工程结构常用改造加固技术

'目录第一章结构改造加固技术3第二章改建工程基础托换与结构加固13第三章树根桩加固既有建筑地基21第四章框架脱离法加层25第五章混凝土构件粘钢加固30第六章结构加固补强处理37第七章多层砖混办公楼纵向平移41第八章房屋加固改造中的锚接技术45第九章承重砌体置换49第十章地下临时支护静态爆破拆除53第十一章树根桩加固不均匀沉降56第十二章钢屋架补焊59第十三章地下室外墙裂缝的处理61第十四章砖混结构房屋的托梁拆墙64第十五章住宅危房墙体楼板加固措施67第十六章斜拉桥机理加固房屋结构70第十七章悬臂柱承楼梯外倾下沉的处理73第十八章钢筋混凝土吊车梁的简易加固75第十九章建筑喷射混凝土修补加固77第二十章砖烟囱裂缝的处理79第二十一章旧冷却塔的补强加固82第二十二章多层结构增层设计8591 第二十三章JGN结构胶钻孔锚筋87第二十四章保温屋面渗漏修缮9591 第一章结构改造加固技术原3号楼为一般办公楼。由于使用功能发生巨大变化，同时使用荷载增大，除须对原建筑结构进行改造加固处理外，还要新增建筑面积。本工程为框架剪力墙结构，建筑面积为64605．71m2，地下3层，地上10层及16层，最高点72．480m。　　结构改造加固中增建了观景电梯，电梯井每层四周加走廊（每层挑出牛腿，新增5m宽的钢筋混凝土挑台）。几乎每层楼板、梁、柱都进行了加固，加固点达2000多处，加固用钢材680t，改造总面积达4．3万m2。1　钢筋混凝土柱的改造加固1．1　外包混凝土加固　　采用外包钢筋混凝土围套，加大柱截面或在原有钢筋混凝土柱一侧加贴钢筋混凝土等方法。先打掉原柱的混凝土棱角，将柱子混凝土表面的残渣清除干净、凿毛，并用水湿润，再刷水灰比为0．4的纯水泥浆（也可用界面剂）一遍。若新浇筑的混凝土壁厚小于100mm应采用细石配制，最大粒径不超过20mm，待混凝土初凝后应加强养护，保证新旧混凝土良好结合，并防止空鼓开裂，混凝土强度等级宜使用C40，用525号硅酸盐水泥配制。当混凝土壁厚大于100mm时，骨料粒径亦应小于浇筑混凝土最小厚度的1／2及钢筋最小间距的3／4。所用钢材一般为Ⅰ、Ⅱ级钢筋，型钢及钢板采用《碳素结构钢》（GB700－88）规定的Q235（3号钢）。3号钢和I级钢筋使用E4303、E4311型号焊条；Ⅱ级钢筋用E5003、5011型号焊条。为保证混凝土密实，当新浇混凝土厚度小于100mm91 时，采用喷射混凝土或其他可靠方法。　　新加受力钢筋与原有钢筋焊接时，应在焊接部位打掉保护层，露出原有钢筋截面的一半。剔凿旧混凝土时应不断检查周边混凝土是否被破坏，对已破坏部分的混凝土（包括浮石）应清除掉。在原有钢筋上焊接新加钢筋时，除应尽量降低焊接温度外，还应采取加垫石棉布的方法保护附近混凝土。　　在原钢筋上焊加固钢筋时，必须保证焊缝的质量（包括长度）。咬边及气孔等均应符合焊接规范，并在焊接后将露在表面的焊渣敲去。柱子新增受力钢筋的混凝土保护层厚度为30mm。　　因改造结构需要，在原钢筋混凝土墙、柱上需打锚杆与新构件（如悬臂梁等）拉结时，采用电动金刚石空心钻头钻孔机钻孔，孔深一般为15～20倍钢筋直径。插入钢筋后用结构胶灌注严密，不留缝隙，并在使用前进行拉拔力试验，经设计认可后方可正式使用。施工过程中，也应抽样检验核查其拉拔力是否能满足要求。1．2　包角钢加固在原柱子四角包E100×10角钢，并用乳胶水泥砂浆使角钢与柱混凝土紧密粘贴牢固。沿柱高再将扁钢箍（间距450mm）与角钢焊接牢固（图1）。具体作法如下。图1　柱包角钢加固作法　　（1）配制乳胶水泥时，要求乳胶（聚醋酸乙烯乳液）含量为水泥重量的5％～10％，加水适量，呈膏状体。　　（2）采用乳胶水泥粘贴外包型钢时，应先在柱角（预先应做处理）上抹厚5mm的乳胶水泥，随即贴上角钢。为防止角钢松脱，应用特制夹具在柱的两个方向将4根角钢与柱子牢牢夹紧（夹具间距以500mm91 为宜），然后将扁钢（－50×5）箍与角钢焊接，并应交错施焊，防止过热，在乳胶水泥初凝前必须完成。　　