东营市某办公楼加固工程中置换混凝土技术的应用探讨分析

1、 东营市某办公楼加固工程中置换混凝土技术的应用探讨 朱小路 杨洪涛摘 要：置换混凝土加固法是一项非常危险的施工过程，因 此加固施工前应对施工安全进行评估。若施工对结构或构件的受力或安全有影响，应对其结构或构件在施工全过程中的承载状态进行验算，以便制定合理的施工方案。对影响结构安全的构件应有专门的监测方案和应急处理措施。一、工程概况东营市某办公楼为框架结构，地上八层，地下一层，于1996年建成并投入使用。因本工程列入2018年度既有公共建筑节能改造项目，故进行检测鉴定及加固设计。本工程未涉及功能性变化，但对原有建筑结构进行检测鉴定发现主楼三层部分混凝土构件存在顺筋裂缝，裂缝周边伴随出现钢筋锈迹，

2、同时存在混凝土脱落及钢筋严重锈蚀现象。依据建筑结构检测技术标准GB/T50344-2004、回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011及钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程DB37/T2368-2013，现场采用回弹法对部分混凝土构件强度进行随机抽查检测，并选择部分回弹构件采用钻芯法进行混凝土强度验证，检测结果均满足原设计要求。依据建筑结构检测技术标准GB/T50344-2004附录C及现场实际情况，现场选取多处混凝土构件对其氯离子含量进行测定，检测结果如下：2、混凝土中胶凝材料与砂浆的质量比由混凝土配合比确定。经分析，钢筋混凝土构件氯离子含量检测值超过规范限值要求，存在的顺筋裂缝及

3、钢筋锈蚀现象由氯离子引起的钢筋锈蚀及潮湿环境下水和氧的反复作用共同造成的。故建议对混凝土进行置换处理，其钢筋应根据锈蚀情况采取除锈、加筋等处理措施。二、置换混凝土方案根据鉴定结论及建议，本工程主楼西侧部分三层进行整体梁板柱置换。梁板柱截面及配筋按整体建模计算取值，框架柱置换完成后按柱外粘角钢法进行节点加强。梁板采用静力切割方式拆除，框架柱做好稳定支撑后，也采用静力切割。支撑平面布置图如下：根据鉴定结论及现场勘察情况，最终确认图中阴影部分梁及所围区域楼板须整体置换，布置支撑部分10根框架柱须整体置换。经方案论证，确定合适的施工顺序，大体分两个阶段进行置换施工。第一阶段施工15轴左侧部分，第二阶段

4、施工15轴右侧部分。15轴左侧部分施工时，先拆除梁板，再做竖向支撑，然后静力拆除框架柱。框架柱的置换分两部分，先置换图中1号柱，待1号柱混凝土强度达到80%时，四根框架柱支撑同步卸载，卸载过程前后均应进行沉降观测。卸载完成，若未出现较大变形，则同样方法置换2号柱。框架柱完成后，同时施工梁板。第一阶段的施工为第二阶段的施工提供最有效的经验，在总结第一阶段施工经验的基础上，按同样的施工顺序一次性完成第二阶段的施工。根据建模计算，读取三层置换部位框架柱单柱轴力标准值最大值约2547kN，最小值约437kN。经方案论证，框架柱采用竖向钢管支撑方式，置换处上下端各做一个混凝土扩大头。具体方案简图如下：混

5、凝土扩大头尺寸在原柱截面扩大单面外接300mm，高度600mm，配筋按计算取值。竖向支撑由四根219X14无缝钢管（Q235）组成，按强度和稳定性两步进行计算。计算结果如下：经查表，219X14截面特性：A=9016mm2，i=72.6mm，另N取764kN，l0取4000mm。构件强度计算最大应力：N/A=764X103/9016=84.74N/mm22，構件强度验算满足要求。构件整体稳定计算最大应力： b类，=l0/i=4000/72.6=55.1，/k=55.1，查表=0.852，N/A=764X103/0.852X9016=99.46N/mm22，构件稳定性验算满足要求;构件局部稳定验

6、算：外径与壁厚之比D/T=15.64 容许外径与壁厚之比D/T=90。经计算，单根框架柱由四根219X14无缝钢管支撑满足竖向承载要求。三、施工过程根据设计方案，先将二至四层墙体全部拆除，然后在二层原有梁下及四层原有梁上位置新作混凝土扩大头，扩大头采用高强无收缩灌浆料浇筑，截面及配筋按设计图纸，施工现场情况如下：混凝土扩大头浇筑完成，经回弹，达到设计强度后，单柱采用四个千斤顶（100吨机械千斤顶）进行支顶，其中1号柱顶升高度如下：现场施工情况如下：经回弹，混凝土强度等级达到设计强度80%后，对1号柱四套千斤顶进行同步卸载、拆除。拆除后进行沉降观测，节点回落1.16mm，累计高度顶升0.67mm

7、，整体结构处于稳定状态，尺寸偏差满足建筑结构加固工程施工质量验收规范GB50550-2010的要求。置换混凝土取得阶段性成功。按预先制定的施工技术方案，历时55天，顺利地完成了所有的置换任务。混凝土的置换过程中还制定了可靠的施工质量安全措施及应急预案。从组织、制度、检测及技术等方面都做了充分的施工组织方案，以确保工程的顺利实施。经过施工完成后两个月内沉降观测，结构整体沉降稳定，未发现其它安全隐患。四、结束语置换混凝土技术要点：（一）理想的置换是零应力（或低应力）状态下的置换，即完全卸荷置换，因此，置换前应对被置换的构件进行卸荷。卸荷方法有直接卸荷和支顶卸荷。（二）在卸荷状态下将质量低劣的混凝土

8、或缺陷混凝土彻底剔凿干净或整体切除。对于外观质量完好的低强混凝土，除特殊情况外，一般仅置换受压区混凝土。但为恢复或提高结构应有的耐久性，可用高强度树脂砂浆对其余部分进行抹面封闭处理。（三）用于置换的新混凝土，流动性应大，强度等级应比原混凝土提高一级，且不小于C25。置换混凝土应采用膨胀混凝土;当体量较小时，应采用细石膨胀混凝土、高强度灌浆料或环氧砂浆等。为增强置换混凝土与原基材混凝土的结合能力，结合面应涂刷环氧树脂或混凝土界面剂一道，并在环氧树脂或界面剂初凝前浇筑完置换混凝土。对于要求较高或剪应力较大的结合面，尚应置入一定的L型或U型锚筋。（四）整体置换混凝土，接合面处应保留部分原有钢筋（尽量满足锚固长度），置换结束后，连接较弱的结合面处应另采取其它加强措施进行补强。本工程采用置换混凝土