地下车库框架柱局部混凝土离析原因及混凝土置换方案附支撑加固架体验算

地下车库框架柱局部砼离析原因分析及砼置换方案XX【摘要】本文主要介绍了地下室框架柱局部混凝土发生离析后，分析产生离析的原因及处理方案，对以后在炎热的夏季地下室混凝土浇筑及柱混凝土置换方案具有借鉴作用。【关键词】地下室框架柱砼离析炎热气候堵管砼置换标准节支撑1、工程概况地下车库工程为XXXX工程的子项，地下一层，建筑面积为6284.4m2，设计为Ⅰ类防火汽车库。地下车库地基基础为预应力管桩、独立承台、梁式筏板基础，竖向结构为框架及剪力墙结构，三级抗震，地下车库顶板为钢筋混凝土有梁和无梁板结构，混凝土强度等级为C30。2、D2-D轴交D2-9轴框架柱质量缺陷情况（1）发生部位：本工程D2-D轴交D2-9轴框架柱截面尺寸为600*600，柱高4.50m,柱净高3.10m,砼设计强度等级为C30。位置见下图（2）缺陷范围：在工程地下室粉刷完成涂料完成后，发现该柱涂料面有一道水平裂缝，局部打开柱涂料面层后发现混凝土为纯水泥将且强度很低，于是将该柱至下而上逐点检查，发现柱下部700mm以上、柱顶部600mm以下约1800mm高的范围混凝土强度较低，柱上下段混凝土强度较高。情况如下图根据上述情况，业主、监理、施工单位组织人员对周边梁、板、墙柱进行普查，未发现有类似情况，该柱混凝土为个例。3、柱混凝土离析原因分析柱混凝土实体状况为下部400mm高基本为石子，水泥砂浆含量较少，中部900~1000mm高为砂石混合料含砂较多，上部400~500mm高均为水泥粉煤灰浆料，根据以上情况综合分析确定为混凝土离析且水泥粉煤灰浆料强度很低。根据常规施工方法，该柱混凝土净高3m应一次浇筑到顶，不应该出现上下段混凝土强度正常而中段发生离析的现象，同时周边混凝土又正常。经了解当时现场施工员，该段混凝土浇筑过程中曾经发生多次堵管，根据施工记录反映，该段结构施工季节为夏季，气候炎热。地下室混凝土由于采用混凝土地泵向下浇筑，使输送管内产生负压，管内容易从接头处或混凝土入口处吸入空气，造成混凝土堵管。加之在炎热的夏季混凝土浇筑过程中输送管未进行降温覆盖，堵管发生后造成部分混凝土在管中时间过长，在高温及水化热的共同作用下水泥可能被烧坏，从而造成混凝土的离析。施工员及现场操作人员未能及时发现，将该部分混凝土浇如柱中，后期由于地下室光线暗也未能发现。由于该部分柱混凝土发生了严重离析，且强度很低，经三方共同协商确定了混凝土置换方案，对该柱周边混凝土梁板结构进行支撑加固后，凿除柱离析混凝土，安装模板浇筑自密实混凝土，混凝土等级提高到C35。4、柱混凝土置换施工方案柱混凝土置换方案的要点是对柱周边混凝土梁板结构进行支撑加固，控制框架梁的下挠变形。1）柱混凝土置换施工方案的确定：（1）梁板结构进行支撑加固方案：对框架柱四边梁进行支撑加固，采用施工电梯标准节代替扣件式钢管脚手架，下部加垫钢板或工字钢，上部设置调节顶托作为支撑体系，支撑距柱边0.8M，标准节立管为Φ75×4.0钢管，水平横杆间距为0.75M。（2）模板支设加固采用15厚多层胶合板、50×100木方及Φ50×3.0钢管。（3）混凝土浇筑采用自密实混凝土，混凝土等级提高到C35。2）柱混凝土置换施工方案：（1）工艺流程：框架梁底电梯标准节支撑加固架搭设→验收→设置框架梁下挠观测点→定时观测框架梁下挠数据→凿除柱中部离析砼→清理、冲洗→柱模板支设→浇筑柱C35自密实混凝土→凿除置换混凝土浇筑口。（2）框架梁底电梯标准节支撑加固架搭设①加固支撑材料选择：施工电梯标准节单节高度1500mm，主立管为Φ75×4.0钢管，立管中心间距650mm，立管间焊接三道∟75×50×5水平角钢拉杆，拉杆净间距650mm，斜向支撑为Φ25×2.0钢管。支撑架体立管底部采用钢板或工字钢垫设，立管顶部采用Φ40丝杆调节顶托及型钢。②支撑加固平面布置③500×1400框架梁支撑大样④600×1100框架梁支撑大样（3）框架梁底支撑架验收验收是整个流程的重要程序，项目部应组织公司相关部门、建设方、监理方进行验收，验收合格后方可进行下道工序。（4）框架梁下挠观测在置换混凝土柱上段和下段设置框架梁下挠观测点，做好观测点的保护措施，验收合格后混凝土凿除前进行首次观测，观测数值作为基准参照读数。