（3）如上下柱子均需用此方法加固时，应使用通长角钢，不要断开。所有外包型钢施工完毕后应在型钢表面抹一层1∶2水泥砂浆（厚20mm），抹面层时严格按北京市《分部项目工程工艺规程》执行，防止空鼓、裂缝。　　（4）柱上下与楼板连接处可根据柱子受力要求加角钢套箍（图2），以加强柱子受力性能。图2　柱脚角钢套箍1．3　柱综合加固法　　除以上两种柱子加固方法外，还有一小部分采用综合加固方法，即把以上两种方法综合使用，如图3所示。图３柱综合加固方法91 2　钢筋混凝土梁的加固　　梁加固比柱子加固复杂，操作也较困难，部分楼板需开大洞（作管道间使用），因此除楼板加固外，还需要新增加次梁。根据受力情况，梁的加固可分为以下几类。2．1　新增加次梁　　一般在两根主梁的跨间加一根次梁。由于楼层荷载有较大幅度增长（如增加隔断墙和卫生间设备等），且增设次梁后主梁受力情况也发生改变，故主梁也需进行加固。次梁加固方法如下：（1）支护楼板（留出新次梁的位置），然后沿梁长按梁宽度凿去楼板混凝土；（2）安装主梁与次梁交接处的钢板套箍（用作次梁支座用，见图4）；（3）焊上托钢筋的小块钢板，安装次梁主筋；（4）支新次梁底模，绑扎梁钢筋、箍筋等，再合上侧模，加支撑；（5）浇筑新次梁混凝土及养护。图4主梁与次梁交接处作法91 2．2　主梁加强作法2．2．1　主梁贴钢板法加固　　采用钢板粘结加强时，分两种情况：一种是只加粘梁底面，另一种是除加粘底面外，还要加粘梁的两侧。这两种加强方法均需在靠近柱位置沿梁长设置钢板箍若干个，并用胶将梁底及梁侧的钢板与原有梁的混凝土贴紧粘结牢固。为便于固定，安装钢板时可通过膨胀螺栓，使已涂上胶的钢板与钢筋混凝土梁贴紧粘结牢固，以防钢板在胶凝固前滑脱，同时也起到钢板与混凝土梁紧密贴合的作用（图5）。图5梁加固图（a）加固立面；（b）梁端新增钢筋与柱交接处平面；（c）梁加固剖面2．2．2　在受拉区焊附加钢筋　　为减少梁底剔凿量，采取间断剔凿（中距400mm），沿梁长方向的混凝土保护层间断剔凿，剔出部分应露出原钢筋1／2，焊上短钢筋（同原钢筋截面），再在短钢筋上焊新增通长钢筋，然后再将梁的下部钢筋位置补上新混凝土。浇筑混凝土前可先将两侧模板支上，然后喷射细石混凝土。此方法较为复杂，但加固后梁的受力性能较好（图6）。图6焊附加钢筋加固法91 　　以上图示中均设有钢板套箍，其作用是分力，因此又名分力钢板套箍，其具体尺寸如图7所示。图7钢板套箍示意3　楼板加固　　因使用功能发生变化，需增设管道间和线路，且要增加大量内隔断墙，因此原楼板的设计荷载将有较大幅度的增加。为此除在梁间再加1或2根小梁外，还要局部对原楼板进行加固。加固方法主要是在原楼板上下各加钢板条，在指定的部位用胶粘贴后，再用M12对穿螺栓（后改为膨胀螺栓）将楼板紧紧夹住，以提高其受力性能，钢板条采用200mm宽、5mm厚带钢。　　楼板加固时，按该板承载的隔断墙位置及需新开洞口尺寸及位置确定钢板带位置。加固方法如图8所示。图8楼板加固法（一）　　实际施工中，因M12对穿螺栓安装十分困难，后改用膨胀螺栓上下对称固定的方法。该膨胀螺栓在钢板条端部100mm处应设置4个，在纵横两块钢板条的叠合部分亦设置4个，在钢板条的其他部分放2个（沿钢板条的短向即200mm），膨胀螺栓中距为300mm，如图9所示。91 图9楼板加固法（二）4　加固工艺要求　　（1）采用外包钢筋混凝土围套加大柱截面或在原有柱的一侧加大柱截面时均应将原柱混凝土棱角打掉，表面凿毛后刷素水泥浆（水灰比以0．4为宜）一道，随即浇筑细石混凝土，注意加强养护，防止裂缝。　　（2）采用粘钢板加固梁、板时，应将原混凝土结构面上的油垢污物刷洗干净，然后再对结合面进行打磨，除去2～3mm厚的混凝土表层浮皮，并清除表面上的粉尘后再涂刷粘合剂。