一种新型高层建筑层间剪力墙混凝土置换加固施工技术

杨洲

【摘 要】 针对某高层建筑局部剪力墙浇筑强度严重不足的问题，经过现场检测与结构计算分析，文章介绍一种新型卸载技术，它是由新增混凝土卸载柱配合千斤顶系统支撑上部墙体荷载，并使荷载直接传递到下部墙体，配合剪力墙分段置换法，使置换过程拥有非常好的实用性、安全性、经济性、短期性 。

【关键词】高层建筑; 层间置换; 加固; 施工技术; 千斤顶

随着国内建筑业的蓬勃发展以及城市土地利用日趋紧张，以混凝土剪力墙为结构体系的高层建筑越来越多，剪力墙质量问题也时有发生，大多是混凝土强度达不到设计要求。目前常用的针对混凝土剪力墙的加固技术有增大截面法、粘贴钢板或纤维片材加固技术以及混凝土置换加固技术。根据工程经验，其中混凝土置换加固最为直接有效。

1 工程概况

某工程为1栋地下2层、地上32层的剪力墙结构住宅房屋，建筑主体高度为97.385 m，加固前主体结构施工到地上22层，填充墙体未施工。在主体结构施工到地上22层时，发现2层3肢剪力墙混凝土强度不满足设计要求，回弹和取芯结果显示为C20左右，未达到设计混凝土强度C55。问题墙肢如图1所示。

2 置换方案

2.1 置换原理

剪力墙混凝土置换加固的重点是支撑卸载和分批分段进行置换，通过支撑卸载体系将上部墙体荷载释放到下部墙体上，减少被置换的墙体荷载，剪力墙分段置换同样是避免置换过程中剪力墙或者卸载系统受到的荷載过大。卸载简图如图2所示。

2.2 卸载系统

使用尺寸300 mm×300 mm钢筋混凝土柱与千斤顶的组合卸载系统，混凝土强度为C55，设计抗力为1 270 kN，通过千斤顶底座下设置压力传感器，监控卸载时施加的顶升力（本工程为500 kN）。卸载系统如图3所示。

2.3 施工顺序

以68-Q/ 68-25～68-19轴线剪力墙为例，见图4。具体施工流程为：

（1） 通过鉴定报告确定混凝土强度有缺陷的剪力墙。

（2） 布置卸载支撑体系，通过千斤顶施加顶升力，顶升力的取值可通过计算获得，让卸载柱参与工作，形成混凝土柱支撑系统。

（3） 置换图示位置墙体1，待墙体1达到强度要求时，再置换图示位置墙体2。

（4）待墙体2达到强度要求时，拆除卸载柱。

3 应力变化

3.1 缺陷混凝土设计强度

以图4中的剪力墙为例，鉴定报告中取芯圆柱体强度标准值为23.2 MPa，根据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》4.1.3条中条文说明，可得到缺陷混凝土强度设计值为11.038 MPa。

3.2 剪力墙应力对比

通过对图4中剪力墙提出三种置换方案，对比墙体中应力变化。三种置换方案分别为：

（1） 不设置卸载系统（卸载柱），仅通过墙1和墙2分段置换。

（2） 设置卸载系统（卸载柱），不设置预顶应力，然后通过墙1和墙2分段置换。

（3） 设置卸载系统（卸载柱），千斤顶设置预顶应力500 kN/根，然后通过墙1和墙2分段置换。

得到的墙体应力及方案可行性见表1。通过表1可以得出以下结论：

（1） 当不设置卸载系统时，墙2应力大于设计强度应力，方案不可行。在不设卸载系统的情况下要使方案可行，需要进行更多段的分段置换，将大大增加施工工期。

（2） 对比方案2与方案3，同样设置卸载系统的情况下，施加预顶升力的方案3的墙体应力大大小于方案2中的墙体应力，置换过程中方案3具备更好的安全储备。

4 施工关键技术

4.1 加固材料

（1） 水泥：水泥的性能和质量应分别符合现行国家标准GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，同时应优先采用收可行缩较小的水泥品种。

（2） 混凝土：卸载柱采用C55同等级二次灌浆料浇筑，二层剪力墙加固采用的混凝土为C60微膨胀细石混凝土，混凝土应进行试配确定配合比，现场施工中混凝土强度等级均应按规定检验。

4.2 卸载柱施工

卸载柱与上下墙体的连接方式为墙体钻取洞口，然后采用二次灌浆料与卸载柱整体现浇的方式，卸载柱延伸至上下层的卸载柱与剪力墙结合面应凿毛。

4.3 混凝土置换

（1） 凿除需置换的混凝土之前，应确定可靠的支撑方案并实施，保证在凿除过程中不产生影响结构安全的裂缝、变形等不良影响。

（2） 在分段凿除不合格混凝土时，应在分界线处多凿30 mm，确保置换混凝土面积和结合面的结合。凿除需置换的混凝土至合格混凝土表面，清理干净浮渣;凿除过程中不得损伤原有钢筋。

（3） 在凿除不合格混凝土过程中可能对原钢筋有扰动，在浇筑新的混凝土之前，应对其进行调直、回位，损伤严重的钢筋采用绑扎搭接时搭接长度大于40d，焊接连接时单面焊接10d，双面焊5d。

（4） 在凿除不合格混凝土施工过程中，应注意安全，严防混凝土块坠落砸伤下层楼盖。

（5） 重新浇筑混凝土前应对其相连界面进行处理，凿成齿形粗糙面并在重新浇筑混凝土前冷刷一层纯水泥浆。

（6） 混凝土在浇筑后应加强养护，使混凝土表面保持湿润。

5 结束语

基于钢筋混凝土柱与千斤顶的组合卸载系统，配合分段混凝土置换法能够有效的解决高层混凝土剪力墙混凝土强度偏低的问题，该方法具备施工工期短、较低施工成本、良好的安全储备等特点。类似的剪力墙强度不足的问题可参考此方法。

参考文献

[1] GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].

[2] GB 50367-2013 混凝土结构加固设计规范[S].

[3] 李祖辉.混凝土结构加固水泥基灌浆料性能与工程应用研究[D].苏州：苏州科技学院，2015.

[4] 余兴华，吕宁.某在建工程部分剪力墙混凝土置换施工方案设计[J].建筑技术开发，2014，41（8）：63-66.

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