框架梁下挠按D2-8轴~D2-10轴净跨尺寸14000mm的1/200计算约为7mm，下挠控制取值5mm。开始混凝土凿除后每3~4小时观测一次，一旦发现下挠超过控制值应立即停止施工，并进行应急支撑加固。（5）凿除柱离析部分混凝土混凝土采用风镐机械凿除，要求连续凿打，注意纵向受力钢筋的保护，严禁风镐敲打纵向受力钢筋。柱离析部分混凝土应全部凿除掉，凿除完成后柱结合面应清理干净，并组织相关人员进行检查验收，确保柱上下留置段无离析混凝土。（6）柱模板支设施工柱模支设时，在柱一侧应留设混凝土浇筑口，要求高出柱混凝土端不小于100mm，确保后浇筑混凝土与原柱上段接触面密实度。（7）柱自密实混凝土浇筑自密实混凝土采用机械搅拌，混凝土等级比原设计提高到C35，混凝土配合比要严格控制好重量，为提高与原柱混凝土的密实度，混凝土中掺微膨胀剂和自密实外加剂。混凝土浇筑前应用清水冲洗柱模内侧，置换的自密实混凝土分三次浇筑到高度，每次混凝土入模后应用锤子敲打柱模外侧，确保混凝土密实。混凝土浇筑完成后带模养护时间不得少于3天，3天后方可拆除模板，凸出柱面的浇注口混凝土待混凝土强度达到90%方可凿平。5、结束语建筑工程主体结构混凝土质量问题时常发生，该地下室框架柱部分混凝土发生离析，完全属于现场施工管理及技术措施不到位造成的质量事故，从本次事故中我们应该注意以下几点：1）炎热的夏季采用混凝土地泵浇筑时，混凝土输送管应进行覆盖降温，特别是裸露在室外的水平输送管；2）混凝土地泵向下泵送混凝土时，管内容易产生负压，特别是高差较大时，输送管应增加S弯进行减负压，防止堵管；3）框架柱砼置换支撑体系必须进行安全验算并须通过专家论证后方可实施，采用施工电梯标准节进行支撑的加固方案，实际效果很好，经现场观测框架梁的下挠值不到3mm，具有借鉴作用。附：支撑加固架体验算1、编制依据及采用的标准及规范：1）三一街区二期地下车库结构设计施工图2）三一街区二期地下车库工程施工现场实际情况3）《混凝土结构设计规范》GB50010-20024）《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)5）《钢结构设计规范》(GB50017-2003)2、相关技术参数：混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.0；潮湿粘土自重(kN/m3):18.0；施工均布荷载标准值(kN/m2):2.5；3、框架柱受力计算1）D2-8轴~D2-9轴间框架梁受力分析：跨度7400mm①框架梁自重：截面500×1400g1=0.5×1.4×7.4×25×1/2=64.75KN②框架梁两侧梁板恒载：g2=7.4×7.4×0.4×25×1/4×1/2=68.45KNg3=（7.4×3.45×0.2×25×1/4+0.35×0.55×3.45×25）×1/2=24.26KN③框架梁上部覆土恒载：覆土顶标高北侧58.20，南侧57.50g4=7.4×7.4×（57.5-56.6）×18×1/4×1/2+7.4×3.45×（58.2-57.6）×18×1/4×1/2+7.4×0.5×（58.2-57.6）×18×1/2=165.3KN④框架梁上部活荷载：g5=7.4×7.4×2.5×1/4×1/2+7.4×3.45×2.5×1/4×1/2+7.4×0.5×2.5×1/2=29.7KN⑤D2-8轴~D2-9轴间框架梁传给置换柱的总荷载：G1=(g1+g2+g3+g4+g5)×1.2=(64.75+68.45+24.26+165.3+29.7)×1.2=423KN2）D2-9轴~D2-10轴间框架梁受力分析：跨度6000mm①框架梁自重：截面600×1100g1=0.6×1.1×6.0×25×1/2=49.5KN②框架梁两侧梁板恒载：g2=（7.4×6.0×0.2+0.35×0.55×7.4+0.35×0.55×2.85×4）×25×1/4×1/2=35.6KNg3=（6×3.45×0.2×25+0.35×0.55×6×25+0.35×0.55×3.1×25）×1/4×1/2=18.4KN③框架梁上部覆土恒载：覆土顶标高北侧58.20，南侧57.50g4=7.4×6×（57.5-56.6）×18×1/4×1/2+6×3.45×（58.2-57.6）×18×1/4×1/2+6×0.6×（58.2-57.6）