砌体结构改造底部框架结构施工组织实施浅析

2022-11-12刘鹏

建材发展导向 2022年16期

刘鹏

(甘肃土木工程科学研究院有限公司，甘肃兰州 730020)

为了能够更好的满足我国公民的需要，全面提高公民居住房屋的质量、改善公民的工作环境，砖混结构在我国上世纪七八十年代被广泛使用。随着社会和经济等各方面的全面发展，砌体结构的房屋也渐渐走向了淘汰，但是因为砌体结构房屋具有数量多、应用广的特点，所以使得我们不能够在短时间内将其拆除，只能通过房屋改造和加固工程提高其安全性，合理延长其使用寿命。

目前，因建筑物使用功能改变或使用年限将至需进行加固改造，而大空间的需求导致砖混结构改底部框架结构成为最常见的形式。由于改造对象为既有建筑，对于施工而言，受施工条件及环境的影响，施工技术的应用及方案的制定具有其特殊性。本文结合工程实例介绍了砌体结构改造底部框架-抗震墙结构施工组织过程中的技术及措施，并总结了改造加固施工过程中的难点及存在的问题。

1 工程概况

该工程原建筑建造于70年代，为地上四层砌体结构。建筑总长54.8m、宽13m，一层层高3.3m；二、三层层高3.15m；四层层高3.5m，室外高差0.7m，结构总高13.85m，外墙厚370mm，内墙厚240mm，砖砌放大脚基础，基底土采用450mm厚3∶7灰土换填处理。90年代进行过抗震加固处理，经现场检测，加固方法是外墙加钢筋混凝土扶壁构造柱、条带圈梁；内墙加钢拉杆的加固方法。现根据建设单位使用要求，将原砌体结构改造为底部框架—抗震墙砌体房屋，底层为混凝土框架结构，抗震等级为二级。一层作为电信营业大厅，二至四层为砌体结构，二层内外墙面原抹灰层剔除抹高延混凝土进行加固处理，三、四层局部墙面原抹灰层剔除抹高延混凝土加固处理。一层原钢筋混凝土楼梯拆除，增设两步钢楼梯至二楼。二层所有楼地面原有抹灰面拆除，增设钢筋网片，浇筑60mm地坪混凝土。

本工程改造加固的施工顺序为：一层原混凝土地面拆除、清运—房心土开挖—承台、框架梁基础开挖—桩基施工—承台、连续梁施工—地沟施工—房心土二八灰土回填—框架柱间的墙体拆除—框架柱、二层框架梁加固施工—地面恢复—高延性混凝土墙体施工—组织验收。

2 改造内容

1）功能改造：原结构一层为小开间商铺，本次改造为大空间营业大厅；2）结构改造：原结构为砌体结构，本次改造后为底部框架—抗震墙砌体房屋，一层框架结构由新型混凝土夹芯式框架柱和双梁及肩梁复合梁体结构组成；3）基础改造：本工程纵横墙交接位置设置人工挖孔灌注桩基础。

3 地基基础加固改造施工

3.1 地基基础改造的内容

该建筑物原基础为砖砌条形基础，改造后为人工挖孔桩基础，桩径为1000mm，共计40根。连续梁型号为250X600mm，承台型号为1500X1500mm、1500X1300mm、1300X1300mm。

3.2 地基基础改造的施工工艺及要求

3.2.1 原混凝土地坪及房心土拆除、清运

原混凝土地坪及房心土拆除前须调查建筑物周围地下建筑及设施分布，明确周边环境、场地、道路、水电设备管道等埋设情况。由于施工现场场地狭小，房间较多，拆除时采用18型小型挖掘机和人工电镐配合的方式进行破除。小型挖掘机进入房间前，需采用人工破除的方式对房间门进行扩大，以便挖掘机进入房间。破除的混凝土碎块及房心土，由人工用小推车运至现场垃圾堆放区，集中清运。

