；混凝土構件碳化嚴重導致的構件開裂、鋼筋銹蝕等，影響抗震性能；約束構件混凝土及屋面板混凝土碳化嚴重，鋼筋外漏銹蝕，影響結構性能；雨棚等二次結構破壞嚴重，錨栓處混凝土破壞損毀，鋼結構部分銹蝕。

根據此次項目改造的經驗，考慮針對不同時期建筑物、不同的結構問題應采用不同的加固方式。

1 基礎部分

基礎是指建筑物地面以下的承重結構，如基坑、承臺、框架柱、地梁等，是建筑物的墻或柱子在地下的擴大部分，其主要功能是承受上部結構及自重產生的豎向及水平荷載，并傳遞給地基。大量事實證明，基礎在建筑物的安全性中起著至關重要的作用，因為地基問題導致的建筑物質量問題占有較大比例，而且當地基基礎事故一旦發生，進行加固補救工程難度大、困難多，且產生的費用巨大。

老舊小區因為年久失修，且大部分建筑建設標準都比較低，故基礎不均勻沉降、開裂等問題隱患是大量存在。針對不同的地基問題，筆者與有關技術人員進行交流，整理出以下幾點處理方案。

1.1 老舊建筑混凝土構件裂縫加固

老舊建筑混凝土構件裂縫一般采用注漿加固，其主要針對以下幾種情形：地基基不均勻沉降、機械損傷、凍脹或其他因素引起基礎開裂或損壞。

具體方法為注漿法（灌漿法），一般采用改性環氧樹脂，此類材料需要具有耐潮濕的特性，施工過程中注漿設備需要保證注漿壓力在0.4～0.6 MPa 之間。為此改性環氧樹脂采用的為雙組分、高性能、反應型的化學組合材料，其不僅可應用于混凝土結構部件細微裂縫的修復，還可以應用在需要工藝縫隙的灌注粘接、混凝土構件的耐久性補強以及角鋼包柱中鋼材與混凝土之間的灌注粘接等部位。其特點為施工工程中固化速度快，成型后構件的結構強度大，抗滲性能優越，韌性好，對于礎中鋼筋起到防銹蝕的保護作用，且對混凝土的整體成型優勢明顯，因此對混凝土結構整體抗震性能有很大提升。

1.2 建筑物地基基礎加固

建筑物地基基礎加固主要針對因規范變動導致的設計荷載提高、使用功能與原設計相差較大導致的設計荷載增大等情況下形成的基礎結構承載力出現嚴重不足。

具體加固類型分別有基肋梁加固、條形基礎肋梁加固、條形基礎加腋加固3 種。加固手段分別為粘鋼加固、碳纖維加固、壓力注漿加固、植筋加固、錨栓加固、鋼管樁加固等。其具體步驟如下。首先，根據《建筑抗震鑒定與加固技術規程》（DB11/T 689-2009）等相關結構鑒定規范對老舊建筑物結構進行安全性評定，通過對建筑物現狀數據的采集后，重新建立結構計算模型，判斷該建筑物結構設計是否符合現行設計規范標準、構造措施。其次，確認各構件材料性能是否滿足《建筑抗震鑒定標準》的最低要求。當建筑物一級鑒定為不合格后就需要對建筑物進行加固設計，然后重新進行建筑物的承載能力安全鑒定，包括柱加固、地基注漿加固、樓板加固等。一般情況下，對于老舊建筑加固的方式有“粘貼碳纖維、粘鋼、粘鋼（型鋼）、預應力加固、混凝土置換、植筋加固等”[1]。

1.3 加大基礎底面積法

適用范圍：因規范與標準的提高，部分既有建筑的地基承載力或基礎底面尺寸不滿足規范要求，為此采用加大基礎底面積，提高建筑物整體的承載力[1]。方法：獨立基礎改條形基礎、條形基礎改十字正交條形基礎、條形基礎改筏形基礎，具體情況如圖1所示。

圖1 獨立基礎增大實例

實際處理此類問題時，在設計和施工過程中應符合下列規定。

（1）計算的荷載反應為基礎偏心荷載時，可采用對基礎進行不對稱尺寸加寬；當基礎受力位于基礎中心時，那就可以采用四周對稱加寬方式。

（2）為提高加固效果，應采取措施或減小新加部分與原基礎間的應力應變滯后。對于條形基礎，可每隔1.5～2 m間距設置卸載短鋼梁，用千斤頂將原基礎所受荷載按一定比例轉移至新增鋼筋混凝土接邊踏臺梁；對于獨立基礎，可通過鋼管斜撐，用鋼板將原基礎所受部分荷載轉移至新增鋼筋混凝土環梁。

