湖北省棉花檢驗中心實驗樓加固改造技術(shù)

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湖北省棉花檢驗中心實驗樓加固改造技術(shù) 張海波   楊斌 徐志翔 張泉 （武漢建工第二建筑有限公司 430071） 【摘要】 本工程在部分樓層正常使用的情況下，通過對基礎(chǔ)進行錨桿靜壓樁加固；柱、梁采用粘鋼和粘碳纖維的加固方法以及植筋技術(shù)達到房屋加層。 【關(guān)鍵詞】 錨桿靜壓樁；粘鋼；粘碳纖維；植筋 1 工程概況 湖北省棉花檢驗中心實驗樓工程位于武漢市武昌區(qū)鳳凰山湖北省纖維檢驗局內(nèi)，始建于1991年，使用至今，其結(jié)構(gòu)未反映有異常。該建筑是八層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓面為預制空心混凝土板，基礎(chǔ)為靜壓預制方樁承臺基礎(chǔ)。該建筑原有設計、施工資料均已遺失，唯一的技術(shù)資料為湖北省建筑工程質(zhì)量檢驗測試中心二零零五年十一月二十三日提供的《湖北省纖維檢驗局辦公樓加層檢測鑒定報告》。應甲方要求，該建筑改造加至十層，同時有一半樓層的設備儀器在加層改造過程中還得正常工作。 2 加固設計 2.1基礎(chǔ)加固設計方案 2.1.1基礎(chǔ)方案選擇 結(jié)合建設單位的要求及結(jié)構(gòu)受力特點，基礎(chǔ)加固施工存在以下難點：1）基礎(chǔ)加固施工環(huán)境影響要小。檢驗局大樓在加固改造分段施工的同時，其他辦公區(qū)正常工作。也就是一至四層施工同時，五層以上正常工作。2）基礎(chǔ)加固場地狹小，一般樁機無法展開施工。3）基礎(chǔ)施工與結(jié)構(gòu)加固同時施工，要求基礎(chǔ)加固施工盡可能減小改造加固引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的二次應力和二次變形。 綜合考慮結(jié)構(gòu)特點、原有基礎(chǔ)形式、工程地質(zhì)條件和施工環(huán)境等因素，擬采用鋼管錨桿靜壓樁加固基礎(chǔ)。 3.1.2布樁設計：由于原樁位無法確定，先用不大于φ60做探孔，無原樁后再鉆壓樁孔。 a）單樁承載力特征值為180kN，壓樁力360kN。 b）樁數(shù)：在每根柱基承臺下壓樁數(shù)量為對稱的2根，在電梯井的柱基承臺下壓樁數(shù)量為對稱的4根。同時在各承臺植入HRB335Φ25的螺紋鋼筋作為錨桿。 c）樁身設計：選用Φ180×5熱軋鋼管為鋼管樁，帶封閉樁尖，每節(jié)樁長2m，采用焊接接樁。鋼管外側(cè)涂刷防腐瀝青油膏3遍，壓樁完成后，鋼管內(nèi)澆C30細石砼。 2.2梁、柱加固設計方案 2.2.1梁、柱加固方案選擇 梁、柱的加固方法有：加大截面法、預應力加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法、外部粘鋼加固法、外包鋼加固法和外部粘碳纖維布加固法。前三種加固方法相對復雜，施工程序繁瑣，施工質(zhì)量難以控制，施工工期較長。而后三種加固方法工藝簡單、施工方便，施工工期較短，且所占空間小，幾乎不增加被加固構(gòu)件的斷面尺寸和重量，不影響房屋的使用凈空，不改變構(gòu)件的外形，性價比較高。本工程主要選用碳纖維布加固方法，同時個別受力點采用外包鋼加固法。 通過《湖北省纖維檢驗局辦公樓加層檢測鑒定報告》中反映的結(jié)構(gòu)特征，經(jīng)計算，一層個別混凝土柱在改造加層中，存在承載力不足的缺陷，僅僅使用碳纖維布加固不能有效解決這個問題。