抽条式置换混凝土－剪力墙加固技术.pdf

第4 0 卷 第 1 2 期 2 0 1 3 年 l 2月 建筑技术开发 B u d i l d i n g T e c h n i q u e De v e l o p me n t Vo 1 40 No 1 2 De c 2 O1 3 抽 条 式 置换 混凝 土一剪 力墙 加 固技 术 江方文 许庆峰 王胜天 沙芳芳 吕吴辉 ( 1 江苏正方园建设集 团公司， 江苏无锡 2 1 4 0 0 0； 2 江苏新华东建筑装饰工程有限公 司， 江苏无锡 2 1 4 0 6 3 ) 摘 要】 剪力墙混凝土强度不合格， 采用抽条式置换混凝土加固技术。介绍置换设计原理、 支撑架托换及施工要点。该 加固技术简便、 经济， 可提供类似结构加固采用。 关键词】 剪力墙； 加固； 支撑架； 托换 ； 抽条式 【 中图分类号】 T U 7 4 6 3 【 文献标志码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 2 0 0 4 1 工程慨 况 某公 寓楼地 下 1 层地上 1 0层 ， 短 肢剪力墙 结 构。室内装修前经专业检测， 第一单元一层局部剪 力墙等级实测数据未达 C 3 5， 原因是厂家误将不合 格混凝土混杂浇筑度所致 。设计院对结构重新建模 型计算后 ， 要求加固处理， 否则该楼属危房。 2 剪力墙加固方案选择 1 ) 加大截面法 。因用户使用面积减小， 影响橱 房 、 卫生 间及 门窗设施等布置， 建设单位不同意 ， 方 案被否决。 2 ) 双 面双 向粘贴碳纤维补强 。专家评 审认 为， 碳纤维补强不能彻底解决剪力墙 的轴压 比， 也不能 达到原设计要求 。室内粘贴碳 纤维对住户有恐惧 感， 此方案也不可取。 3 ) 抽条式置换混凝 土加固。在保持原结构截面 前提下， 分次抽条凿除不合格混凝土， 用高于原设计 等级混凝土置换 。该方案优点是保持原结构， 不 留 后遗症 ； 施工简单 ， 获专家和原设计师评审通过。 3 托换计设计思路 1 ) 根据设计提 出意见 ， 将拟置换加 固剪力墙绘 制在一层结构平面图上( 见图1 ) 。 2 ) 由设计 院配合建模 ， 计算出抽条式置换施工 工况下 ， 各段墙体底部最大组合荷载 的轴压 比， 即全 楼层恒载+ 一层楼面施工荷载( 恒载+ 一层施工活载) ( 见表 1 ) 。 3 ) 按每段拟置换加固墙体截面积 、 每次凿 除混 凝土墙段长度不超 过 6 0 0 mE， 同时不超过 1 5 墙段 收 稿 日期 ： 2 0 1 30 91 5 作 者简 介 ： 江方文 ( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 湖北天 门人 ， 毕业 于湖北经 济管理 大学 ， 大专学历 ， 工程师 ， 现从事 ： 建筑施 工。 2 0 截面积的原则 ， 确定每段混凝土墙段抽条施工序号。 I r 一 J I 三 、 _ L l l f l r 一厂 1 l l I 7 L 一 1 l l 柬 ， 一 为一层墙体拆除重新浇筑部位 *为一层墙体加固部位 图1 一层剪力墙平面加固 4 ) 在置换 1 5 截面积的墙段条件下 ， ( 按 0 6 轴压 比计算施工条件下可承受的竖向荷载 N ) 采用楼板 钢管支撑方式对楼面荷载进行卸载 ， 减少 剪力墙 的 竖 向荷载。 5 ) 卸载楼层数采用碗扣式钢管支撑 。 4 墙剪力卸载支撑架设计 1 ) 计算全楼层仅恒载+ 一层楼面施工荷载模式 下 ， 一层墙体底部构件最大组合荷载 。计算 每段墙 体 截 面 积 。 每 次 凿 除 混 凝 土 墙 段 宽 度 不 超 过 6 0 0 mm、 且不超过 1 5 墙段墙段截 面积原则 。布置 需置换混凝土墙段的施工段 。计算一层墙体底部置 换施工各工况下剪力墙最大组合荷载 ( 恒载+ 一层施 工活载) 。 2 ) 置换工况下各墙段 的最大组合荷载( 按实 际 混凝土抗压强度) ， 4 5 墙段面积轴压 比， 确定抽条最 大卸载值。 