钢板粘结面应经除锈和粗糙处理，粘钢板加固后，外露的钢板应根据装修要求，用水泥砂浆（或环氧砂浆）做保护层（厚度不小于20mm）。　　（3）在原有钢筋混凝土构件上打锚杆与新构件拉结时，应先用探测仪测出原构件内的钢筋位置，然后钻孔，以免损伤原构件内的钢筋。　　（4）在原有楼板上打洞时，当洞口直径或边长a≤300mm且相邻两洞边净距≥300mm时，一般不采取加固措施；当300mm＜a≤1000mm时，一般采用图10所示的作法加固。注意凿槽时不得打断原有钢筋。91 图10楼板凿洞洞口处理　　（5）在原楼板或墙上打洞前，应先用探测仪测出板或墙内钢筋位置，打洞宜用机械方法（用金刚石空心钻头）。人工打洞应轻敲慢凿，尽量不损伤原钢筋。成孔后洞边用1∶2水泥砂浆抹平。　　（6）原有楼板洞和墙洞需封堵时，当洞口直径或边长a≤300mm时，可将洞边凿毛，用素混凝土封堵；当300mm＜a≤1000mm时，应采用如图11所示的方法封堵，新加钢筋与板内原有钢筋的直径及间距相同，原孔洞浇筑C40细石混凝土封堵；若a＞1000mm，应另出图施工。图11孔洞封堵作法91 　　（7）原有钢筋混凝土构件加固前需先做试验，取得经验后再全面推开。施工时视具体情况应加设临时支撑，以确保施工安全。当采用结构胶粘钢加固或钻孔埋设钢筋时，必须由具有资质的专业施工单位完成。　　（8）填充墙与柱之间新加的拉结钢筋应根据填充墙在建筑平面中的位置，采用如图12所示方法预留。填充墙与已施工的柱之间的拉结方法为先用膨胀螺栓固定在柱上（膨胀螺栓的数量和直径应与拉结筋数量和直径相同），然后在膨胀螺栓上焊接拉结筋。图12填充墙与柱的拉结方法　　（9）对于通过短钢筋与原有钢筋焊接的钢板或钢筋和原有混凝土间的缝隙，应用M15水泥砂浆灌满，喷射混凝土，原柱与所有加固的钢板或角钢之间所有缝隙也必须用M15水泥砂浆灌满。　　（10）所有需粘钢加固的构件加固前应进行卸荷，锚固粘钢板的型钢套箍需与钢板焊接时，必须做到先焊后粘。有困难时可通过设计单位采用结构胶钢－钢粘接锚固法，锚固长度应根据所用结构胶的粘接抗剪强度由设计单位经计算确定。　　（11）加固后钢板表面应抹水泥砂浆保护层，如钢板表面积较大，可粘一层钢丝网或粘一层细石。保护层厚20mm。有吊顶时可涂刷防锈漆、防火漆。91 第一章改建工程基础托换与结构加固音乐堂位于中山公园内社稷坛（五色土）东南，建筑平面呈扇形，原建筑物占地面积约4500m2，建筑面积3337m2，于1955年建成，后于1979年、1981年、1986年进行过三次改扩建。　　由于年代较久、设备落后、建筑失修等因素，该音乐堂已不能满足现代使用要求，业主决定拆除舞台小楼，保留观众厅结构，进行改扩建。完工后建筑面积将达11864m2，地下一层、地上二层（局部四层），设有观众厅、会议室、贵宾室、电影厅、休息厅及餐厅等，成为使用功能和音响效果均为一流的现代化娱乐场所。　原观众厅结构形式为独立柱基础框架结构，柱高12．8m，另加基础埋深1．8～2．5m，屋顶为现浇混凝土屋架及屋面板。根据改建要求，将原建筑物的二次结构及其他附属建筑物拆除，保留观众厅结构的独立柱和混凝土屋架屋盖。在此条件下新建地下室一层，层高6．5m，建筑面积4000m2。为解决原结构的基础深度不足的问题，采用基础托换技术。1955年施工的结构混凝土强度相当于现在的C15设计强度等级标准值，已不能满足新建筑的结构承载力要求。为解决这一矛盾，需对原独立柱结构进行加固，以提高强度，满足改建后的结构受力要求。1　音乐堂加固与托换技术的特点91 　　对已有建筑物地基进行加固处理，目的是避免建筑物的倒塌损坏。这种作法称为补救性托换。30年代后地下铁道施工中对既有建筑物的保护称为预防性托换。近年已发展到在新建的建筑物基础上预先设计安装可顶升的装置，事后如发生不允许出现的地基差异沉降时，即实施保护性托换。　　音乐堂工程是在原建筑物基础上保留部分主体结构进行的全面改造，包括观众厅二次结构和后台小楼拆除、基础托换、结构柱和屋盖加固、新做筏形基础地下室、±0．