探究无梁预应力楼盖结构受损框柱加固施工技术

李维权

摘要：某工程地下室顶板上部覆土后，施工人员发现无梁预应力楼盖结构和柱顶交界位置混凝土产生压裂现象，必须及时进行加固处理。对于该类施工质量问题，比较不同加固方案的优缺点，提出新型支撑体系进行支撑，通过压力灌注法灌入浆料，以此置换混凝土，通过实际应用验证此种方案的效果。

关键词：无梁;预应力楼盖结构;受损框柱;加固施工

1 工程概况

某地下两层结构工程，结构采用无梁预应力楼盖，独立基础加独立柱并与防水板结合。在防水板上设置架空排水层。覆土施工后施工人员发现，该地下室工程负1层柱顶部侧面出现混凝土裂缝，在剔凿之后发现内部空洞，且孔洞内裸露钢筋存在弯曲变形现象。

通过原因分析，在施工作业期间，该位置纵横向钢筋、柱钢筋叠在一起，且混凝土浇筑前没有彻底清理模板上的木屑等垃圾，混凝土浇筑时振捣又不密实，导致混凝土向下流动受到影响，只流入水泥浆，从而导致顶部混凝土无骨料，且密实度不足，极易产生孔洞。后续施工不断加大顶板覆土荷载，导致该位置的混凝土被压碎，钢筋出现变形现象，且柱顶部产生裂缝。

2 加固方案比选

2.1 原有加固方案

原有加固方案主要是将竖向钢管支撑添加在受损部位的板底，去除一定范围受损柱上部回填土和顶板结构、去除柱帽混凝土，并且使用支模置换混凝土。此种加固方案的优势在于施工操作简单，不需要聘请专业的加固人员进行施工。然而在具体作业中也存在不足，在基础底板上支撑两层板底竖向钢管，会破坏底层架空排水层。需要清除受损柱板上构造层和回填土，导致材料人工浪费，扩大影响面。在去除受损柱帽混凝土时，可能会损伤板内无粘结预应力筋，整个施工周期比较长。

2.2 过程优化方案

将竖向钢管临时支撑添加在受损柱底板，在底板下剔除受损柱的松散混凝土，并采用压力灌注方式，置换该处的混凝土。此种加固方案可以避免破坏受损柱帽混凝土，也可以防止预应力钢结合屋面结构免受损伤。然而该方案也存在缺点，将临时支撑设置在基础底板上，会破坏底板架空排水层。同时会增加临时支撑钢管的使用量，需要聘请专业队伍进行加固施工。

2.3 最终优化方案

将伞状斜撑式钢临时支撑固定在受损处的底板，通过该临时支撑，将柱帽混凝土、顶板结构及覆土荷载传输到受损住所对应的下层柱上，之后再传输到独立基础上。在负1层搭设施工操作架，在板下剔除受损柱和柱帽内的混凝土。通过压力灌注方式，将高强度灌浆料置换到板下支模中。

此种方案可以对前两个方案进行优化，不会对现有结构造成破坏。通过高强度灌浆料置换混凝土具备实用性和经济性，因此作为最终加固方案。加固方案主要包括支撑设置和混凝土置换两部分。在施工期间应当彻底清理受损柱的混凝土，并且将受损柱的荷载转移到临时支撑上，因此在施工过程中必须注重支撑设置。临时支撑可以避免楼板下沉，还可以将荷载传递到负2层独立基础上。混凝土置换属于工程的操作难点，必须采用一次性灌注填实施工。

3 加固支撑施工

按照施工現场的实际情况，负1层的框柱尺寸为（600×600）mm，负2层的框柱尺寸为（700×700）mm。由于负1层上下层框柱同轴心，且下层柱比上层柱每边宽50mm。优化加固支撑，采用伞状斜撑式钢支撑支架，之后通过下层框柱将荷载传到独立基础上。如图1所示：