由表 1 可知 ， 在实测混凝土强度 结构仅承受恒 滟 第 4 0卷 江方 文， 等 ： 抽条式置换混凝土一剪力墙加 固技术 第 1 2期 荷载情况下 ， 除编号 7的墙段外 ， 各墙段轴压 比均不 满足 0 6 的设计要求。在同时置换 l 5 截面积墙段条 件下 ， 按减少一层墙体底竖 向荷载理论值， 设计 出钢 管支撑卸载的楼层数( 见表 2 ) 。 表 1 计算结果 剪力墙编号 A ， m m N| k N 混凝土强度等级 l ： 4 5 A N f 4 5 A 4 1 0 0 00 0 0 4 70 3 3 C2 0 9 6 8 o 00 0 0 0 6 1 2 4 0 9 5 5 8 0 0 0 O 3 98 39 C 2 O 96 4 6 40 0 0 0 8 9 4 3 7 4 6 4 90 o 0 O 3 5 98 2 C1 5 7 2 3 9 20 0 0 1 2 7 4 8 7 2 7 5 70 0 0 0 2 6 9 72 C2 5 1 1 9 4 5 60 0 0 04 9 7 O 51 9 5 60 0 0 0 3 8 5 79 C 2 0 9 6 4 4 8 0 o o 0 8 9 7 01 9 1 O 5 60 0 0 O 3 8 6 8 8 C 2 O 9 6 4 4 8 0 0 0 0 8 9 9 5 5 4 l 1 6 6 0 0 0 O 3 l 81 5 C 2 0 96 5 2 8 o o O 0 6 2 7 6 6 3 1 3 5 6 0 o 0 O 3 0 5 6 5 C 2 0 96 4 4 8 0 0 0 0 71 O 6 8 2 1 4 7 6 0 0 0 O 5 8 7 7 2 C 2 0 96 6 0 8 0 o O 1 o o 69 2 2 1 5 6 6 0 0 0 0 3 1 8 9 7 C1 5 72 5 2 8 0 0 O 0 8 3 9 0 41 1 6 5 3 00 0 0 3 6 5 6 2 C2 5 1 1 9 42 4 oo O 0 7 2 4 6 31 l 8 6 2 0o 0 0 5 0 2 0 9 C1 5 7 2 4 9 6 0 H0 0 1 4 0 5 9 4 2 1 9 5 3 0o 0 0 3 7 7 7 2 C1 5 7 2 42 4o0 0 1 2 3 7 2 9 2 0 8 2 00 0 0 4 01 9 6 C2 0 9 6 6 5 600 0 0 6 3 8 2 7 5 表2 计算结果 0 6时 N =0 剪力墙 混凝土 N f NN 卸 载楼 L 1 1 层剪力 m m N| k N ： 4 5 4 6 x f 编号 强度等级 4 5 A k N 层数 墙轴力 k N 45A ， k N 4 1 0 0 0 0 0 0 4 7 0 33 C2 0 9 6 8 0 00 0 0 O61 2 4 0 9 46 0 8 9 5_ 3 L 2 5 5 8 00 0 0 3 9 8 39 C2 0 9 6 4 6 4 0 0 0 0 8 9 4 3 7 4 2 6 7 2 6 l 3l 1 3 L1 0 6 4 9 00 0 0 3 5 98 2 C1 5 7-2 3 920 0 0 1 2 7 4 8 7 2 1 6 9 3 4 1 9 0 4 8 LI O 21 8 4 1 9 5 6 00 0 0 3 8 5 7 9 C2 0 9 6 4 48 0 o 0 0 8 9 7 01 9 2 5 8 0 5 1 2 7 74 LI O 1 0 5 6 000 0 3 8 6 8 8 C2 0 9 6 4 48 0 o o 0 8 9 9 5 5 4 2 5 8 0 5 1 28 83 L1 0 1 l 6 6 000 O 3 1 81 5 C2 O 9 6 5 28 0 0 0 0 6 2 7 6 6 3 3 0 41 -3 1 4 02 L 3 1 3 5 6 0 o 0 0 3 0 5 6 5 C2 0 9 6 4 