000m以上框架及观众席等。原结构建成至今已40余年，混凝土碳化较重，且经历了唐山地震的冲击，个别柱已出现纵向裂纹，虽采取了加钢板箍固定等措施，但结构总体安全度较低。改建后新增6．5m深地下室，采用人工挖孔桩托换基础，土方开挖后，原结构顶距基底高达21m，结构整体稳定因素差，施工风险很大。2　基础托换与结构加固方案的研究　　由于本工程的使用功能要求，改建后的地下室采用筏形基础，主体结构形式为框架结构，局部加设剪力墙抵抗地震冲击力。由于原结构独立柱基埋深较浅，必须采取托换技术，使上部建筑结构稳定地落于桩基和筏形基础地下室上；上部结构荷载安全地转到筏形基础上，扩散到基底持力层。　　设计选择了人工挖孔桩加连续承台梁的托换方案。其步骤是：做地下室前，上部荷载经柱传给承台梁，再由承台梁分配给桩基。待筏形基础建成后，上部荷载传给筏形基础。经对方案的可行性、可靠性和可能存在的问题进行了认真地分析探讨后，确定采用“两桩承一柱”的方案（图1）。即在柱两侧挖桩，在桩顶做承台梁，做承台梁时将原结构柱包于梁内，使之与梁成为一体，让上部荷载通过承台梁传于桩基和筏形基础。91 图1基础托换布置图○挖孔桩；◆●原结构柱　　托换分两步进行：第一步做人工挖孔桩和承台梁，使桩、柱、梁成为一体，上部荷载先通过梁传于桩。第二步做筏形基础，完成后则上部荷载又传于筏形基础，完成全部托换工作（图2、3）。图2托换施工工艺托换施工顺序：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ托换荷载传递：柱→承台梁→上部桩→筏形基础、下部桩图3托换施工现场3　托换加固施工91 　　与一般的基础托换不同，本工程是在已有的上部结构下全面开挖做地下室，全部主工序按先托换、后加固、再新开的顺序组织施工。且全部施工内容均与原结构、承台梁和挖孔桩相连系，受条件限制很多。根据本工程的特点，经反复比较，确立了挖孔桩→承台梁→柱加固→土方开挖→结构施工的总工序，并分别编制了挖孔桩、承台梁、柱加固、土方开挖及地下室结构施工等方案，对各施工分项的工序流程、工艺作法进行了分析研究，对各种可能出现的问题提出了预防措施。3．1　结构监测　　基础托换工程是个结构内力转移传递过程，要求传递过程中结构不能发生变形。施工过程中对结构进行观测的目的是及时发现沉陷位移和倾斜变形的微小变化，为施工决策提供依据。根据工程特点，还编制了结构监测方案，进行了细致布点。每柱0．500m标高处布一点观测沉降值，每柱做一个3m高的标尺，用以监测柱的倾斜值。每柱每日观测一次沉降倾斜值，挖桩期24h随时观测，做到信息化施工。3．2　人工挖孔桩施工　　本工程采用人工挖孔桩进行基础托换，它是力传递的载体，其质量决定着整个托换工作的成败。桩身上半部分又是地下室的柱，桩身混凝土预埋位置质量直接影响后期梁、板的施工。施工中采取了以下技术措施：　　（1）人工挖孔桩采用钢筋混凝土护壁，以提高护壁承载力，保护桩孔的安全；　　（2）钢筋笼分节绑扎，吊装时使用连接钩；　　（3）用“钢板箍法”做地基梁钢筋连接点，保证钢筋连接位置的准确；　　（4）护壁内加设水泥土隔离层，以利混凝土护壁拆除（图4）。91 图4挖孔桩的构造　　（5）采用无振动破除原杯形柱基放角，以有效地保护结构稳定安全，顺利完成桩的成型工序。3．3　承台梁施工　　采用“两桩承一柱”实现原结构柱力的传递与转换，承台梁起着“承上传下”的作用，为减小其因受剪、受弯产生的应力，两桩的距离应尽量靠近，承台梁与柱的结合要成为一体。为此，研究确定了工艺流程和作法，还根据柱基实际情况现场选定承台梁的不同作法，对原杯形基础高的，采用双承台法进行结构受力的二次转换。　　（1）承台梁施工工艺作法与流程：柱身穿通孔化学锚筋、桩头凿毛→预埋底部承台梁主筋及避雷设施→支桩梁节点模板，浇筑接长桩混凝土→回填土，做垫层，铺主承台梁底模板→绑扎主承台梁钢筋、安放桩顶传力筋→做柱加固插筋→支主承台梁模板→浇筑承台梁混凝土→拆模养护。　　