浅说深圳某工业厂房的加固施工

浅说深圳宝安71区标准工业厂房的加固施工中国一冶深圳南方公司金小波深圳市宝安区第71区原深圳市某房地产开发公司的标准工业厂房始建于1992年，位于深圳市宝安区北面第71区，建筑结构为钢筋混凝土框架结构，共5层，厂房层高4.2m，主跨度7m，柱距5m，面积约为10000m2;基础为独立钢筋混凝土承台基础。该厂房因原施工过程的原因，厂房在使用中出现多方面的严重质问题；致使厂房于1995年被质量监督站鉴定为C级加固后可使用危房，并在同年予以封闭停止使用。经过业主、设计院和质量监督站等部门对厂房结构进行鉴定；决定对厂房进行托换、增设砼复合梁及柱结构包固等加固处理。下面就整个厂房的加固施工的过程及加固效果陈述如下：厂房存在的质量问题的简介：地基及基础：整个厂房地基下沉量超出设计允许范围，局部区域（楼梯间等部位）出现不均匀下沉。承台基础砼强度严重不足；根据现场实际抽芯检查，砼平均强度值仅为设计强度的89%。框架柱、梁的缺陷：架柱表面砼碳化严重，局部区域剥落；其砼强度抽芯检查平均值为设计强度的84%。框架梁表面除同柱面剥落外，还存在漏筋、梁面开裂（局部出现贯通式裂缝，裂缝宽度达0.1~0.5mm）；钢筋严重锈蚀，且梁箍筋间距远大于设计值（设计间距为150mm，实际现场实测为190~260mm）；现场实测完架梁主筋的保护层达到40~60mm。框架梁实际抽芯检查的砼强度平均值为设计强度的92%。楼板结构问题：砼表面剥落、漏筋、钢筋严重锈蚀；经现场核查，砼含盐量远超出国家规范的允许范围，即砼所用材料的砂为未经处理的海砂。其它质量问题：楼梯间及部分墙面开裂，卫生间及厨房地坪、墙根部处结构层（楼板）渗漏。结构的设计加固方案和质量问题的处理方法：地基及基础的托换加固方案：因厂房产生过大的沉降和局部不均匀沉降，明显属于基础支承面积不足而导致结构局部开裂，故设计处理方案拟采取基础扩大的托换方法；即采用沿基础底面整个周边扩边加固。具体处理方法：挖开基础周边土层将基础周边下卧土层进行夯实处理；同时将原有砼凿毛和清洗干净及沿周边钻孔布置植锚钢筋，并用环氧树脂填孔粘接；然后支模浇灌较原基础高一个级别的砼（如下图示）。基础扩大托换加固方案图框架柱、梁的加固：框架柱的设计加固方法：采用湿式外包钢加固；外包选用75号角钢，缀板选用40×4mm扁钢（间距400mm）。加固柱的外包角钢贯穿每个楼层，中间不得断开（采用焊接连接），中部采用在柱面植锚（环氧胶泥）钢筋与角钢焊接；角钢下端伸到基础顶面，上端采用柱帽（U型钢筋）与角钢焊接（见下图示）。包箍外侧采用喷射细石砼和乳胶砂浆封闭（细石砼厚度50mm，砂浆厚度10~15mm）。柱底加固楼板间柱加固柱顶加固框架梁的设计加固方法：采用三面外包钢筋混凝土加固（加固梁受拉区）；梁加固主筋两端采用环氧胶泥植锚入原柱结构内（锚固深度不小于120mm），中部按500mm间距采用钢筋或钢板条将加固主筋与原梁主筋焊接连接；梁底部砼采用支模灌注，侧面砼采用喷射细石砼（细石砼厚度50mm，外层砂浆厚度10~15mm）。梁加固箍筋加固主筋点焊成网状（见下图示）。梁加固方案图楼板结构问题的加固方案：楼板底部加固钢筋两端植锚入梁砼内，环氧锚固深度不小于80mm；中部采用M8的膨胀螺栓按双向500mm间距固定钢筋网。