48 0 0 0 071 0 6 8 2 2 5 8 0 5 4 7 6 L 6 1 5 6 6 0 0 0 0 3 1 8 9 7 C1 5 7 2 5 28 0 0 O 0 8 3 9 0 41 2 2 81 9 08 7 L 8 1 6 5 3 000 0 3 6 5 6 2 C2 5 11 9 4 2 40 0 0 0 7 2 4 6 31 3 0 2 7 4 6 28 8 L 8 1 8 6 2 000 0 5 0 2 0 9 C1 5 7 - 2 4 9 60 0 0 1 4 0 5 9 4 2 2 1 4 2 7 2 8 7 82 L1 0 3 1 0 2 8 1 4 7 6 000 0 5 8 7 7 2 C2 0 9 6 6 08 0 0 0 1 0 0 6 9 2 2 3 5 0 2 1 2 3 7 5 1 L1 0 3 7 5 9 7 1 9 5 3 0 0 0 0 3 7 7 7 2 C1 5 7 2 4 2 4 0 0 0 1 2 3 7 2 9 1 8 31 7 1 9 4 55 LI O 2 3 5 5 9 2 0 8 2 0Oo o 4 Ol 9 6 C2 O 9 6 6 5 6O o o 0 6 3 8 2 7 5 3 7 7 8 6 2 41 L 3 3 ) 卸载支撑架设计 支撑架采用碗 口式钢管搭设 ， 搭设 范 围为地下 室底板面至十层楼板面 ， 即总共搭设 1 1 层 。其 中： 地 下 1层 及 地 上 1层 ， 立 杆 纵 横 间 距 6 0 0 m m 6 0 0 mm， 步距 6 0 0 mm， 属加 强型支撑 ； 地上 2 5 层 ， 立杆纵横间距 9 0 0 m m9 0 0 mm， 步距 1 2 0 0 mm， 属 次强型支撑 ； 地上 6 1 0 层 ， 立杆纵横 间距 9 0 0 mm 9 0 0 m m， 步距 1 8 0 0 m m， 属普通型支 撑 。加强型立 杆顶部采用可调托座 ， 立杆上下均用 5 0 mm厚木方 垫 紧。 4 ) 立杆强度验算 地上 1 层( 立杆纵横问距6 0 0 m m6 0 0 m m， 步距 6 0 0 ram) 。 a ) 楼面荷载值 q 板=O 1 225 1 2= 3 6 k N m q 墙=2 91 0 0 2 2 5 5x1 2 +0 6= 2 9 5 8 k N m g =2 1 4=2 8 kN m Zq = 3 0 2 2 k N m ( 注： 地上一 层钢管 荷载忽略 不计 ) 21 第 1 2 期 江方文 ， 等 ： 抽 条式置换 混凝土一剪力墙加 固技术 第 4 0卷 4根 钢 管 所 受 承 载 力 ： 3 0 2 2 k N m ( 0 6 X 0 6 ) =1 0 8 7 9 k N 1 根钢管所受承载力 ： 1 0 8 7 9 k N +4=2 7 1 9 8 k N b ) 立杆稳定性验算 2 o= h=1 1 5 5 1 50 6= 1 0 3 9 5 1T I A=f i = 1 0 3 9 5 1 5 8=6 5 7 9 查表 西=0 7 9 5 l v = f b A = 2 0 5 MP a x O 7 9 5 x 4 8 9 m m = 7 9 6 9 k N 2 7 1 9 8 k N满足要求。 地下 1 层( 立杆纵横间距6 0 0 m m6 0 0 m m， 步距 6 0 0 mm) 由于该层立杆纵横间距和步距均同地上 1 层， 且 减少一层墙荷载， 故无需再验算 。 地上2 5 层 ： 按2 层验算偏安全( 立杆纵横间 距 9 0 0 m m9 0 0 mm， 步距 1 2 0 0 mm) a ) 楼面荷载值 为方便计算参照 扣件式钢 管满堂支撑架每米 结构 自重标准值 ( J G J 1 3 0 2 0 1 1 表 A 0 3 ) 表， 立杆纵 横 间距 9 0 0 mr n X 9 0 0 m m， 步 距 1 2 0 0 mm ， 每 层钢 管 荷 重标 准值 q=2 7 8 k N x O 1 7 1 6 k N m=0 4 7 7 k N， 则 ： q k=0 4 7 7 k N + ( O 9 x O 9 ) x 1 2=0 7 0 7 k N m q =0 1 2 X 2 59层 1 2=3 2 4 k N m 。 