（2）采用穿透柱身化学锚通筋的施工工艺，保证了梁受力主筋的断点及平面标高的就位准确（图5、6、7）。91 图5穿透柱身化学锚通筋作法示意1－原柱750；2－后加固柱1100；3－钻通孔，化学灌浆锚固；4－梁高范围内柱身凿毛，深10mm，以利新旧混凝土结合；5－承托梁；6－通穿柱体打孔锚主筋；7－桩图6穿透柱身化学锚通筋施工（一）图7穿透柱身化学锚通筋施工（二）　　为使梁柱成为一体，需在做承台梁时将原结构混凝土柱包于梁内。这就存在一个在柱截面宽度内，梁主筋必须截断的问题，这对承台梁的承载能力是较严重的削弱。原设计方案采取了将主筋向柱内锚入的方法：冲击钻孔200mm深，用化学胶浆将梁主筋锚入。虽然做到了钢筋与柱相连，但主筋仍然是中断的，主筋的承载能力远没有充分发挥出来。为加强梁柱连接的整体性，改为“穿透柱身打孔锚主筋”。施工时用冲击钻在柱身相应标高位置打通孔，用吹风机清孔，将承台梁上下主筋穿进柱孔，用化学锚固胶封严，使钢筋与混凝土粘牢，并做到钢筋的完全连续，起到抬柱的“扁担”作用。为加强柱身与梁的连接，同时将梁高范围内柱身凿毛，凿深10mm91 ，以利新旧混凝土粘结。　　（3）采用设置折线形承台梁折点的非标准作法，保证了连续承台梁的受力整体性。3．4　原结构柱的加固工艺　　原结构柱需通过加固改造为新结构框架柱，其加固施工方法和操作工艺非常关键，在加固施工中采用了以下技术。　　（1）机械挤压法破除混凝土耳柱，以确保主柱无损和结构的安全。　　（2）应用YJ－302混凝土界面剂，满足柱身新旧混凝土接槎紧密的要求。　　（3）采用化学锚筋法，在柱身上锚入抗剪、抗弯钢筋，以提高柱承载能力。为使加固后的混凝土与原结构柱紧密结合，提高摩擦力和新旧混凝土的界面抗剪切能力，经计算后确定抗剪锚筋每500mm高设一道，每道4根。使用25螺纹筋，锚入原柱混凝土内200mm，并用化学锚固胶塞严（图8）。图8柱身化学锚筋作法示意1－原柱750；2－后加固柱1100；3－每道设425抗剪筋，每500mm一道，相互错开，柱高范围内通长布置；4－每道设825环向拉筋，共3道，锚入750mm；5－承托梁；6－桩91 （4）采用导向支架法做柱身锚固斜筋，使锚固斜筋角度准确。　　（5）在加固托换期充分保护并利用原结构的部分构件，使原结构始终受力合理、整体稳定。3．5　特殊条件下的土方开挖与新结构施工技术　　本工程土方开挖与结构底板的施工，关系到力传递方式的转换能否安全进行和基础托换的成败。在施工前和施工中，我们研究并使用了如下技术，成功地克服了困难，使基础托换工作顺利完成。　　（1）土方开挖时在基桩两侧平衡同步进行，使桩基不受侧压力，确保了原结构的安全。（2）分段开挖土方，分段做底板结构，可减少桩基暴露的时间和数量，有利于施工期内结构的整体稳定。　　（3）采用无振动分离静爆法破除原柱基混凝土，减少了破除柱基施工对原结构的干扰和破坏。4　实施效果　　音乐堂工程共托换原结构独立柱24根，新做人工挖孔桩48根，绑扎钢筋1200t，浇筑C30混凝土6500m3，开挖土方30000m3。经现场观测，原结构托换过程中无沉降现象，柱垂直度偏差均在规范要求范围之内（平均1～3mm），结构整体稳定性也很好。原独立柱基结构下已全面开挖新做地下室，新增面积达4000m2（单层深度6．5m）。上述作法在国内尚属首例，对今后城区旧楼改造，向地下发展扩层有借鉴意义。91 第一章树根桩加固既有建筑地基某住宅楼为7层砖混结构，地基主要持力层为海相沉积淤泥土，不能满足承载要求，故采用振冲碎石桩复合地基。设计碎石桩有效桩长10m，桩径0．9m，桩距1．3～1．5m，面积置换率为30％，振冲碎石桩施工日期为1996年9～10月，共成桩418根，工程结束后于同年12月进行了单桩静载试验、两桩台和三桩台复合地基静载试验，试验结果均满足设计要求。