中间楼层剪力墙分阶段拆除置换施工新技术研究

易承波

（广东省湛江农垦建设集团有限公司 广东湛江524006）

0 前言

在实际工程中，偶尔会遇到留置混凝土试件强度检测合格，但在实体检测中强度检测不符合设计要求而需要进行加固处理的情况，尤其对于建筑的中间某层的整层竖向混凝土构件的强度相差较大或氯离子超标的情况，常用的做法是拆除重建、增大截面，粘贴钢板或碳纤维布。

拆除重建工艺是从建筑顶层开始拆除，一直拆至混凝土不符合要求的楼层，这种施工方法在保证安全的提前下，具有风险和质量隐患小的特点，但成本高，而且工期长，非万不得已不适合使用；增大截面加固工艺会增大原构件的截面尺寸，减少结构的使用空间[1-2]，从而影响使用功能；采用包钢板或粘贴碳纤维布的施工工艺简单，工期短，但加固后混凝土强度理论上可以提高，但难以定量，经加固后的构件在抗震时的延性不匹配，仍然存在一定的安全隐患，并且给住户后期的装修和使用带来不便[3]。

本施工技术对混凝土构件采用分阶段拆除置换的方法，优点是结构经过加固后能够恢复原貌，不改变结构使用空间，可以大大节省成本和节约工期，但施工过程需要进行有效的卸载和支撑保护，施工风险较大，技术难度大，需加强施工过程中的建筑变形位移检测工作。

混凝土置换工艺是将强度不符合要求的混凝土构件部分或全部凿除，再用高一级强度的混凝土或其他灌浆料重新浇筑，使新旧部分粘合成一个整体，共同受力工作，恢复原构件的力学性能和使用性能[4-5]。

1 工程概况

某工程位于佛山市顺德区容桂镇，房屋结构形式为13 层框架-剪力墙结构。目前已完成主体结构施工，暂未投入使用。经检测发现该房屋3、6、9～11 层钢筋混凝土剪力墙、框架柱混凝土强度未达到设计要求，且6、10、11 层钢筋混凝土剪力墙、框架柱混凝土检测强度与原设计混凝土强度相差较大。故须对3、6、9、10 层强度未达到设计要求的钢筋混凝土剪力墙、框架柱进行加大截面加固处理，11 层钢筋混凝土剪力墙、框架柱进行置换加固处理。为确保上下层力的传递完整性，对混凝土强度相差较大的6、10 层相应下一层（即5、9 层）外围钢筋混凝土剪力墙、边柱同样进行加大截面加固。本施工技术主要针对剪力墙、柱的置换加固。

2 本施工技术的创新点

通过支撑卸荷，分阶段对剪力墙及柱进行混凝土拆除置换，成功解决建筑的中间某楼层混凝土不符合设计要求的问题。相较普通施工方法从顶层拆至该楼层再进行重建施工存在成本高和工期长的问题，或者，对构件采用包钢板或粘贴碳纤维布的提高强度难以定量和抗震延性不匹配的问题，其创新性体现在：

⑴不需要从顶层拆至剪力墙及柱混凝土不符合设计要求的楼层再进行重建，仅对该楼层进行混凝土置换，节省施工成本和工期。

⑵采用混凝土置换，解决了包钢板或粘贴碳纤维布的缺点，实现了提高强度的量化、抗震延性统一，进而提高构件的安全性能。

⑶采用分阶段拆除置换，保证置换整个过程的安全性和可行性。

⑷支撑钢管混凝土和混凝土剪力墙、柱浇筑在一起，作为竖向受力构件的一部分，提高了构件的受力性能。

3 剪力墙及柱置换流程

监测系统建立→墙外钢管千斤顶支撑→卸荷→墙外钢管支撑→局部拆除剪力墙→钢管千斤顶支撑→钢管混凝土支撑→拆除墙内钢管千斤顶支撑→剪力墙钢筋修复（检查、修补、调直）→剪力墙模板制安→剪力墙混凝土浇筑→混凝土养护→墙外钢管支撑拆除。

4 施工操作要点

施工前需通知设计人员到现场进行详细核对，符合要求方可进行施工[6]；施工中发现异常情况，需及时通知设计人员进行处理。

本工程施工操作要点仅以第11 层其中一幅剪力墙为例，其他剪力墙、柱施工操作要点同此墙。

4.1 监测系统建立

在置换施工过程中，结构传力路径发生变化，内力随之改变，出现结构应力重分布现象，为了避免结构产生破坏，必须进行全过程的沉降监测[7]。

4.1.1 利用精密水准仪，在拆除剪力墙前，对被置换的剪力墙的上下层进行沉降紧密监测[8]，为预顶提供数据，对整个施工过程进行动态监测，保证整个施工过程中各构件位移在控制范围内（1mm 以内），保证施工及楼房结构安全。

4.1.2 在整个施工过程中要全程观测楼房的倾斜度，并做好记录、统计、分析等工作。

4.1.3 特发情况处理：施工过程中，当位移超过控制值或出现其他异常情况时，马上停止拆除作业以及加强支撑系统，疏散其他施工人员。经过技术人员计算分析后，调整施工方案，在确保安全的情况下方可安排施工人员重新进场[9]。