加固施工所采用的支撑材料为18号工字钢，14号角钢、7.5号角钢等材料。按照图纸制作临时支撑架，采用焊接连接方式。在加固柱周边上表覆土表面设置安全警示带，严禁载荷物质通过。在制作过程中，先制作柱底套箍，之后再制作柱顶套箍，并且将柱顶套箍与板底固定在一起。在安装工字钢时采用对称安装法，并且焊接斜撑上端与下端。焊接中部两道连接角钢，确保焊接牢固。

图1加固支撑设计

4 混凝土置换施工

4.1 工艺流程

4.2 施工工艺

第一，将柱顶混凝土剔除，剔除范围直到密实部位，彻底清理残渣。在剔除过程中，需要采用仪器密切观察支撑牢固。

第二，对于严重弯曲的钢筋，需要进行补强处理，通过帮条焊接相同规格的钢筋;柱顶箍筋加密。

第三，制作模板，将排气管设置在受损处断面的最高位置，并且通过模板钻孔引出。将注浆管设置在柱中心部位，从模板钻孔引出。

第四，清理断面部位，安装模板，使用发泡剂密闭缝隙，同时在柱顶5cm位置开孔。用水拌和灌浆料，拌和均匀后将其通过开孔处灌入，确保灌入灌浆量与开孔齐平。在灌注期间需要轻敲模板，避免堵住注浆管。

第五，混凝土第二次灌注。设置16mm直径的弯曲钢筋，钢筋叶端穿出模板，封闭模板开孔。将搅拌均匀的灌浆量灌入到消防水带中，封闭消防水带的一端，将另一端与注浆管连接。采用车轮碾压消防水带，增加消防水带压力，促进内部灌浆量灌入。在灌注过程中还应当观察排气孔的工作状态，轻敲钢筋以起到震捣作用。当灌注饱满之后，排气管流淌出将体持续灌入5秒后封闭注浆管和排气孔，完成整个灌注。

第六，模板拆除，并检测试块强度确保灌浆量达到C40强度，将支撑撤掉。

4.3 施工监测

第一，在进入施工现场后，密切观测受损柱沉降情况，在受损住4个对角位置做观测点，同时在受损柱周边选择稳定基准观测点。如图3所示。

第二，监测流程。完成支撑架搭设后进行观测，在整个施工过程中需要随时观测沉降问题。如果灌浆料没有达到C40强度，则应当每天观测沉降情况。如果灌浆料达到C40强度，将支撑撤掉之后连续观测3天。

第三，沉降差控制在5mm范围内，如果沉降大于5mm，需要加大观测频次并进行记录。

4.4 自检校验

第一，强度检测。在施工现场制作两组试块，一组采用同条件，一组采用标准养护，以此检查灌浆量强度，同时采用现场回弹法进行辅助检测。

第二，密实性试验。对于新灌注灌浆料来说，无法采用仪器检查密室程度，需要在施工现场相似情况下开展灌注试验。倒置塑料桶，密封桶口，设置灌注管和排气管。将装满灌浆料的消防水带连接到灌注管上，在消防水带上施加压力，确保灌浆料进入到塑料桶中。直到排气管流出浆体，密封排气管和灌注管。待至灌浆料固化之后去掉塑料桶，观察灌浆料密实度。

5 结语

综上所述，无梁预应力楼盖结构存在特殊性，采用传统板上开洞置换混凝土的加固方法，极易破坏板内预应力筋和架空排水层结构，从而引发不良影响。此次工程采用伞状斜撑式钢支撑支架体系，该结构形式比较独特，可以满足卸荷要求。相比于双层搭设钢管支撑法来说，此种方法可以减少搭设层数和面积，扩大作业空间，简化施工强度，还能够降低施工成本。在施工期间，采用高强度灌浆料压力灌注法，可以将灌浆料填充到空隙位置，不仅可以确保灌浆料的密实程度，还可以满足结构承载要求，加快施工周期。

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