1997年2月上部结构开始施工，8月主体结构完工并完成部分装修，此时建筑物实测最大沉降量已达32．4cm，最小沉降量16cm，沉降差达16．4cm，建筑物周围道路明显下沉，建筑物局部倾斜0．38％，整体倾斜0．45％，均超过了有关规范规定。观测表明，建筑物仍以1～2mm／d的速率沉降，且未趋于收敛。为此，决定对该楼基础进行树根桩托换加固。1　工程地质条件　　该住宅场地位于河口三角洲堆积平原，根据勘察资料，场地地层自上而下依次为：①人工填土：主要由粘性土混块石组成，未经压实，层厚2．2～3．2m；②淤泥：深灰至灰黑色，饱和，呈流塑状，含少量蚝贝壳，标贯击数平均1击，ES＝1．5MPa，fk＝50kPa，层厚7～10m；③冲洪积粘性土：灰白，灰黄色，湿，可塑状，局部夹砾砂透镜体，标贯击数平均12击，ES＝4．6MPa，fk＝200kPa，层厚5～10m；④软可塑状花岗岩残积土：褐黄间灰白，砖红间灰白色，湿至很湿，呈软至可塑状，标贯击数平均11击，ES＝3MPa，fk＝155kPa，层厚4～5m；⑤硬至坚硬状花岗岩残积土：砖红间灰白，褐黄间灰白色，湿至很湿，呈硬至坚硬状，标贯击数平均28击，ES＝3．3MPa，fk＝275kPa，钻探时未钻穿此层。91 2　建筑物产生较大不均匀沉降的原因2．1　部分碎石桩未穿透淤泥层　　原设计要求碎石桩长采用双控原则，即最小有效桩长10m和最少进入持力层0．5m（穿透淤泥层0．5m）。实际施工中桩长控制不准确，部分地段淤泥层较厚，碎石桩未穿透该层，致使地基产生不均匀沉降。2．2　碎石桩填料量未满足设计要求设计要求900碎石桩填料量0．64m3／m，实际投料量为0．4m3／m，由此反算碎石桩径仅0．7m，面积置换率仅为20％，未达到设计要求。2．3　表层回填土的加固效果掩盖了下卧淤泥层的强度不足复合地基压板宽仅1．5～2．0m，载荷试验又仅在地表填土层进行，人工填土厚度2．2～3．2m，因表层碎石桩桩径较大，人工填土挤密效果较好，故复合地基静载试验结果满足设计要求，承载力标准值达200kPa以上（设计要求160kPa），人工土以下的淤泥层未进行复合地基静载试验。由于压板尺寸偏小，人工土下面的淤泥土加固效果在静载期间并未真实反映出来。2．4　排水不畅，基底下人工土浸水变形建筑物基础埋深1．35m，基底下仍有0．85～1．85m厚人工填土，该人工土层虽经部分挤密，但由于回填时间仅3年，未完成自重固结，属欠固结土，在外荷载和浸水作用下会产生湿陷变形。复合地基载荷试验正值旱季，也未做浸水载荷试验，故载荷试验未能模拟实际工作条件，结果偏高。上部结构施工正值雨季，地面无排水措施，大量地表水浸入地基，加剧了地基变形。3　树根桩托换加固设计和施工3．1　树根桩托换加固设计根据地质资料，树根桩桩长设计为22～24m，进入硬塑残积土1～2m，桩径0．15m，桩身采用C25混凝土，配筋391 14，箍筋φ6＠100～200mm，单桩承载力180kN。根据振冲碎石桩填料量反算原复合地基承载力仅120kPa左右（设计要求160kPa），因而整座建筑物仍有20320kN的荷载需由树根桩来托换，经计算需布树根桩113根。树根桩和碎石桩与地基土构成新的复合地基共同工作，达到新的平衡。3．2　加强树根桩与原基础连接的措施　　（1）树根桩压浆完毕后，在桩顶（混凝土基础底板下）1m范围内用花管进行二次注浆，以增大桩身上部直径。　　（2）在混凝土基础梁顶面（370mm砖墙上）凿40cm×40cm孔洞，现浇混凝土托梁横穿砖墙并与桩顶连接，把桩分担荷载传至承重砖墙上。3．3　树根桩的施工施工设备采用工程地质钻机，由于是室内施工，房间净高仅3．0m，原钻机三角架经改造后才满足室内施工要求，主钻杆和钻杆均加工成1～2m长，注浆泵采用BW120型泥浆泵，开孔采用金刚石钻头，钻穿混凝土底板后改用合金钻头，钻至设计深度后空转钻机30min洗孔，直至孔口返出清水为止，然后分段安放钢筋笼并焊接，注浆管（采用优质塑料管）绑在笼筋内一并放入孔内，注浆管下端用胶布封住，以防泥砂堵塞。