板底部采用喷射细石砼（细石砼厚度50mm，外层砂浆厚度10mm）。其它质量问题的处理方法：裂缝的修复方案：梁、板加固施工前，首先对裂缝进行环氧胶液（泥）修复处理；对于裂缝宽度大于0.2mm的区域进行环氧灌浆粘接，外部采用环氧胶泥压缝；对于小于0.2mm的裂缝采取环氧胶泥压缝处理。墙面裂缝处采取沿裂缝方向按250~300mm间距作拉条（钢板及螺栓）加固后采取密封压力灌浆处理。厨房及卫生间渗漏处除按板裂缝处理外，并在其结构基层进行涂刷防水胶处理。加固施工方案的选定及实施效果：因厂房产生过大的沉降和局部不均匀沉降，明显属于基础支承面积不足而导致结构局部开裂；故整个厂房结构加固的程序为：开挖土方及基底夯实——基础扩大托换——框架梁底临时支固——柱包箍加固——梁、板裂缝处理——框架梁加固——板加固——其它质量问题处理。地基及基础的托换加固施工作业方案：施工程序：开挖基础周边土层——基底夯实处理——原基础周边砼凿开（毛）——帮焊（或环氧粘接植筋）钢筋——涂刷砼界面剂——支模板浇灌砼（注：浇灌砼应在柱包箍角钢埋入基础内后进行）。基础周边土方开挖后，采用立式振动夯对原有基底下卧土层进行夯实处理；同时采用了环刀法对处理土层进行了检验，均符合设计要求。对基础砼表面进行全面凿毛，剔除了原松散和严重碳化的砼层，并将原砼表面清洗干净；为确保尽量不损伤原基础结构，施工方经与设计院商定将原设计的凿开基础底边槽帮焊钢筋为环氧砂浆植锚钢筋。在原砼充分湿润后，均匀涂刷在原砼凿毛面的表面涂刷砼界面剂；砼界面剂采用525#普通硅酸盐水泥掺10%的建筑乳胶。托换所用砼的强度比原设计砼高出一个级别。砼的塌落度选用40~60mm，浇灌后采用塑料薄膜全覆盖式养护。框架柱、梁的加固：整个施工顺序按楼层由下而上进行操作。框架柱的加固程序：框架柱周边梁临时支固——凿除柱、梁面松散及碳化的砼并凿毛砼面——柱包箍或钢筋安装——挂钢丝网活梁底支模——湿水——涂刷砼界面剂——喷射（浇灌）细石砼——砂浆罩面。临时支撑采用可调式钢管支撑，钢支撑间距为1200mm，支撑底部采用木楔楔紧，钢支撑底面垫木板或槽钢。凿开柱根部的每个楼层面时，不得断开楼板钢筋并将其与角钢焊接；柱面松散及碳化的砼应全面凿除至坚硬的砼结构层；同时，在柱面环氧植锚固定角钢和梁加固的钢筋。梁加固主筋钢筋植锚和焊接应从一端起按顺序操作，以减少钢筋的热变形量；必要时，在环锚处达到强度后采用拉码预张钢筋；使其在复合梁内更好的起到受力作用。安装柱包箍钢结构的角钢下端伸到基础顶面，上端采用柱帽（U型钢筋）与角钢焊接。包箍钢结构组装按工艺要求的次序进行，连接表面及焊缝每边30-50mm范围内的铁锈，毛刺和油污等必须清除干净；必须考虑预放出焊接收缩量及齐头、加工的余量。为减少变形和钢箍能有效地箍紧柱面，采取矫正夹具及卡兰拉紧器或铁楔子夹具，把包箍钢结构的角钢夹起定位，进行对称焊接且角钢连接的节点板，应先小件组焊，矫正后再定位大组装。梁底支模采取双面倒梯形型方式，由梁两侧灌注半自流式砼；待砼终凝后（24小时后）拆除侧模，用扁钻轻轻地剔除多余的砼（如下图）。梁底板加固施工方案图包箍及梁外侧挂钢丝网、充分湿润及刷砼界面剂后，采用喷射细石砼和乳胶砂浆封闭（细石砼厚度50mm，砂浆厚度10~15mm）。