既有砌体结构房屋ECG高延性混凝土加固技术

薛玉芹 乔永胜 李清连

(青岛中建联合建设工程有限公司，山东 青岛 266100)

砌体结构在我国应用广泛，历史久远，是目前既有结构的主要形式之一，在我国城乡和村镇建筑中占有重要的地位。但由于砌体的抗拉强度低、抗裂性能差以及材料自身的脆性，导致砌体结构的整体性较差，在历次大地震中破坏严重，甚至发生倒塌。因此，提高砌体结构的抗震性能意义重大。采用高延性混凝土加固砌体结构，可有效改善传统砌体结构容易开裂、整体性能差的特点，提高砌体结构的抗震性能，对于既有砌体结构房屋的抗震加固与修复，具有重要的理论意义与推广应用价值。加固方法与传统加固方法相比，施工方便，节省工期，加固费用较低，性价比高，有着巨大的市场前景、经济及社会效益。

1 工程概况

青岛国棉六厂始建于1921年，作为青岛历史上最为悠久的纺织厂，青岛国棉六厂为新中国纺织业发展作出了不可磨灭的贡献。随着城市化步伐的加快和城市经济结构的转型，厂房已经失去了原有的使用功能。

为保留原汁原味的工业建筑风貌，2016年—2017年李沧区区委区政府根据现有建筑的结构、风格和年代，对原国棉六厂园区进行整体规划、修缮、改造、更新，补充缺失功能，增加相应配套设施，保留园区特色空间，并对有特色的小环境进行保留和优化。

2 主要技术难点

1)铲除原墙面抹灰层时，由于抹灰质量有差异，需要把握剔除力度，防止对原结构造成损害。

2)新增的圈梁，由于采用两根“U”型箍筋进行封闭焊接，紧贴板底的箍筋焊接时只能采用仰焊的焊接工艺，焊接难度大。

3)原砌体砌筑砂浆强度低于M1.0时，需要将灰缝进行剔除至5 mm～10 mm深，剔除时容易造成原墙体损坏。

3 方案优选

有三种方案可供选择：

1)钢筋混凝土面层加固方法：该法就是通常所说的钢筋网夹板墙，加固砌体墙可大幅度提高墙体的受压、受剪承载力，大幅度提高刚度和抗震性能，该法施工工艺简单，并具有成熟的设计和施工经验，是砌体结构加固最常用的方法，但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物面积有一定的减少。

2)砌体托换加固方法：该法是指构件有严重缺陷和裂缝的部分用新的砌体代替，适用于砌体墙的加固。必要时托换前应对原构件加以有效的支顶，应对原结构、构件在施工全过程中的承载状态进行验算、观测和控制。托换部分的材料强度等级不应低于建造时规定的强度等级，砂浆强度宜比原设计提高一级，用整砖填砌。

3)高延性混凝土加固方法：通过在基层处理后的构件表面涂抹高延性混凝土面层，通过高延性混凝土的超强粘结性能，使高延性混凝土面层与砌体结构紧密结合成为整体共同受力、协调工作，并利用高延性混凝土的高延性、高抗裂性能和高耐损伤能力来提高结构的承载力、延性和抗裂性能，使砌体结构的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高，能很好地阻止破坏裂缝的产生，从而达到增强既有砌体结构的抗震和抗裂性能。

根据本工程的实际情况和技术难点，认为高延性混凝土加固既有砌体比较合适。

4 高延性混凝土加固施工中应注意的关键问题

1)采用人工或风镐对需进行加固的原墙体粉刷层进行剔除时，严禁挠动原墙体。

2)剔除原墙体粉刷层时，要清理干净。

3)采用喷射法施工时，要及时检查喷射的混凝土表面，检查是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象，如有发生应及时消除重喷。

4)高延性混凝土养护应及时、到位，保证养护时间满足规范要求。夏季应防止阳光暴晒，冬季应采取防冻措施。

5 施工过程

5.1 流程

高延性混凝土加固工艺流程：铲除原墙面抹灰层→清理灰缝并清除墙面浮尘→开槽或钻孔→修补墙面破损及裂缝部位→浇水润湿墙面→压抹高延性混凝土并收面。

增设圈梁、构造柱的工艺流程：测放圈梁、构造柱位置线→按增设的圈梁、构造柱箍筋位置在墙面上打孔并清除孔内浮尘→设置圈梁、构造柱主筋→穿墙设置圈梁、构造柱箍筋(焊接形成封闭箍)→墙面润湿→分层压抹高延性混凝土并收面。

5.2 操作要点

5.2.1基层处理

1)采用人工或风镐对需进行加固的原墙体粉刷层进行剔除，外墙应剔除至室外地坪下不小于200 mm处，室内应剔除至室内刚性地面上平。剔除操作需注意保护结构不被破坏。

2)自加固墙体底部及边缘起，沿竖向和水平方向每隔不大于600 mm设置嵌固区，呈梅花形布置。每个嵌固区应将不少于4道水平灰缝和3道竖向灰缝的砂浆剔除，深度10 mm～15 mm，如图1，图2所示。

