多种加固技术在某文物保护围墙工程中的应用

周 瑾 袁满意 刘承斌

(1.浙江勤信资产评估公司，浙江 杭州 310013;2.浙江大学土木系，浙江 杭州 310058)

0 引言

20世纪90年代中期以来，房屋质量的检测和鉴定变得越来越重要，特别对一些重要的历史性建筑、有纪念意义的建筑需要进行保护和修缮时，应对结构进行鉴定和加固。现在一般的加固方法不管是理论还是施工工艺都已经比较成熟，但都局限于加固范围为结构局部或单一工艺的加固，而对各种加固技术的综合应用则不多见。

本文结合杭州某文物围墙加固工程介绍了各种加固技术的综合应用。

1 工程概况

该古建筑建于民国初年，具体时间不详，按照杭州市新一轮规划建设，需要拆除重建，同时为了街道景观规划需要，保留该古建筑所属北侧及西侧墙体，北侧墙长37 m，平均高度为11.4 m，西侧墙长44 m，平均高度为12.8 m。在对两道墙进行保护的同时，在东南侧新建商品房住宅，最近处不足1 m，其基坑施工扰动对墙体的不利影响可想而知，加上墙体原有屋架及横梁支撑拆除，剩下结构作为独立墙体，墙体的受力增加了许多不利因素，另外考虑到所用建筑材料经过多年的风雨侵蚀，其力学性能不容乐观。该街道属于闹市区，人流量较大，既要考虑到施工的安全，又要考虑到不妨碍人流的通行，施工难度很大。针对两道墙在原建筑拆除和新建筑建造过程的结构安全性，进行详细复核，并提出了临时加固和永久加固的具体措施。

2 受力分析

从测绘的有限图纸资料及现场勘测结果来看，两堵独立墙体的高厚比远远超出了砌体规范的限定值，而且建造的年代久远，有100年的历史，超出了设计寿命，建筑材料力学性能指标低，从外观上看，北侧墙体有明显倾斜，基础资料不详。围墙外侧为马路，内侧最近处距离1 m则是开挖深基坑，建造住宅，所以难度可想而知。

从作用的荷载来看，墙体承受的荷载主要为水平作用的风荷载，杭州地区风荷载标准值为0.4 kN/m2，考虑到墙体迎风面较大，两道墙体的水平荷载值将会非常大，加上如果基坑施工造成地基沉降，将会给墙体和人员安全造成严重的后果。

3 加固设计

鉴于整个施工工程的复杂性，笔者提出了临时性加固措施和永久性加固措施，具体如下:

临时性加固措施，采用混凝土框架结构形式对保留墙体进行支撑保护，要求在整个拆、改建施工过程中起到对保留墙体的保护作用，防止墙体遭受损坏。

永久性加固措施，根据现状调查的情况，选择合适的手段对保留墙体进行加固，提高其整体性、承载能力以及耐久性，由于墙外侧面需要保留，加固措施拟在内侧面上实施，同时在保留墙体与新结构间设置足够的拉结措施，以加强保留墙体与新结构间的连接，确保保留墙体的整体稳定性。

3.1 基础加固设计

考虑到基础不详，我们对其进行局部开挖，结果发现为简单的条形基础，宽度为400 mm左右，混凝土强度未知，内部未设置钢筋，为了安全起见，我们沿着墙体整体浇筑宽度为2 m的混凝土基础，同时将混凝土基础用深锚杆固定在地面上，保证混凝土框架具有足够的稳定性。

在不破坏原基础的情况下，北侧墙外侧地面开挖，沿长度方向布置300 mm厚的混凝土基础，横向配筋16@85，纵向8@200。基础地面以下在混凝土反力架立柱位置设置9.7 m深的土层锚杆，锚杆采用φ32，水泥砂浆强度采用M25(见图1)。由于土层强度不够，需要高压喷射注浆法进行灌浆加固，施工顺序为机具就位、灌入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗等，使其摩擦力达到20 kPa。

图1 锚杆及地梁示意图

3.2 混凝土支架加固设计

沿两堵立面墙适当位置各布置10个混凝土支架，按高度分3段，内部设置实心砖，保证其水平刚度。混凝土立柱截面选用300×300，横梁截面选用300×300，相邻钢架间通过角钢相连，设置到横梁的支撑，加强刚度，拉接杆穿过墙体窗户两端用螺栓固定(见图2)。