因此對這幾根柱子采用外包鋼加固法。其余各柱通過計算分析，普遍不滿足斜截面承載力及抗震構(gòu)造要求，柱的延性較差，部分柱軸壓比不符合《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）要求，采用柱粘貼碳纖維加固方法進行抗震加固。加固方法如下圖示： 根據(jù)各梁跨度及上部荷載的作用，對梁的加固方法的選擇有所不同。主要進行梁的正截面抗彎和斜截面抗剪加固，通過計算，在梁底粘貼單層250寬0.167厚CFRP抵抗正截面彎矩，在梁側(cè)沿梁跨度1/3的兩端范圍內(nèi)粘貼U型CFRP箍和鋼板箍。加固方法如圖示： 3加固施工技術(shù) 3.1加固施工技術(shù)總則 加固施工前應對原結(jié)構(gòu)盡量卸載，拆除砌體圍墻，盡量減輕辦公活荷載。施工采用“先加固基礎(chǔ)，接著加固1-4層結(jié)構(gòu)，后加固5-8層結(jié)構(gòu)，最后進行8-10層的結(jié)構(gòu)加層”。同一層結(jié)構(gòu)先加固柱，再加固梁”的順序組織施工。在施工過程中對原有結(jié)構(gòu)的保護、新老結(jié)構(gòu)的界面處理和植筋錨固質(zhì)量，是本工程施工控制的重點也是難點。 3.2基礎(chǔ)加固施工技術(shù) 3.2.1錨桿靜壓樁施工流程 壓樁采用的壓樁設備為現(xiàn)場組裝的格構(gòu)式的鋼支柱加工字鋼橫梁。 施工的基本流程是：運輸→樁機就位→吊樁→壓樁→焊接接樁→繼續(xù)壓樁→壓樁完成后拆卸壓樁機具，記錄入土深度和壓樁力→封樁。 3.2.2施工要點： 壓樁時要注意： 1) 壓樁架應保持豎直，錨固螺栓的螺帽或錨具應均衡緊固，壓樁過程中應隨時擰緊松動的螺帽; 2) 就位的樁節(jié)應保持豎直，使千斤頂、樁節(jié)及壓樁孔軸線重合，不得偏心加壓； 3）整根樁應一次連續(xù)壓到設計標高； 4）壓樁施工應對稱，但不應數(shù)臺壓樁機在一個獨立基礎(chǔ)上同時加壓。 在樁端達到設計持力層深度后，千斤頂卸載，拆除壓樁架，焊接錨桿交叉鋼筋，將C30微膨脹混凝土澆灌入孔口，振搗密實封樁。 3.3柱、梁加固施工技術(shù) 3.3.1柱包鋼加固施工技術(shù)：      1）鑿除柱表面粉刷層，將混凝土表面打磨平整，四角磨出小圓角，并用鋼絲刷刷毛，用壓縮空氣吹凈。      2）在角鋼和扁鋼箍內(nèi)表面打磨除銹，用壓縮空氣吹凈。      3）將角鋼用夾具固定在柱的四角，要求柱面與角鋼的間隙在1-5mm間，以便于灌注建筑結(jié)構(gòu)膠。      4）選擇合適的焊接工藝，將扁鋼箍及角鋼焊接成一個鋼骨架。用IFS無機快速封堵材料將角鋼及扁鋼箍周圍封閉（留出排氣孔）。待密封膠固化后，按比例調(diào)配建筑結(jié)構(gòu)膠，灌入角鋼和扁鋼箍內(nèi)，要求灌注密實。      5）對加固后柱的外表面除銹并打磨，刷2道防腐膠，待防腐膠固化后進行檢查驗收。 加固前須對原有構(gòu)件表面與鋼材粘合面仔細處理打磨至堅硬處，除去油污和粉塵。 鋼材表面進行除銹后沿受力方向打磨出紋路，錨栓鉆孔須避開原有結(jié)構(gòu)主筋，被加固構(gòu)件上所有鋼材安裝到位后施焊焊為一體，未注明焊縫高度不小于5mm，滿焊，所有加固粘合面內(nèi)灌入結(jié)構(gòu)膠，灌膠后結(jié)合面處粘接面積錨固區(qū)和非錨固分別不得小于90％和70％，灌膠后嚴禁在粘合面處及附近鋼材上施焊。