3)墙体原砌筑砂浆强度低于M1.0时，应将灰缝剔除至深5 mm～10 mm，用钢丝刷刷净残灰，吹净表面粉尘，洒水湿润，刷素水泥浆一道。

4)当粉刷层或装饰面层与墙体基层结合非常牢固，且强度较高时，可不用剔除，只需将表面腻子等低强度附着物清除干净，表面打毛，然后在墙面上设置抗剪键。抗剪键宜采用圆孔，直径和深度均不小于30 mm，间距不大于600 mm，呈梅花形布置，可采用冲击钻完成，如图3所示。

5)墙体存在裂缝时，应先对裂缝进行压力灌浆处理，原墙面碱蚀严重或有局部破损、松散时，应先清除松散部分，用高延性混凝土修补平整。

5.2.2组合圈梁设置

1)对于采用预制空心楼板/屋面板且板下未设置圈梁时，应在板下加设组合式圈梁，如图4所示。即在板下距离板底70 mm和280 mm(或设计确定的位置)处打两排孔，孔径比U型箍筋直径大2 mm，水平位置及间距同设计组合圈梁箍筋位置和间距；然后先在墙的两端和中间合适的位置穿入U型箍，弯折并焊接形成封闭箍；然后安装圈梁主筋并与已安装好的箍筋绑扎固定；再依次安装、焊接剩余箍筋。

2)对于板下原有圈梁、但预制板搁置长度不能满足抗震要求的，应在板下设置加腋构造，如图5所示。即先在板下距离板底50 mm处打孔，孔径比拉筋直径大2 mm，水平位置及间距同设计要求；然后清孔、穿入L型钢筋，弯折形成穿墙水平拉筋；最后安装主筋、与穿墙水平拉筋绑扎牢固。

3)当墙体高度较高、中间需增设圈梁时，可参照图6做法执行。

4)当房屋大于现行国家标准GB 50011—2010建筑抗震设计规范及GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准对房屋高宽比的限值要求时，宜在加固外纵墙体上下层楼板处的高延性混凝土加固层内设置连接构造钢筋，如图6所示。面层厚度不能满足钢筋保护层厚度时，应在墙体上竖向开槽后将钢筋埋入槽内，开槽宽度和深度均不宜小于30 mm。楼板钻孔时应避开楼板内钢筋，对于预制板宜尽量从板缝之间穿过。钻孔直径为钢筋直径的3倍，孔洞采用高强度无收缩灌浆料或结构胶填实。

5.2.3组合构造柱设置

1)原结构墙体未设置构造柱时，应按加固设计要求增设组合式构造柱，做法如图7，图8所示。

2)组合构造柱应通高设置，底端深入地面下500 mm处，用混凝土灌填；顶部到女儿墙顶或屋面板底部，主筋在女儿墙顶部焊接封闭或锚入屋面板下的加强圈梁带内。

3)楼板钻孔时应避开楼板内钢筋，对于预制板宜尽量从板缝之间穿过。钻孔直径为钢筋直径的3倍，孔洞采用高强度无收缩灌浆料或结构胶填实。

4)封闭钢筋焊接采用双面搭接焊，搭接长度不小于50 mm。主筋连接采用绑扎搭接，搭接长度应满足设计要求。

5)组合构造柱范围内的原墙体灰缝应凿进去10 mm～15 mm，采取高延性混凝土嵌缝设置。

5.2.4高延性混凝土面层施工

1)高延性混凝土面层施工可采用喷射法或手工分层压抹方式进行。采用喷射施工时，喷头与受喷面应垂直，喷面应平整，待高延性混凝土收水时立即进行抹平压光；采用手工压抹时，应分层施工，每层厚度不应大于15 mm。

2)高延性混凝土面层施工前，应提前1 d洒水湿润抹灰基础，并于抹灰前在墙面滚刷一道水泥素浆或胶质界面剂来提高加固层与原墙体的协同工作能力。

3)遇门窗洞口时，高延性混凝土面层应转包至门窗框根部，如图9所示。

4)当只对横墙或纵墙进行加固时，高延性混凝土面层应做过不需加固处理的墙面不少于120 mm处，如图10所示。

5)高延性混凝土面层在墙体转角处应连续施工，不得在转角处留施工冷缝。

6)高延性混凝土面层施工完成后，应注意加强养护，并根据施工环境温度情况进行洒水养护不少于7 d。冬季施工应采取可靠的保温措施。

5.3 结果

本工程加固完成后经建筑工程质量监督站、本工程的设计单位、监理单位、建设单位及施工单位等的共同验收下，本工程加固后满足设计及使用要求。

5.4 效益分析

1)工期效益：采用高延性混凝土加固施工，操作简单，施工方便，可大幅度缩短工期。

2)经济效益：采用高延性混凝土加固施工，不需要设置加固钢筋网，也不需要支设模板，节省材料，减少施工工序，降低了施工成本。

3)社会效益：高延性纤维混凝土单面加固砌体效果好于双面钢筋网水泥砂浆加固，对于外墙体部位可以单面加固，从而不会破坏原建筑风貌。

6 结语

在国棉六厂工程施工过程中，在加固专家的现场指导下，并结合现场实际，不断完善了高延性混凝土加固墙体技术。该技术在国棉六厂工程中的应用达到了较理想的效果，在今后类似工程施工中可以作为参考。