3.2.2 桩基础及承台施工

1）施工流程：人工破除纵横墙交界处砖基础→对洞口位置采取临时支护措施→放线确定桩位及桩顶标高→开挖桩身土方→安装垂直运输设备→安装照明、通风等设备→安装第一节钢护筒→开挖剩余桩身土方→按图纸要求开挖扩大头→桩成孔验收→安装钢筋笼→浇筑桩身混凝土→破除桩头→安装承台钢筋→浇筑承台混凝土。

2）主要施工设备及材料的准备：主要施工设备及材料采用：三脚架、卷扬机、提土桶、鼓风机、空压机、送风管、照明灯、镐、风镐、锹、振捣棒、对讲机、电铃、潜水泵、电焊机、应急软爬梯、钢护筒、雨衣、雨鞋、安全帽、安全带等。

主要材料：钢筋的级别、直径必须符合设计要求；垫块采用1∶3水泥砂浆预制，混凝土浇筑采用成品商砼。

3）施工工艺要求：①将纵横墙交接处砖砌放大脚条形基础拆除至承台顶标高，并采取有效的措施对洞口进行临时支护。放线确定桩位及桩顶标高，测定桩位轴线方格控制网和高程基准点，将室内土方开挖至原有放大脚砖基础底部。确定好桩位中心，以中点为圆心，以桩身半径画出圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。

②开挖第一节桩孔土方，每节高度控制在0.8m～1.0m之间，人工开挖过程中注意控制好桩孔的垂直度及截面尺寸。当第一节桩孔开挖完成后，吊装钢护筒，防止孔壁塌方，安装照明及通风设备。桩孔挖土自上而下逐段进行，同一节内挖土次序为先中间后周边；扩大头部分采取先挖桩身圆柱体，然后按照设计图纸的要求从上到下削土修成扩大头。上部松散土层采用铲或镐开挖，进入强风化层后用电镐，每节都必须检查中心点位置及截面尺寸，合格后方可进行下道工序。挖孔达到设计标高后，应进行孔底处理，必须做到平整、无沉渣。成孔后必须对桩孔直径、孔底标高、桩位中心线、垂直度、沉渣厚度等进行检测，并如实做好成孔记录。

③桩基础成孔后，沿桩孔开挖线外扩800mm开挖钢筋笼吊装导坑，深度为1000mm。桩身钢筋笼纵向钢筋及箍筋应根据设计图纸的要求加工、绑扎，钢筋笼绑扎过程中制作成两节，每隔2m绑扎焊接钢筋笼限位钢筋，确保钢筋笼位置不会偏移。两节钢筋笼焊接连接时，采用双面焊接，同一连接区段内按设计要求接头数量不得超过50%。同时，在焊接过程中必须做好防雷接地。

④钢筋笼安装完成后，对桩底沉渣清理干净后浇筑桩身砼。浇筑前将漏斗牢牢固定在井口，然后一节一节连续安装导管。浇筑砼时要连续进行，分层振捣密实。第一步浇筑至扩大头顶面，进行振捣，在初凝之前将桩身混凝土一次性浇筑完成，随浇随振，每层浇筑高度不得超过1.1m，分层振捣直至桩顶。浇筑过程中，按照设计图纸要求控制好桩顶标高并考虑混凝土浮浆对桩身长度的影响因素。桩顶混凝土在初凝前应抹压平整，避免出现塑性收缩裂缝，其表面浮浆应及时凿除并超浇筑50㎝，以保证桩身与承台有较好的连接。

⑤破除桩头后将桩身周围土方挖至垫层底部。承台土方开挖采用人工开挖的方式，开挖宽度自承台或连续梁边留放300mm宽作为作业面，开挖深度至垫层底标高后，人工清理平整。根据设计要求浇筑承台、连续梁垫层、绑扎承台钢筋，待钢筋绑扎完成后，安装承台模板。随后浇筑承台混凝土时振捣棒快插慢拔，以保证混凝土振捣密实，另外在承台、连续梁上部200mm处填塞C35微膨胀混凝土，确保承台、连续梁上部混凝土与原墙体连接紧密。