×18×1/2=137.3KN④框架梁上部活荷载：g5=7.4×6×2.5×1/4×1/2+6×3.45×2.5×1/4×1/2+6×0.5×2.5×1/2=24.1KN⑤D2-9轴~D2-10轴间框架梁传给置换柱的总荷载：G2=(g1+g2+g3+g4+g5)×1.2=(49.5+35.6+18.4+137.3+24.1)×1.2=295.8KN3）D2-B轴~D2-D轴间框架梁受力分析：跨度3450mm①框架梁自重：截面600×1100g1=0.6×1.1×3.45×25×1/2=28.5KN②框架梁两侧梁板恒载：g2=（7.4×3.45×0.2×25×1/4+0.35×0.55×3.45×25）×1/2=24.26KNg3=（6×3.45×0.2×25+0.35×0.55×6×25+0.35×0.55×3.1×25）×1/4×1/2=18.4KN③框架梁上部覆土恒载：覆土顶标高58.20g4=7.4×3.45×（58.2-57.6）×18×1/4×1/2+6×3.45×（58.2-57.6）×18×1/4×1/2+3.45×0.6×（58.2-57.6）×18×1/2=73.6KN④框架梁上部活荷载：g5=7.4×3.45×2.5×1/4×1/2+6×3.45×2.5×1/4×1/2+3.45×0.6×2.5×1/2=17.0KN⑤D2-8轴~D2-9轴间框架梁传给置换柱的总荷载：G3=(g1+g2+g3+g4+g5)×1.2=(28.5+24.26+18.4+73.6+17)×1.2=194.1KN4）D2-D轴~D2-E轴间框架梁受力分析：跨度7400mm①框架梁自重：截面500×1400g1=0.5×1.4×7.4×25×1/2=64.75KN②框架梁两侧梁板恒载：g2=7.4×7.4×0.4×25×1/4×1/2=68.45KNg3=（7.4×6.0×0.2+0.35×0.55×7.4+0.35×0.55×2.85×4）×25×1/4×1/2=35.6KN③框架梁上部覆土恒载：覆土顶标高57.70g4=[7.4×7.4×18×1/4+7.4×6×18×1/4+7.4×0.5×18]×（57.5-56.6）×1/2=230.8KN④框架梁上部活荷载：g5=7.4×7.4×2.5×1/4×1/2+6×7.4×2.5×1/4×1/2+7.4×0.5×2.5×1/2=36.3KN⑤D2-D轴~D2-E轴间框架梁传给置换柱的总荷载：G4=(g1+g2+g3+g4+g5)×1.2=(64.75+68.45+35.6+230.8+36.3)×1.2=523.1KN5）置换框架柱受力总荷载：G=G1+G2+G3+G4+0.6×0.6×(1.1+0.6)×25=423+295.8+194.1+523.1+15.3=1451.3KN由于该柱上段混凝土强度达到设计要求，梁柱节点保留完整，因此该柱四侧双向的框架梁仍然能贯通受力，在不考虑贯通框架梁承载受力的状况下，将置换框架柱受力总荷载均分到加固支撑系统，需验算加固支撑的承载能力。4、施工电梯标准节加固支撑体系验算1）相关参数：施工电梯标准节的钢管(mm):Φ75×4.0；标准节单节高度（mm）：1500；钢管步距净高（mm）：650；标准节单节自重(KN):16.3支架搭设高度(m):3.40；支架上端顶托伸出长度(m):0.08；钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；2）施工电梯标准节加固支撑体系3）施工电梯标准节承载验算①标准节受力分析单节标准节受力N=G/8=181.4KN标准节单管受力N管=(N+16.3×2)×1/4=53.5KN②标准节钢管稳定性验算立杆的稳定性计算公式:σ=N/(φA)≤[f]其中N----立杆的轴心压力设计值(kN)：N=53.5kN；φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；i----计算立杆的截面回转半径(cm)：i=2.514cm；A----立杆净截面面积(cm2)：A=8.922cm2；σ-----钢管立杆最大应力计算值(N/mm2)；[f]----钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205