（3）在灌注混凝土前應將原基礎鑿毛（凹凸深度5 mm左右），并清洗干凈，然后在表面涂抹一道混凝土界面劑，這樣可以增強新舊混凝土之間的黏結力。

（4）對底面積增大的基礎部分，持力層上應與原基礎相同，對于有地基處理的墊層盡量按照原處理方式施工。地基土應現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2010）的有關規定進行搭接后延伸處理。

（5）當采用混凝土周邊包裹加固時，基礎每邊加寬的寬度及高度尺寸應滿足現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）有關構造要求的相關規定。且在施工中基礎高度每隔500 mm，采用化學植筋方法增設Φ12@400-600短筋，以提高構件的抗剪能力。

（6）當采用鋼筋混凝土周邊包裹加固時，加寬加大部分與原基礎一般采用鉸接模型計算，對特定構件通過相應措施亦可采用鋼接模型計算。

（7）當采用鋼筋混凝土周邊包裹加固時，對于條形基礎在加寬同時應按照基礎的長度每隔1.5～2.0 m 劃分成獨立計算單元，并在施工過程中分批、分段、間隔澆筑混凝土。

2 結構構件加固

在建筑結構中墻體、柱、梁、板依次為結構的承載構件。根據眾多工程案例發現：老舊小區的建筑很多問題是由于建筑物中單個構件因受到破壞等因素導致的承載力不足，從而影響了整個建筑物結構安全的整體性能。

近年來，隨著施工工藝的提高，結構構件的加固方式越來越多，根據建筑物的結構類型，結構構件的位置與作用、結構構件的截面形式、所處位置及荷載情況，可以選擇不同加固方式。在一般情況下，對結構構件的加固方式主要有粘貼碳纖維復合材加固法、粘貼鋼板加固法、外粘型鋼加固法、置換混凝土加固法、增大截面加固法、鋼絞線網片-砂漿加固法、繞絲加固法等幾種方式。

針對老舊小區中各類不同建筑物、不同類型，需要因地制宜地制訂合適的處理方案。

（1）貼碳纖維布加固法是利用碳纖維布具有的高強度抗拉性及低密度的特性，通過專業施工，提高原有建筑結構構件，特別是混凝土構件的強度及剛度，同時碳纖維布自身還具有耐腐蝕、耐潮濕、耐久性強的特點，因而維護費用較低。綜合以上優點，可使其大范圍應用于加固改造項目，具體情況如圖2所示。

圖2 粘貼纖維加固法實例

（2）粘貼鋼板加固法主要應用于結構梁柱加固。其具有施工便捷、現場濕作業工作量少，加固后對原建筑立面、尺寸、空間等無顯著影響，因此在早期加固項目中使用較多，但隨著碳纖維布的加固工藝逐漸成熟，其使用的案例也逐步減少。

（3）外粘型鋼加固法也稱濕式外包鋼加固法，其受力模型明確，加固承載力可靠、施工簡便、現場工作量較小，因此廣泛應用于不允許明顯增大原構件截面尺寸，但又需要大幅度提高結構構件承載能力的混凝土梁柱構件。但是此種加固方法用鋼量較大，且鋼結構主構件無防火保護，不宜使用于高溫場所[2]。

（4）加大構架截面加固法，其施工工藝簡單、適應性強，可以廣泛地應用于梁、板、柱、墻和其他構造物的補強加固；但是其缺點是現場施工的濕作業周期較長，對生產和生活會產生較大的影響，且加固后因為構件截面的增大，建筑物的凈空尺寸有一定的減小。

（5）置換混凝土加固法的優缺點與加大截面法相近，使用該方法加固后的建筑物的凈空沒有改變，但是該方法因為濕作業法導致項目存在施工周期長、施工現場環境差的缺點，因此其僅在梁柱等構件受壓區混凝土強度嚴重偏低的情況下采用[3]。

（6）繞絲法該法的優缺點與加大截面法相近，適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固，或需對受壓構件施加橫向約束力的場合[4]。

3 結構整體性抗震加固

結構整體性抗震加固的主要目的是通過采取適當的加固措施，提高建筑物的整體抗震能力和變形能力，其主要采用的方法有以下幾種。

3.1 增加結構構件加固法

在滿足現行規范的情況下，在不影響建筑物平面布置及使用功能情況下，通過增加剪力墻、柱、圈梁等混凝土構件改變建筑結構的受力體系，然后按照新的抗震標準，通過結構設計軟件復核驗算改造后建筑物的整體抗震性能[5]。

3.2 增強構件加固法

當建筑物因為使用功能的需要，建筑物無法通過上述的增加結構構件的方法進行加固的情況下，則可以通過對建筑物原有部分構件進行加固，提高其強度與剛度，然后根據加固后構件的承載能力，按照新的設計標準，通過結構設計軟件重新復核現有建筑物的整體抗震性能。