g =2 1 4=2 8 kN m q ：3 5 9 k N m2 4 根钢管所受承载力 ： 3 5 9 k N m ( 0 90 9 ) = 2 9 0 8 k N 1 根钢管所受承载力 ： 2 9 0 8 k N4=7 2 7 k N b ) 立杆稳定性验算 ： = h：1 1 5 5 1 5 1 2=2 0 79 m A=Z i = 2 0 7 9 1 5 8 = 1 3 1 5 8 查表 西= 0 3 9 = l厂X( = 2 0 5 x 0 3 9 x 4 8 9 =3 9 0 9 k N7 2 7 k N 满足要求。 地上6 1 0 层： 按6 层验算偏安全( 立杆纵横间 距 9 0 0 mm x 9 0 0 m m， 步距 1 8 0 0 mm) a) 楼面荷载值 为方便计算参照 扣件式钢管满堂支撑架每米 结构自重标准值 ( J G J 1 3 0 2 0 1 1 表A 0 3 ) 表 立杆纵 横间距 9 0 0 mm x 9 0 0 m m， 步距 1 8 0 0 m m， 每层钢管荷 重标准值 q = 2 7 8 k N x O 1 4 1 2 k N m= 0 3 9 2 5 k N ， 则 ： q =0 3 9 2 5 k N + ( O 9 x O 9 ) 1 2=0 5 8 1 k N m q =0 1 2x 25 x5 x1 2= 1 8 k N m 22 g =2 X 1 4=2 8 k N m g = 2 1 3 8 k N m 一 4根 钢 管 所 受 承 载 力 ： 2 1 3 8 k N m ( 0 9 0 9 ) =1 7 3 2 k N 1 根钢管所受承载力 ： l 7 3 2 k N + 4=4 3 3 k N b ) 立杆稳定性验算 ： f 0 ： h=1 1 5 5 1 5 X 1 8 =3 1 1 8 5 m A=Z 。 3 1 1 8 5 1 5 8 = 1 9 7 3 7 查表 = 0 1 8 5 N= fx 4 , A = 2 0 5 MP a x O 1 8 5 x 4 8 9 mm = 1 8 5 4 k N 4 3 3 k N 满足要求。 注： 1 ) 在一层顶混凝土梁下也需设钢管支撑， 其立 杆纵 横间距 同相邻 楼板 ( 仅 卸载本层 混凝 土梁荷 载 ) 。 2 ) 所有钢管支撑全部搭设完毕后 ， 方可抽条置 换混凝土。 3 ) 需置换区混凝土采用人工 电镐凿 除 ， 不得破 坏原 结构 内钢筋 ； 将 混凝 土块凿 除干净后 再支模 板 ， C 4 0自密式混凝土浇筑 。 4 ) 混凝土并养护达到设计强度后拆模 ， 再置换 下一条带墙体。 5 抽条式置换施工技术 施工程序 ： 卸载支撑架一施工段 编号划分一第 一 次抽条凿除一清除混凝土一整理墙 内钢筋及预埋 管线一隐蔽验收一模板施工一混凝土灌注一养护一 拆模一第二次抽条凿除一重复施工程序一检测验收 1 ) 置换原则 ： “ 先托后换” 、 “ 先易后难” 、 “ 先点后 面” 。 “ 先托后换” 即上部楼面荷载采用满堂支撑卸 载“ 托住 ” 。 “ 先点后面” 即分段施工， 剪力墙 暗柱最后 置换 。 为施工布序 - 为模板支撑范围，自地下室顶板至九层楼板底 图2 一层剪力墙置换布序 2 ) 按流水施工程序 ， 图2 所示 ， 按标出各施工段 编号 ， 同批次抽条凿除置换相同编号的 Q 面 三嘲 一 T 丰 一 十 干 第 4 0 卷 江方文 ， 等 ： 抽条式置换混凝土一剪力墙加 固技术 第 1 2期 墙体。即一， 保证每段墙体每次 同时置换的混凝土体积最多不超过 1 4 ( 见图2 ) 。 3 ) 抽条式分期 、 分批置换 ， 当先置换混凝土强度 等级达到原设计等级 C 3 5 及 以上时 ， 再进行第二次 抽条或前后条拼接。 