注浆管和钢筋笼安放完毕后，将干净的粒径5～10mm砾石缓缓投入孔内并轻击笼筋。在充填石子的同时，应保证注浆管不停地注入清水。石子充填完毕并清洗干净后，立即压入制备好的水泥浆（水灰比0．5～0．6，由425号普通硅酸盐水泥制成），待孔口溢出新鲜水泥浆后停止注浆，停歇30min后，重新插入注浆花管，在基底下1m范围内二次注浆。4　加固效果　　加固工程从1997年8月29日开工，历时2个月，完成树根桩的托换加固，施工期间每7d沉降观测1次，从开工到10月18日91 ，建筑物的沉降已明显收敛，7个观测点的沉降速率分别由1～2mm／d下降至0．07～0．2mm／d。加固工程结束后，连续观测12个月，结果表明，建筑物已明显趋于稳定。5　结论　　（1）振冲碎石桩加固深厚淤泥土层应慎重采用，如设计考虑不周或施工控制不严都可能造成不良后果。　　（2）采用强配筋、压力注浆施工的树根桩，具有较高承载力，可承受压力、拉力和水平力。其施工噪声小，占用空间少，设备灵活方便，可在室内外施工，施工过程中不改变原建筑物的静力平衡状态。第一章框架脱离法加层某电池厂密闭拌粉楼原为四层砖砌体结构房屋，平面尺寸为10m×8m，各层层高均为3．5m，房屋总高度为14m（图1）。该拌粉楼建于50年代初期，现已无法提供任何设计图纸和施工记录。图1原房屋平面图　　原有房屋为砖墙承重，240mm厚眠墙到顶，壁柱尺寸为370mm×120mm91 ，现浇钢筋混凝土梁板楼屋盖结构。砖砌体砂浆强度等级估计为M2．5，砖的强度等级估计为MU7．5。经现场开挖地坑探察，原砖墙基础深为700mm，大放脚三级六皮，基底宽750mm，砖基础砂浆强度等级约为M2．5～5．0，砖强度等级约MU7．5。地基为可塑粉质粘土层，地耐力约为220kN／m2。为适应技术改造的需要，该厂决定在原建筑物上再增加一层（层高3．5m），加层后房屋总高度达到17．5m。各层的荷载标准值：二层和三层楼面40kN；四层和五层楼盖60kN。以上荷载均集中作用在各层楼盖中央直径为1200mm的范围内，原有楼层荷载已作用在其上。各层楼盖的均布活载按1．5kN／m2考虑。1　加层方案选择　　本房屋若采用直接加层的方案，符合刚性方案房屋的各项规定，只要墙体受压强度和地基强度计算能够满足设计要求，方案是可行的，且比较经济，但若按砖MU7．5、砂浆M2．5计算，砌体受压强度与局部受压强度很难满足设计要求，同时地基强度计算也很难通过。由于原房屋没有设计资料和施工记录，且施工质量较差，砖墙强度无法准确确定，其安全度很难保证，故直接加层方案可靠度概率低，风险大。　　通过以上分析，决定采用框架脱离法加层的施工方案。具体作法是将原有屋顶全部拆除，更换为第五层现浇混凝土梁板楼盖结构；新增的第五层楼盖、第五层墙体及屋盖结构均由新增现浇混凝土框架承受。现浇框架从基础开始一直到顶，与原有房屋结构均完全脱离，即新老结构间采用柔性材料嵌缝，不与原结构有任何刚性连接，新增框架配筋由计算确定。2　框架脱离法加层的作法及特点91 　　（1）原有房屋虽无设计资料和施工记录，但已投产使用30多年，可认为原结构在原有使用荷载作用下是安全可靠的，同时屋顶荷载去掉后，用新增第五层楼盖代替，而该楼盖荷载已转移给新增框架承担，减轻了原有房屋的荷载，故更为安全。但应增设一道圈梁，以保证原该层墙的整体刚度。　　（2）新增框架平面图见图2。新增框架从基础开始便与原房屋结构不做任何刚性连接，采用柔性材料嵌缝（图3），第五层楼面从框架柱上挑出牛腿，框架梁支承在牛腿上并与牛腿混凝土一起整浇。梁下与原房屋墙体留脱离缝，用柔性材料嵌缝，第五层墙体支承在框架梁上，实现完全脱离（图4）。第五层墙面风荷载由框架承担。新老结构的变形互不影响，受力清楚，分工明确，计算简单，安全可靠。