异形混凝土构件增大截面加固施工技术

中建一局集团第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概况

民源大厦办公商业楼工程位于北京市朝阳区光华路，基础形式为筏板基础，主体结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构。地下4 层，地上14 层，其中首层～2 层为裙房，3层～屋顶分为5 个单塔，其中北侧2 个塔楼（塔4、塔5）地上7 层，楼面最高高度28.15 m；南侧3 个塔楼（塔1、塔2、塔3）地上14 层，楼面最高高度51.60 m。原结构施工至±0.00 m处后，由于上部建筑功能调整，导致原结构方案发生变化，±0.00 m标高以下结构进行加固改造，地下室框架柱采用增大截面法进行加固。

2 典型节点

2.1 圆柱单侧加固增大为扁圆柱

圆形框架柱单侧进行加固，增大截面为扁圆柱（截面由长方形和两个半圆组成）。原框架表面为曲面，增大截面后，箍筋形式及植筋钻孔定位需根据柱截面统一设计。圆柱单侧增大截面，因此新增箍筋采用半圆形，箍筋两端按植筋深度要求制作弯钩，植入原框架柱内，如图1所示。

图1 圆柱单侧增大截面成为扁圆柱

2.2 圆柱两侧均加固增大为扁圆柱

圆柱两侧均进行加固，增大截面为扁圆柱。柱箍筋采用一对U形箍互焊，箍筋焊接范围内原有框架柱保护层剔除，如图2所示。

图2 扁圆柱两侧增大截面

2.3 梁柱节点区柱增大截面

由于梁柱节点区内柱箍筋无法贯通，根据异形柱截面形状将柱箍筋按框架梁个数进行分段，形成等代箍筋，分别植入框架梁内，如图3所示。

图3 梁柱节点区框架柱增大截面

2.4 梁柱节点区梁增大截面

加固柱为异形截面，且原框架柱内钢筋密集，梁柱节点区加固梁角部新增钢筋无法实现植筋锚固，故采取梁加腋的方式，角部梁纵筋绕过原有框架柱，在框架柱增大截面范围内实现梁纵筋锚固，如图4所示。

图4 梁柱节点区新增梁钢筋锚固

3 施工过程控制要点[1-5]

3.1 剔凿、凿毛

（a）设置灌浆孔部位及新增箍筋需与原框架柱箍筋焊接部位进行人工剔凿。

（b）新旧混凝土结合面处按要求进行凿毛，清除混凝土表面的油污、浮浆，并将残渣、灰尘清理干净，施工人员手持凿毛机，使錾头垂直于混凝土面，逐片进行凿毛。

3.2 植筋

异形框架柱钢筋采用植筋方式与原结构连接，新旧混凝土结合面新植拉筋，保证新增混凝土与原有构件整体工作、共同受力。主要施工工艺流程为：放线→剔凿→钻孔→清孔→钢筋清理→锚固→成品保护。

（a）放线：开始钻孔施工前，对结构面清理干净，按设计图要求放线标明钢筋锚固点的钻孔位置。

（b）剔凿：将拟植筋部位钢筋保护层剔除，暴露原有主筋位置，避免钻孔位置和原结构主筋冲突。

（c）钻孔：钻孔方式采用电锤钻孔，按设计要求的孔位、孔径、孔深钻孔。

（d）清孔：钻孔完成后，用吹风机与刷子清理孔道，清孔要求“三吹两刷”，直至孔内壁无浮尘水渍为止。

（e）钢筋清理：植筋用钢筋必须做好除锈清理，除锈长度大于锚固长度5 cm，锚固用钢筋的型号、规格严格按图纸设计要求选用。钢丝刷将除锈清理长度范围内的钢筋表面打磨出光泽，植筋前再将钢筋打磨好的部分用棉丝蘸丙酮擦拭干净。处理完的钢筋码放整齐，现场进行自检清理工作，自检合格后由监理验收。

（f）锚固：采用A级进口结构胶作为植筋胶粘剂。按产品使用说明配制植筋胶，充分拌制均匀。将胶体第一次注入栽埋孔内，并在钢筋栽埋位置段均匀涂以植筋胶，而后将钢筋插入植筋孔，来回抽插几次，让胶体充分粘涂于钢筋与孔壁上。将钢筋拔出，第二次注胶于孔内，再将钢筋慢慢旋转均匀插入孔内，将孔内气体导出，然后将钢筋固定，堵住孔口。将溢出孔外的胶体及时清理。

