浅谈建筑结构改造加固质量控制

夏云

摘    要：本文通过工程实例，简要介绍对梁柱加固、构件无损切割、结构托换等加固过程中的施工工艺和质量监控措施，以供同行参考。

关键词：结构加固;抽柱托换;监测;质量控制要点

1  工程概况

泰州文峰塔，位于泰州南山寺东南，南依凤城河，东靠文峰小区。南山寺，始建于唐僖宗乾符三年（876年），僖宗赐名“护国寺”，距今1100年历史，1968年文峰塔在“文革”中被工厂拆除，2011年，泰州市全面启动南山寺重建修复工程。2014年正式施工，2016年文峰塔封顶，总高56.46米（室外地面至塔顶），平面呈规则的正八边形，地宫加上部七层，钢筋混凝土框架结构，泥浆护壁钻孔灌注桩基础。现根据业主要求拟拆除-4.900m～-0.050m标高范围内塔平面中心处圆柱，拆除部分楼层楼板等，故需对原结构进行相应的托换加固处理。

2  结构托换改造

本工程结构托换采用的型钢托换。主要是抽除地宫中心柱，先将上部部分荷载利用临时支撑均匀分布周边八根圆柱，采用型钢混凝土作为转换层承载上部荷载。同时为了确保建筑在托换过程中，不产生开裂、倾斜等破坏，采取一、二层增大梁截面，中心柱外围放射性框架梁粘贴碳纤维加固。

3  结构加固施工工艺

（1）土方工程，中心柱周边八根框架柱改造后需均匀承载上部荷载而采取了增大截面，现场对已回填部位进行开挖，本工程紧邻河边，地下水系发达，现场采取了轻型井点降水。

（2）结构构件加固，主要包括原框架结构构件的扩大截面加固，增大截面部分柱纵筋植入原基础。

（3）新增托换结构，拆除-0.05m中心区域梁板，新增型钢混凝土托换结构。

（4）临时支撑体系，中心柱截面减小期间，承载力大幅降低，为保障结构安全，临时将中心柱荷载转换至四周4个加固柱上。

（5）结构拆除，主要包括部分原梁板结构拆除、托换柱的拆除。

4  施工流程

施工准备（围挡、成品保护、材料复验、方案报审）→地宫室内土方开挖→基础柱增大截面加固→6.450m、11.750m框架梁增大截面加固→临时支撑制作、安装→地宫室内回填、浇筑混凝土地面→拆除-0.050m梁板→托换结构体系施工→抽柱作业→沉降、倾斜检测→验收交付

5  施工过程控制要点

5.1  施工准备阶段的控制要点

①施工图纸的设计与审查。②施工方案的编制与审核。③原材料的检查验收。④施工人员的培训与技术交底。

5.2  界面处理

①新旧混凝土接触面应清理干净。②所有扩大截面界面均要凿毛处理，凿毛的凸凹高差不小于6mm。③所有界面涂刷界面剂。

5.3  植筋质量控制

（1）钻孔定位放线：根据设计施工图，在需要植筋的部位进行定位放线，图纸所标注的原结构的尺寸大小与实际值可能有一定的误差，因此对于添加构件的定位必须结合原有结构的实际尺寸进行综合定位放线，首先确定构件的轮廓线，然后再确定植筋钻孔的位置。

（2）钻孔：使用电锤在标定的位置钻孔，遇到钢筋时，可调整钻孔位置，合理避开钢筋，孔深必须达到设计施工图要求。

（3）清孔：钻孔完成后，将孔周围灰尘清理干净，用毛刷将孔内清理干净。再用棉丝沾丙酮清刷孔洞内壁，使孔内达到清洁干燥，如果孔内较潮湿，必须用热风机对孔内进行干燥处理，清孔完毕后，用干净的棉纱将孔洞严密封堵，以防有灰尘和异物落入。

（4）注胶：注胶必须饱满，胶层内无气泡、空鼓。

（5）植筋：采用结构灌胶法，将粘接剂灌入孔中至孔深三分之二左右，同时将钢筋锚固部分一面旋转一面插入孔中，将孔中空气排出，放置钢筋时要沿一个方向，稍加敦实即可固定钢筋，植入困难时应及时用锤敲击，对较长钢筋做好预绑，尽量避免歪斜;钢筋植入后以少量胶体溢出为宜。

（6）固化养护。

5.4  粘钢质量控制

（1）用粘结剂粘贴钢板补强、加固的钢筋混凝土构件，能大大提高原设计承载力和抗破坏能力。这是因为粘贴钢板后，提高原结构配筋量，相应提高了结构构件的抗拉、抗弯、抗剪等方面的力学性能，而这些性能是靠结构胶粘剂的良好粘结性能，把钢板与混凝土牢固地粘结在一起，形成整体，有效地传递应力，共同工作来保证的。

（2）本工程原柱上包钢围套，钢套采用Q345B，厚度20mm，钢围套外部焊钢栓钉8M19-100，栓钉竖向间距200mm，钢围套与原柱采用化学锚栓8M20锚固，竖向间距200mm，钢套与原柱之间缝隙灌注结构粘钢胶;因遇到原框架梁，需要分段采用不同的构造方式，钢围套施工前需采用专业设备找出原柱纵筋位置，避开原柱纵筋，打化学螺栓孔，再根据孔位在钢板上开孔，灌注环氧灌注胶前需清理钢板与混凝土柱间焊渣、灰尘等杂物，并对所有螺栓孔间缝隙采用环氧灌注胶找补密实，灌注结构粘钢胶后采用小锤轻敲钢围套外立面，检查是否存在不密实现象。