喷射砼采用干式喷射，选用75KVA的空压式喷浆机。水泥与集料的质量比为1：4~1：4.5，砂率45~55%，水灰比0.4~0.45，外加剂由试验确定。施工前应进行试喷，调整回弹量、确定配合比及施工操作程序。混合料应随拌随用；未掺外加剂时，存放时间不应超过2小时；掺外加剂时，存放时间不应超过20分钟。混合料应注意防止雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷浆机前必须过筛。喷射砼施工应由下而上进行，喷层厚度应均匀。开始时，应先送风，后开机，再给料；结束时，应待料喷完后，再关机。喷射时应减小喷头到受喷坡面的距离，调节喷射角度，确保钢丝网与岩石面间砼的密实性；同时要保证砼表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。砼养护：用普通硅酸盐水泥时，养护时间不少于10天；用矿渣硅酸盐或火山灰硅酸盐水泥时，养护时间不少于14天。喷射回弹物，不能作为下批配料；以免影响喷射砼质量。楼板结构的加固：楼板结构底部首先凿除砼面松散及碳化的砼应全面凿除至坚硬的砼结构层；除去原有板钢筋的锈斑及污垢等。在板底按双向间距500mm（按梅花形布置）安装固定板加固钢筋的膨胀螺栓或钢卡钉；在梁板交界处钻孔环氧植锚钢筋或将板钢筋锚入梁加固层内。充分湿润板底面，涂刷砼界面剂及挂钢丝网后同梁侧一道喷射细石砼及砂浆抹面。其它质量问题的处理：梁板裂缝处理：对裂缝进行环氧胶液（泥）修复处理；对于裂缝宽度大于0.2mm的区域进行环氧灌浆粘接，外部采用环氧胶泥压缝；即首先沿裂缝方向剔出40~60mm的“V”形槽，清通裂缝并保持干燥，埋设压浆管（按250~300mm间距）后用环氧胶泥压封；待环氧胶泥达到强度后，对裂缝进行环氧液压浆修补处理。对于小于0.2mm的裂缝采取环氧胶泥压缝处理；即沿裂缝方向剔出40~60mm的“V”形槽，并保持干燥，然用环氧胶泥压封。楼面防水处理：厨房及卫生间楼板及墙根部渗漏处按梁板裂缝修补的方法处理。对于墙根部采取常用的五层抹灰法进行防水处理；对于楼面在其结构基层进行涂刷防水胶或防水砂浆处理。墙面裂缝处采取沿裂缝方向按250~300mm间距作拉条（钢板及螺栓）加固后采取密封压力灌浆处理；钢板选用—3×35mm，螺栓选用M10穿墙对夹式螺栓。裂缝采用高强度快硬水泥浆；其压浆方法同环氧压浆工艺。楼层柱实体偏差的加固处理：在二~三层柱加固施工中发现部分楼层柱发生错位（最大错位70mm）；为确保结构的安全，施工方与设计院商定采取了扩大柱截面的绑柱处理方案；即柱错位的底层（至基础根部）柱的侧面按200mm间距（呈梅花形布置）植锚钢筋桩，绑焊钢筋（主筋锚入承台基础内）后支模浇灌砼处理。施工方案的实施效果：在施工过程中，由质量监督站对环氧胶泥进行了强度鉴定，其强度大于50Mpa；通过实体试验，锚固强度值均超出设计的安全储备。喷射砼及灌注砼强度经实体抽芯检查均达到设计要求。整个楼层加固完成后，在第二、三层楼板面按照满载和半跨堆载进行了堆载试验，堆载时间为7天，堆压荷载为5000N/m2。经现场采用千分仪和热敏电阻变形监测：中最大挠度为0.233mm/7