图2 框架截面及拉杆示意图

3.3 墙体加固设计

墙体采用在内侧单面布置钢筋网砂浆面层加固，水泥砂浆层厚度为30 mm，砂浆强度采用M20，钢筋网采用φ6@300。钢筋网可用φ4 mm，U形钢筋按600 mm×600 mm间距布置钉入墙内与墙体固定，纵向钢筋应伸入地面以下，并插入混凝土基础(见图3)。为保证水泥砂浆能与原砌体可靠的粘结，施工时应将原墙面的粉刷层铲去，凿缝剔深10 mm，用钢刷将墙面刷净，并洒水湿润。

图3 钢丝网加固墙体示意图

为提高底层大开间部分墙体的竖向承载力与抗侧力能力，拟采用外包角钢加固保留墙体的砖柱(墙段)。一般做法:先将砖柱四角粉刷层铲除，洗刷干净，在砖柱角表面抹一层10 mm厚水泥砂浆找平，将角钢粘贴于受荷砖柱的四周，并用卡具卡紧，随即用缀板将角钢连成整体，最后去掉卡具，粉刷水泥砂浆以保护角钢。角钢应很好地锚入基础，在顶部也应有可靠的锚固，以保证其有效地参与工作。角钢采用∠50×5(见图4)。

图4 墙体立柱加固示意图

由于街面房营业需要，围墙下部开洞位置及尺寸大小进行了调整，采用了碳纤维加固开洞墙梁的措施，以提高其抗弯承载能力(见图5)。

图5 过梁粘贴纤维布示意图

在条件许可的情况下，可以对钢结构支架在墙的内外侧各设置斜拉杆，进一步增加其抗倾覆能力。

3.4 与新结构的连接

为了在钢结构支架拆除后，使保留墙体具有足够的抗侧力能力，提高其侧向稳定性，须在新结构与保留墙体间设置可靠的连接措施，设置的连接部件，在满足强度要求的前提下，需要考虑新老结构的沉降差以及新结构的温度、收缩变形等的影响，应允许其在竖向能有足够的滑动空间，在拉结方向也应采用软连接(见图6)。

图6 新旧结构连接示意图

4 施工顺序

加固顺序应该在安全不影响施工进度的前提下进行。在原房屋拆除前，首先需要对围墙设置混凝土框架加固，而施工则应该从基础做起，等混凝土强度达到75%后，等连杆施工完毕，可对原结构拆除。加固施工顺序见图7。

图7 施工顺序图

在施工过程中，应该注意以下事项:在整个拆、改建与加固施工过程中，禁止对保留墙体产生直接的冲击，严防保留墙体受到损坏;对与保留墙体直接相连的部分，须先采取割断措施后，才能实行拆除。在条件许可的情况下，可在墙的内外侧各设置拉杆，增加其整体稳定性。基坑支护方案应严密论证，尽量减小基坑开挖对保留墙体的影响，并安排必要的监测手段，确保在开挖期间保留墙体的安全。

5 结语

该结构加固涉及多个方面，部位从下到上，方法从混凝土、碳纤维到钢结构，时间跨度大，从拆除到完全建成，是一项非常复杂的工程项目，尤其是在基础施工时发现下有一条高压电缆，采用了管道填充混凝土的技术。

杭州该文物围墙加固改造技术的成功应用，对于在闹市区进行类似工程的改造有较好的借鉴作用。

[1]GB 50010-2002，混凝土结构设计规范[S］.

[2]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S］.

[3]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S］.

[4]GB 50009-2001，建筑结构荷载规范[S］.

[5]JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S］.

[6]CECS 22:90，土层锚杆设计与施工规范[S］.

[7]吕西林.建筑结构加固设计[M］.北京:科学出版社，2001.

[8]张熙光，王骏孙，刘惠栅.建筑抗震鉴定加固手册[M］.北京:中国建筑工业出版社，2001.

[9]干兆和，龚斌文，龚健飞.多种加固技术手段在某托梁拔柱工程中的应用[J］.施工技术，2006，35(3):36-37.