4.2 墙外钢管支撑

在拆除置换施工前，进行剪力墙墙外钢管支撑施工，如图1 所示。

图1 钢管千斤顶支撑设置Fig.1 The Setting of Steel and Jack

4.2.1 采用φ168 钢管，钢管下端放置规格为50 t 的手动液压千斤顶作为钢管千斤顶支撑，对12 层梁端进行支顶卸荷，钢管上、下两端设置钢板垫块。

4.2.2 支顶卸荷完毕设置钢管支撑。钢管支撑采用φ50@600 mm 的钢管以支撑第12 层的楼板，钢管之间设置水平拉结杆，钢管上、下两端用钢板垫块锲紧，然后拆除钢管千斤顶支撑预顶装置。

4.2.3 安装时预留人员行走和材料工具运输通道。

4.2.4 施工全过程，安排专职人员定时对所有钢管支撑进行检查，避免出现千斤顶漏油，钢垫板松动，钢管悬空或搭接松散的情况。

4.3 第1 施工阶段

此阶段对剪力墙进行分阶段拆除置换，剪力墙拆除时，尽量避免损伤原钢筋，保留部分原钢筋以便和新加钢筋进行焊接连接，焊接后将焊渣清除干净；混凝土浇筑前，将原钢筋表面的混凝土残渣清除干净，以便与新浇筑混凝土进行良好的结合[10]，提高结构的整体性能：

4.3.1 剪力墙拆除前，根椐沉降位移观测的数椐和计算的顶升荷载数值对剪力墙进行预顶卸荷，预顶过程要求剪力墙的竖向位移在整个施工过程中控制在±2mm 以内。

4.3.2 剪力墙构件第1 阶段与第2 阶段拆除的竖向交接处，不得使用风镐等可能产生大震动的拆除工具，要先用电动抽芯机开孔切割（每隔200～300 mm 一个抽芯孔），然后再用手动电锤拆除第1 阶段混凝土。

4.3.3 拆除过程中尽量减少振动影响，轻敲慢凿，注意保护好钢管支撑，不能碰撞，避免破坏卸荷系统。

4.3.4 钢管千斤顶预顶卸荷采用规格为50 t 的手动液压千斤顶和φ168×5 钢管，第1 施工阶段先置换部分剪力墙，设置3 个钢管混凝土支撑。设置第1 个钢管混凝土支撑前，先拆除该部分混凝土，安装钢管千斤顶支撑，预顶卸荷后再安装钢管混凝土支撑，然后再分别设置第2 个、第3 个钢管混凝土支撑（见图2）。

图2 剪力墙置换第1 施工阶段Fig.2 The First Construction Stage of the Replacement of Shear Wall

4.3.5 预顶卸荷过程中利用精密水准仪进行观测，预顶卸荷完成后，将钢管混凝土支撑的上、下两端尖板用大锤尖实打紧，再拆除钢管千斤顶预顶装置。

4.4 第2施工阶段

第2施工阶段，对保留的水平向钢筋进行修补调直，新加钢筋与拆除保留的原钢筋进行焊接连接（见图3）。

图3 剪力墙第2 施工阶段Fig.3 The Second Construction Stage of the Replacement of Shear Wall

4.4.1 重新制作、安装水平钢筋，并预留一定长度钢筋与余下将要置换的剪力墙钢筋进行连接。

4.4.2 模板制作、安装，采用比原剪力墙混凝土强度高一个等级的微膨胀混凝土进行浇筑，将钢管混凝土支撑一起浇筑在置换的剪力墙内，以提高剪力墙的受力性能，保证结构的安全。

4.5 第3施工阶段

第3 施工阶段，剪力墙第2 阶段施工拆除时，凿除50 mm 宽的新浇筑混凝土作为界面接触位置，并在浇筑混凝土前作界面处理（见图4）。

图4 剪力墙第3 施工阶段Fig.4 The Third Construction Stage of the Replacement of Shear Wall

4.5.1 采用和第1 施工阶段相同的设置钢管混凝土支撑方法：拆除剪力墙、设置钢管千斤顶支撑、预顶卸荷、设置钢管混凝土支撑。

4.5.2 采用和第2 施工阶段相同的施工方法：安装水平向钢筋并与保留的原钢筋进行焊接连接、安装水平钢筋并与第1 施工阶段预留的水平钢筋进行焊接连接、采用比原剪力墙混凝土强度高一个等级的微膨胀混凝土进行浇筑。

4.5.3 在第2 施工阶段的混凝土强度达到设计强度的80%时，才可以拆除剪力墙墙外钢管支撑系统。

5 结论

由于采用分阶段拆除置换的施工方法，将钢管混凝土支撑作为受力构件的一部分，大大提高了原构件的受力性能，也保证了施工过程的安全性和可行性，解决了房屋中间某楼层混凝土强度不符合设计要求或氯离子超标造成的需要从顶层拆至该楼层再进行重建的浪费成本及工期的问题。该施工技术，大大缩短工期，减少材料及人工费用的支出。而且实用性强，操作简便，具有良好的推广应用价值，对类似的工程具有重要的参考意义，具有显著的社会、经济效益。

本技术适用于剪力墙混凝土强度与设计强度相差较大或混凝土氯离子超标需要进行混凝土置换的情况。