植筋时钢筋应先焊后植；若有困难必须后焊，焊点距基材混凝土表面应大于15 d，且应采用冰水浸润的湿毛巾包裹植筋外露部分的根部。

（g）成品保护：植筋完成后应做好保护工作，保证在胶体固化期及强度增长期内不受扰动。

3.3 刷界面剂

（a）施工环境须干燥，相对湿度应小于70％，通风良好，基面及环境的温度不应低于5 °C；

（b）基面准备：基面应该干净、不松动、无灰尘；

（c）搅拌：每袋粉料（20 kg）加10升水（水∶粉=0.5∶1），用电动设备进行搅拌，搅拌成均匀稀浆状；

（d）涂刷：用滚筒或毛刷均匀地把浆料涂刷到基面上；

（e）养护与成品保护：加强通风，待浆料实干（表面变灰黑色）并确认完全封闭基面后，开展后续的工序；

（f）工具清洗：凝固的浆料很难清除，故工具使用完后，尽快用水清洗干净。

3.4 钢筋绑扎

加固柱纵筋与所植钢筋采用绑扎搭接方式连接，梁区范围内柱纵筋植入框架梁，板区范围内柱纵筋穿透楼板与下层柱纵筋绑扎搭接，搭接钢筋的接头设置满足相关规范要求。

由于加固柱截面为异形截面，钢筋需根据加固构件截面形式进行深化设计后下料、加工，加工完成的钢筋需根据具体使用部位分类码放整齐、标识清楚。钢筋绑扎过程中设专人监督钢筋绑扎，务必保证钢筋绑扎效果与深化设计一致，避免钢筋错用、乱用。

3.5 模板支设

3.5.1 圆柱两侧均加固增大为扁圆柱

异形框架柱增大截面模板采用定型木模板，在现场木工车间加工制作。模板第1道为厚0.5 mm镀锌铁皮，第2道为厚5 mm多层板，第3道为50 mm×100 mm木方，前3道均沿柱高方向满置，第4道采用厚18 mm多层板定做成型，沿柱高方向间距300 mm布置，第5道背楞采用Φ48.3 mm×3.6 mm双钢管，间距≤300 mm，第6道采用Φ48.3 mm×3.6 mm双钢管作为柱箍，间距≤300 mm。异形框架柱两侧加大截面模板制作如图5所示。

图5 圆柱两侧增大截面模板制作示意

3.5.2 圆柱单侧加固增大为扁圆柱

单侧增大截面的框架柱模板制作方式同两侧加大截面框架柱，并在50 mm×100 mm木方和最外侧柱箍间设置紧固螺栓，保证模板的整体性。异形框架柱单侧加大截面模板制作示意如图6所示。

图6 圆柱单侧增大截面模板制作示意

3.5.3 梁柱节点增大截面模板支设

梁柱节点模板按框架梁个数制作定型模板，在木工加工车间批量制作，充分保证加工精度，以保证梁柱接头处构件截面尺寸及混凝土外观质量，在模板和柱混凝土之间加海绵条，防止漏浆。模板靠紧后用双钢管柱箍从框架梁下部箍紧，防止胀模，柱箍不少于3 道，间距≤300 mm，模板支设如图7所示。

图7 梁柱接头模板支设示意

3.6 浇筑CGM高强无收缩灌浆料

异形框架柱增大截面部分混凝土厚度为渐变量，在箍筋植筋部位新增混凝土厚度趋近于零，加之新箍筋及柱纵筋的影响，该部位空间狭小，混凝土很难浇筑密实，故异形框架柱（强度等级：C60）增大截面均采用CGM高强无收缩灌浆料（强度等级：C65）进行浇筑。

3.6.1 准备

（a）材料施工前，准备搅拌机具、灌浆设备及养护物品。

（b）材料的验收以试验室检验为标准，检验项目包括流动度、竖向膨胀率、抗压强度等。

3.6.2 材料配制

灌浆料拌和时，加水量应按随货提供的产品合格证上的推荐用水量加入。拌和用水采用饮用水，使用其他水源时，应符合现行《混凝土拌和用水标准》（JGJ63—2006）的规定。

灌浆材料的拌和可采用机械搅拌或人工搅拌。采用机械搅拌时，搅拌时间为1～2 min。采用人工搅拌时，应先加入2/3的用水量搅拌2 min，其后加入剩余用水量继续搅拌至均匀。

现场使用时，严禁在灌浆材料中掺入任何外加剂、外掺料。

3.6.3 设置灌浆孔

加固柱四角对应楼板开100 mm×100 mm洞口，将灌浆料从灌浆孔浇入柱模内，灌浆孔设置如图8所示。

图8 灌浆孔设置平面示意

3.6.4 浇筑

清扫结构面，不得有碎石、浮浆、浮灰、油污、脱膜剂等杂物。灌浆前24 h，结合面表面洒水湿润，灌浆前1 h，烘干积水。灌浆开始后，必须连续进行，不得间断，并尽可能缩短灌浆时间。

3.6.5 拆模养护

灌浆料浇筑完毕后及时采取有效的养护措施，并应符合下列要求：

（a）应在浇筑完毕后的12 h 以内，对灌浆料加以覆盖，并保湿养护；

（b）灌浆料浇水养护的时间不得少于7 d ；

（c）浇水次数应能保持灌浆料处于湿润状态，养护用水应与拌制用水相同；

（d）采用塑料布覆盖养护的灌浆料，其敞露的全部表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。

（e）灌浆料强度足够保证加固柱表面、棱角不因拆模而受损坏，即可拆除模板，一般为12 h后。

4 结语

通过采用异形混凝土构件增大截面加固施工技术，民源大厦办公商业楼工程顺利完成了地下室框架柱的加固工作，该施工技术的研究与应用在施工工期、工程成本、加固工程质量等方面取得了良好的社会效益和经济效益，积累了宝贵的施工经验，希望能为类似工程提供借鉴。