4 地基基础改造过程中的难点及措施

1）拆除原门边墙体及纵横墙交接处条形基础后，对原结构采取有效的临时支撑措施至关重要，以便施工过程中确保原结构安全稳定；2）成孔过程中，必须采取有效的抽水、照明、通风等措施，确保有限空间内作业人员安全；3）在孔内进行钢筋笼焊接作业时，由于孔内作业环境相对潮湿，设备必须做好接地保护；4）桩基础施工过程中，需对原结构基础进行拆除，施工进度与结构安全相互制约，桩基础同时进行施工的数量不得超过6个；5）桩成孔后，要立即采取成品保护及临边防护措施，确保现场作业人员的安全；6）施工过程中受施工条件限制机械化程度低，大部分工作由人工完成。在井桩施工过程中，受作业空间限制，无法采用旋挖钻等大型机械设备，只能采取人工成孔的方式；在砖砌放大脚及砖墙拆除过程中，由于机械拆除对原砖墙体破损严重，完整性减弱程度较大，只能采取人工先切割后拆除的方式进行墙体拆除；7）施工过程中原砖砌体结构拆除部位较多，临时支护难度大，原结构稳定性削弱严重，风险较大。在井桩施工时，需对相应位置的原砖砌体结构基地土（450mm厚3∶7灰土）及砖砌放大脚基础进行拆除，拆除后受作业空间限制，临时支护难度大且桩基础同时开挖数量直接影响工程进度；8）施工工序相互交叉，施工作业面受限制，施工进度无法加快。在底层混凝土框架结构施工过程中，必须严格按照井桩—承台—框架柱—框架梁的施工工序进行，前一道工序未全部完成，后道工序无法进行施工，不能形成分段流水作业施工。井桩、承台、框架柱施工过程中，都采用“跳打法”进行施工，不能形成连续施工作业。

5 框架柱、框架梁加固改造施工

5.1 框架柱、框架梁改造的内容

改造后，在桩基础对应位置设置框架柱，一层顶纵横墙位置设置框架梁。

5.2 框架柱、框架梁改造的施工工艺及要求

5.2.1 框架柱、框架梁施工流程

剔除原墙面抹灰层—原砖墙面弹线—原砖墙立面开洞—原横向砖墙切割剔除—柱钢筋绑扎—框架柱模板制安—框架柱混凝土浇筑—核心区砖墙剔除—钢支撑短柱制安—肩梁砖墙面开洞—原楼板水钻开孔—框架梁底模制安—框架梁、肩梁钢筋绑扎—框架梁边模制安—框架梁混凝土浇筑。

5.2.2 框架柱、框架梁施工工艺要求

依据设计图纸，对框架柱位置进行定位，铲除原墙体结构面层，并清理干净。在原纵横墙框架柱位置开洞，开洞范围为承台顶至一层板顶。开洞时先用小型切割机按墙面墨线尺寸切50mm线槽，再用冲击钻带扁铲铲除砖墙，墙面开洞要求平直且不得损坏周边砖面，墙面剔除后用风管吹扫灰尘及脱落砖屑。

框架柱钢筋安装时，首先将框架柱竖向主筋与承台中预埋的框架柱竖向钢筋采用套筒机械连接，钢筋端头用无齿锯切割机切断磨平，端头保证平直不能出现马蹄形或形成缺口，钢筋丝头确保11道丝，同一连接区段内按设计要求接头数量不得超过50%，且保证拧入长度，拧紧扭矩≥260N.m。外侧箍筋按照两个长短错位U型箍制作，接头处按10d单面搭接焊，焊接要求按《钢筋焊接及验收规范》JGJ182003相关规范标准执行。拉结筋采用单根钢筋两个方向拉结，两端头煨180度弯头。框架柱端头收口主筋按16G101-1-69执行，锚固长度为12d，柱顶钢筋伸入框架梁内≥0.51LabE。