3.3 耗能減震加固法

通過在結構某些部位增加耗能阻尼減震裝置，通過阻尼作用減小地震荷載效應。此方法主要在日本等發達國家使用較多，隨著我國經濟水平的提升，以及基建水平的逐步提高，也開始大量采用此工藝。目前，我國主要采用的是增設阻尼器，其一般是安裝在建筑物頂部附近附加荷載的區域。通過計算及實際案例，可以知道只要布置足夠的阻尼器，結構就可以達到設計要求的性能指標，而如何確定阻尼器的布置數量與位置，就是耗能減震結構設計所需要研究的方向[6]。

3.4 隔震加固法

在設計階段即考慮設置隔震層，通過隔震層將地震作用導致的變形傳遞到隔震層上，從而減小對原有結構的影響。但是考慮到成本問題及可操作性，目前對于現有的老舊小區改造還沒有推廣，具體情況如圖3所示。

圖3 耗能減震實例

4 裂縫修復

通過對老舊小區改造的經驗可知，大部分建筑物為早期的磚混結構，建筑物普遍存在墻體開裂、天溝滲漏、樓梯梁板開裂，甚至主體混凝土老化嚴重的問題，為此筆者單位根據具體情況，總結出以下幾種修復方法[7]。

4.1 表面封閉法

表面封閉法主要是針對屋面板、天溝等位置混凝土面層的裂縫寬度w≤0.2 mm 的網狀裂縫或者獨立裂縫進行修補的一種方法。這種裂縫修補工藝是使用滲透性良好的修補膠對裂縫進行封閉處理，阻止其繼續發展從而影響到鋼筋的性能。修補后可以在修補好的混凝土表面繼續粘貼碳纖維布，封閉裂縫通道，從而提高處理效果。

4.2 注射法

注射法主要適用于0.15 mm≤w≤1.5 mm 靜止的獨立裂縫、貫穿性裂縫以及為蜂窩狀的局部缺陷的補強以及封閉的一種處理工藝。其具體做法是，以一定的壓力將低黏度、高強度的裂縫修補膠注入裂縫內，現場通常采用專用的注射器及配套設備將裂縫膠注射到裂縫內。這種處理方式主要針對屋面板、天溝等位置裂以及構造柱、圈梁等較大開裂部位，具體情況如圖4所示。

圖4 注射法3施工現場實例

4.3 填充密封法

對于裂縫寬度w≥0.5mm 的活動裂縫和靜止裂縫，一般通過在構件表面沿裂縫走向，騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于20 mm 和15 mm 的V 型溝槽，然后使用以改性環氧樹脂為主材的裂縫膠或彈性填縫材料灌縫，在上部粘貼碳纖維布，對裂縫進行約束。

4.4 灌漿法

多適用于處理大型結構原因導致的貫穿性裂縫與大體積混凝土的蜂窩狀缺陷及裂縫。實施過程中一般通過壓力設備將特定的膠結材料壓入裂縫中，達到封堵裂縫的加固效果。

4.5 外表面粉刷

此方法主要針對的是建筑物構造柱、樓梯梁板外表面混凝土碳化嚴重，混凝土失去強度，對內部鋼筋也失去了保護作用。通過對原有結構表面進行剔除清理，然后采用高標號細石混凝土老化部位進行粉刷，必要時可以帶鋼絲網片，以提高建筑構件的強度[8]。

5 結語

通過老舊小區的改造可以整體提升城市環境，從而為廣大人民群眾提供一個和諧、美好的居住環境。而結構是建筑物安全之本，老舊小區改造中的結構問題更是人民群眾住得放心，住得安全的根本要求，為此在老舊小區改造過程中需要選擇針對性的加固方法，切實可行地解決老舊建筑物影響結構安全的問題，從而才能協調其他配套設施不齊、違章搭建嚴重、停車位不足等問題，共同為老舊小區改造這一長期的系統工程進行科學規劃和穩步推進。

參考文件

[1] 何嬌.高層住宅建筑地基基礎的巖土工程勘察的分析[J].科技創新導報,2018,15(29):119-200.

[2] 浦紹武.框架柱置換混凝土加固技術的應用[J].城市建筑,2021,18(27):144-146.

[3] 趙國濤.鋼筋混凝土結構粘鋼加固施工技術研究及工程應用探析[J].冶金與材料，2022，42(3):47-49.

[4] 黃藝.繞絲法加固鋼筋混凝土圓形截面短柱軸壓性能試驗研究[D].成都:西華大學,2018.

[5] 徐欣.老舊砌體結構房屋抗震加固設計探討[J].住宅科技,2022,42(7):29-33.

[6] 王鑫，李慧峰，都來盼.基于設置粘滯阻尼器的鋼筋混凝土框架結構耗能減震分析[J].建筑技術開發,2022,49(21):7-9.

[7] 胡元.淺析混凝土結構裂縫預防及處理[J].四川建材,2019,45(2):121-124.

[8] 查廣民.淺談建筑外墻滲漏的防治與處理[J].科技創新導報,2019,16(4):165-166.