4 ) 墙体浇筑混凝土时 ， 模板上 口做 V形槽 ， 2 层 楼板 面浇筑 口， 用 间隔钻孔 ( 孔径 1 5 02 0 0 mm) ， C 4 0自密式混凝土灌注 ( 见图3 ) 。 楼板开 L 1 5 o 2 0 0 ，每段墙体开一个 c e X l 模板及支撑 1 u 些 = = 嗵 啮 需浇筑 自密实 l 混凝土墙段 I 一层楼板 l j 墙厚 图3 墙体混凝土浇筑示意 5 ) 第二次抽条置换前 ， 先拆除已置换混凝土墙 体模板， 检测墙体表面平直度。将不密实处及周围 5 0 m m范围内混凝土剔除、 凿毛修补； 前后两段墙体 接缝处应平整 、 密实 。如接缝处有涨模应立 即凿 除， 后采用 J 4 0 修补砂浆抹平。如发现有浇筑不密实或 接缝不紧密现象， 需采用 C 4 0 灌浆料修补填实( 见图 4 ) 。 6 ) 边缘部位松散、 不密实的混凝土剔除， 使边缘 部位沿墙高成锯齿形 ， 以利新 旧混凝 土结合 。做法 见 图 4 。 抽条宽度 图4 前后片置换混凝土搭接做法示意 7 ) 局部剪力墙混凝土强度降低较多， 支撑到十 层楼面板底时 ， 理论上仍无法满足墙体轴压 比 0 6 的 允许值， 故该部位剪力墙混凝土墙体放在最后进行 置换 ， 以利用周围达到C 3 5 混凝土墙体和楼板的刚 度 ， 对该节点形成制约。以 1 8 节点 为例 ， 按 C 3 0 混 凝土抗剪 、 抗拉强度( 1 4 3 MP a ) 计算 ， L 1 一L 1 0 层楼板 刚度为： 1 2 0 x 2 1 0 0 2 x 1 4 3 1 0 = 7 2 0 7 k N3 1 0 2 8 k N， 表明其楼板自身已能承受当上部荷载向下位移。说 明后期置换 ， 托换风险已降低， 加固速度可加快( 凿 除混凝土墙段可适当放宽) 。 6 置换混凝土施工要点 1 ) 置换混凝土强度等级C 4 0 高强度加固料为 自 流混凝土 。灌注时无需机械振捣 ， 确保成型后混凝 土强度等级达到C 3 5 。 2 ) 置换混凝土部位剪力墙两侧楼下搭设支撑卸 载 ， 采用碗扣式 4 8 mm3 0 m m钢管， 地下室及一 层立杆纵横档距 6 0 0 m m6 0 0 mm， 步距 1 2 0 0 mm， 立杆顶部采用可调托， 下部采用可调支座 ， 5 0 mm厚 木方垫实。 3 ) 抽条施应先沿墙身一侧纵 向凿 出一条槽 ， 以 露出墙 内钢筋为宜 ， 但不得破坏钢筋 ， 用于探测墙 内 受力钢筋位置 。 4 ) 采用芯机取芯 ， 结合人工凿除剪力墙及两侧 暗柱内混凝 土 ， 严禁大锤敲击， 清除原结构混凝土表 面酥松层 、 浮浆 、 油污 、 杂质 ； 凿除后应将扰动 、 移位 钢筋和管线修复。 5 ) 安模板 ： 安装模板前要检查模板及其支架 刚 度和稳定性 ， 设对拉螺杆确保抗侧力 。浇筑混凝土 加 固料前 ， 木模板应先浇水湿润且模板 内没有积水 ， 模板与混凝土接触面清理干净并涂刷隔离剂。 6 ) 浇混凝土 ： 混凝土加 固料现场按 比例配置 ， 浇 注混凝土时钢筋骨架一旦变形或移位应及时纠正 ， 浇注混凝 土时应连续进行 ， 自流混凝土边浇注边敲 击模板 ， 验证混凝土是否灌密实。每次应连续浇注 ， 时间不超过混凝土初凝时间。 7 ) 养护 ： 注混凝土 1 2 h以内对混凝土加 以覆盖 、 浇水，能保湿养护不少于7 h 。 8 ) 模板拆 除 ： 模拆 除时混凝土强度要保证其表 面及棱角不受损伤 ， 拆除后模板和支架应分散堆放 并及时清运 。 9 ) 检测 ： 不合格剪力墙置换加 固后 ， 有专业检测 机构进行检测 ， 出具书面报告给设计院。 7结语 该公寓楼采用抽条式加 固后 ， 经原 检测机构复 检， 剪力墙混凝土强度等级均达到C 3 5 以上 夕 表未 见加固痕迹， 室内装修正常开展。由于未采用专业 材料f 碳纤 维或粘钢) ， 节约加 固费用 2 5 ； 难度不高 ， 由土建人员完成任务。该抽条式加固技术对类似承 载墙加固可供借鉴和参考。