框架柱钢筋安装完成后，支设框架柱模板并浇筑混凝土。混凝土用110型地泵从柱顶开口处按顺序依次浇筑至柱顶，待混凝土达到初凝后，拆除框架柱核心区墙体，并安装钢柱支撑，待第一区段钢柱安装完成后，进行肩梁开洞。同时，一层顶板采用φ150水钻按@1000㎜间距开孔，作为框架梁混凝土浇筑孔。框架梁混凝土浇筑时地泵管直接插入φ150孔内，待孔内混凝土溢出时进行下一个孔内混凝土浇筑，依次按此顺序进行浇筑，待混凝土注满整个框架梁时，用振动棒斜向及时振捣，混凝土振捣间距不得≧1000㎜，混凝土密实下移后再进行二次补浇，同时振捣至混凝土浆液外溢至板面时停止振捣，至此框架梁混凝土浇筑完成，孔内溢出的浆采用木抹搓平，不得高出原地面混凝土。

6 框架柱、框架梁改造过程中的难点及措施

1）框架柱及框架梁、肩梁开洞的过程中，拆除部位定位必须准确，要求采用静力设备对原墙体进行拆除，不得对拆除洞口周边砖墙体造成破坏。

2）框架柱、框架梁施工前，一层地面房心土必须回填完成，以便搭设脚手架。施工前对施工人员进行全面的安全技术交底，以防安全事故发生。

3）为了保证原结构在施工过程中的安全性和稳定性，框架柱、框架梁同时施工的位置必须相隔两个轴线，且框架柱、框架梁拆除的位置应“隔一拆一”，不得连续拆除。

4）在框架柱施工时，需要对框架柱核心区范围内原纵横砖墙及原有扶壁柱进行拆除，拆除宽度350mm，拆除后对原纵横墙削弱严重，需对门洞口、窗洞口过梁进行有效支护；在框架梁施工时，需在纵横墙顶部间隔1m开240mm×梁高×墙厚的肩梁洞口，拆除后需对楼板进行临时支撑。

7 高延性混凝土墙体加固改造施工

7.1 高延性混凝土墙体改造的内容

本次加固以满足抗震设防和建筑物的正常使用要求为主要目标。对部分墙体采用高延性混凝土面层加固。高延性混凝土作为一种新型加固材料，通过本项目的实际应用，其加固效果明显。在砌体结构表面压抹高延性混凝土面层，通过与砌体结构表面优良的粘结性能，使高延性混凝土面层与砌体成为整体，共同受力，并利用其高韧性、高强度（抗拉）、高抗裂性能和高耐损伤能力来提高砌体结构的承载力、延性和抗裂性能，有效改善砌体房屋的整体性。

7.2 高延性混凝土墙体改造的施工工艺及要求

7.2.1 高延性混凝土墙体施工流程

剔除原墙面抹灰层—钢刷清除松动墙体及粉尘—墙体浇水湿润—设置厚度控制灰饼—高延性混凝土抹面施工—浇水保湿养护。

7.2.2 高延性混凝土墙体施工工艺要求

1）基层处理：高延性混凝土施工前要进行基层处理，剔除原表面装饰层，并将砖表面浮沉清理干净，用高压水枪对墙面进行冲洗。

2）高延性混凝土搅拌加料顺序：首先在搅拌机中加入8.8kg水，然后加入一包高延性混凝土母料进行搅拌，待浆体搅拌均匀后逐渐撒入一包辅料专用纤维，加完纤维后搅拌大约5min至纤维分散均匀无结块后停止搅拌。

3）抹面施工：施工前三天应充分润湿墙面，保持压抹前墙面湿润无明水；施工前宜先制作灰饼、分层压抹，每层压抹厚度不宜超过15mm，且前一道面层压抹结束后需进行拉毛处理，在面层初凝前进行下一道施工，前后两道面层施工的时间间隔不宜超过4h；如遇阴阳角部位应一次性连续压抹，不得留施工冷缝。若不能连续压抹时，接茬处应留锯齿状毛茬，连接处不应留于阴阳角部位。

4）浇水保湿养护：施工完工后12h内，进行浇水保湿养护，风速过大的位置宜覆盖塑料保护膜。养护周期不得少于7d，每天不少于4次。