5.5  钢构件质量控制

（1）除尽表面上的油污、焊接飞渣、氧化皮、铁锈，并打磨焊缝和尖角。（2）坡口形式应根据焊接方式合理選定，所有的焊接，均按照已批准的焊接工艺规程进行，若改变焊接工艺，需重新进行焊接工艺评定试验。（3）焊接人员要求应经考试并取得合格证后或在合格证有效期内才能从事本工程相应等级的焊接工作。（4）经检测的工厂焊缝或工地焊缝，凡无损探伤不合格者，应按JTJ 041—2000规定的方法予以返修纠正，并重新检查，直到合格为止。（5）焊缝的外观检验，检查所有焊缝尺寸、长度和位置是否符合技术规定、规范和图纸的要求。

5.6  混凝土切割质量控制

（1）每一切割块必须通过起吊孔预先临时起吊固定，防止切割块突然塌下，切割完成的区域，必须架设安全防护设施并作好安全警示标志，防止人或物体坠落。整个拆除区域遵循由上到下，由左向右的施工顺序，-0.050m梁板切割时，考虑应力缓慢释放，应先板后梁，对称切割。（2）定位放线：采用测量仪器，对拟分块切割部位定位，采用墨斗进行弹线，确定分块切割位置，保证分块切割位置的准确性。（3）混凝土块起吊、运走：直线切割分离原墙与拆除部分，洞口不满足要求处进行修补或拆除，将拆除部分的垃圾及时清运。由于混凝土块体自重较大，为便于清运，故切割下来的混凝土块的尺寸不能太大。

5.7  监测控制点

（1）在托换过程中需观测不均匀沉降。

（2）托换过程中会逐步削弱中心柱截面，因此在施工过程中最不利工况下主要存在以下三类结构薄弱环节：①钢结构临时支撑有承载力不足的可能性。②托换结构的梁柱节点有承载力不足的可能性。③中心柱切割后，因为受力路径改变与中心柱相连的其他构件可能出现承载力不足的可能性。 故应对此三类结构薄弱环节的应变进行重点监测。

（3）针对托换加固过程中结构主体进行监测，主要内容包括：位移和变形监测（中心柱托换时对钢支撑进行应变监测、中心柱削弱过程中柱的应力监测、上部梁、板变形监测）、动力特性测试、振动加速度监测、房屋沉降变形与变形监测及关键部位与薄弱处裂缝观测等。

（4）中心柱切割时，需实时观测监测数据，根据监测数据值的大小判断是否安全，若超过设计值，则启动预警措施。

（5）关键部位监测。①在加固改造施工托换过程中，框架柱切割前测量周侧所有梁、柱数据，切割完成后，对周侧梁、柱进行复测。②中心柱截面削弱前，二层钢结构临时支撑埋设应变片，在中心柱截面削弱的过程中，每削弱一侧截面，均对上部进行应力观测，同时在被切割柱上部埋设观测点，切割施工过程采取不间断监测，每十分钟读数一次。③中心柱截断后，对二层以上所有楼层与中心柱连接构件进行复测。④建筑整体倾斜观测点的布设，为了实时动态监测托换过程中结构整体的倾斜变化，监测单位采用接入物联网监测系统的倾角仪进行实时动态全过程倾斜测量，并与整体沉降、局部沉降、挠度、应变等相互校核和印证，预警发生倾斜倒塌和整体偏转。在顶楼（八楼）布置一个双向倾角仪，沿着楼高的方向，在四楼布置一个双向倾角仪。

6  工程验收

（1）委托上海同济检测技术有限公司对托换过程进行全程检测，包括倾斜、沉降等，满足图纸及相关规范要求，施工质量验收应符合GB 50300《建筑工程施工质量验收统一标准》等相关标准的要求。（2）验收资料应符合江苏省建筑工程质量验收资料相关表式及归档要求。

7  结束语

通过本工程监理有以下几点感悟：（1）梁柱节点植筋：梁柱节点钢筋较密或植筋构件宽度达不到设計要求的植筋深度，新植筋较难植入设计要求深度，本工程根据设计及相关规范要求采用柱包箍上焊接直螺纹套筒连接钢筋的做法解决。（2）空间受限，材料、构件垂直水平运输不便，需要施工单位合理利用现场作业环境与建筑机械解决。（3）根据施工作业流程图，结构加固完成后方可进行托换体系施工，需施工单位根据工程要求合理组织专业施工人员，托换体系施工期间为确保结构安全，根据专家建议中心柱每边凿除300mm时采用人工凿除，每凿除一边安装好H型钢并与中心柱钢筋焊接完成后，再施工下一个边并且对称施工，为保证改造加固工程结构安全和使用功能达到设计要求，要严格按图纸、规范、标准施工。

参考文献：

[1] GB 50550-2010.建筑结构加固工程施工质量验收规范[S].

[2] JGJ 138-2001.型钢混凝土组合结构技术规程[S].

[3] J04SG523.型钢混凝土组合结构构造[S].

[4] 13G311-1.混凝土结构加固构造（总则及加固构造）[S].

[5] GB 50205-2001.钢结构工程施工及验收规范[S].