图2第五层框架结构平面91 图3框架梁柱与原结构连接构造图4新老墙体脱离构造　　（3）框架采用独立柱基础，为不影响原有砖墙基础的整体性和强度，在原有大放脚两边挖基坑，浇筑混凝土基础，基础与原大放脚离开50～100mm，再用肩梁穿墙而过，两边与混凝土基础一起整浇，肩梁与墙体间留出60mm宽隔离缝，框架柱再支承在肩梁上（图5）。91 图5基础平面图　　（4）采用内框架结构形式，便于原现浇楼盖打孔，且可不搭设外脚手架，利用楼梯间采用人工运输材料，也可利用原提升井或者外窗口采用机械提升，不受气候影响，施工方便。3　注意事项　　（1）新老结构间的缝中不得有硬块，必须保证用柔性材料嵌缝。　　（2）基础施工时，肩梁穿墙应严格按所需尺寸控制，不得随意加大穿墙尺寸。　　（3）原有现浇楼板打孔时，应严格控制所需尺寸，不得随意加大孔洞尺寸，以免影响原有楼板的安全。　　（4）应确保混凝土施工质量，严格按施工规范进行施工。第一章混凝土构件粘钢加固混凝土构件粘钢加固中，可靠有效的粘结锚固是保证加固钢板与混凝土共同工作的前提条件。《混凝土结构加固技术规范》（CECS25∶90）中，垂直粘贴钢板承载力计算时，钢板采用并联U形箍板，箍板上端粘贴水平横板，但没有说明横板与竖板间的连接方式。采用U91 形箍板能使两侧箍板连为一体，整体性好，但实际施工中应用不便：一是加工成型困难；二是底部两端转角为圆弧过渡，很难使两侧箍板与底部钢板同时与梁截面结合密实；三是实际工程中，不同位置梁的截面尺寸存在一定的误差和差异，事先加工的U形箍板很难处处适合梁截面；四是U形箍板从梁底部套上时，由于箍板与梁截面尺寸基本相同，箍板上的结构胶易被刮掉，胶层厚度不易保证。　　实际工程中也有采用斜向粘贴钢板的方式，使加固钢板与斜裂缝方向垂直，有关单位也进行过类似的试验。斜粘钢板时，钢板与梁轴线有一夹角，不可能采用整体U形箍板形式。为确定斜粘钢板时合理的粘贴和锚固方式，保证粘钢加固效果，分别进行了不同形式和连接方式的锚固试验，以确定一种既可靠又易于施工的锚固方案。　　试验梁截面b×h＝120mm×200mm，跨度l＝1800mm，受拉钢筋318，受压钢筋216，箍筋φ6＠150mm，混凝土强度等级C25。试验采用两点集中荷载，剪跨比λ＝2．0。试验分卸荷加固和不卸荷加固两种情况。加固钢板宽度20mm，厚度3mm。1　梁侧面斜粘钢板　　在梁侧面直接斜粘钢板，该方法比较简单，是一般试验时采用的方法，所见资料中曾有两个单位在试验研究中均采用此方法。　　试验中，先加荷至混凝土梁出现斜裂缝，宽度控制在0．2mm以内，卸荷后在梁两侧面各粘两条钢板，所粘钢板与斜裂缝垂直，待结构胶固化后进行加荷试验（图1）。当加荷至原试验梁卸荷粘钢板荷载级时，胶层开始拉脱，钢板上部崩出，失去加固作用。梁两侧粘贴三条钢板的试验结果也基本相同，梁破坏荷载与对比梁（未粘钢梁）相差无几。从实测钢板应力来看，最大值为130MPa，其他单位的试验实测钢板应力为100～200MPa91 ，说明钢板拉脱时应力较低，加固钢板的作用未充分发挥，属锚固破坏。图1梁侧斜粘钢板　　造成上述现象的原因，一是钢板的一端与斜裂缝相距较短，锚固长度不够，胶层与混凝土粘结面的粘结应力超过混凝土面层的抗剪强度，混凝土面层被破坏，钢板承载力丧失；二是这种拉脱是不可避免的，因钢板距裂缝较短的一端，锚固长度虽稍短，但相对刚度却较大，不利于钢板与混凝土变形的协调，此端钢板往往先被拉脱。钢板胶层的拉脱不是沿梁表面的滑移拉脱，而是伴随喀嚓声响从混凝土表面的崩脱，试验及分析说明这种粘钢方法不能提供足够的有效锚固长度，须设法增加斜粘钢板两端的锚固。2　上横板与斜板连接、斜板底端螺栓连接　　为增加斜粘钢板的锚固长度，在梁侧面上部横贴一条钢板，宽度与斜向钢板相同，斜钢板底端钻孔，在梁底部用螺栓拧紧（图2）。图2斜板上端与横板连接，下端螺栓连接91 2．1　上横板与斜板间胶结，面上附粘一条钢板　　当加荷至混凝土梁破坏荷载的85％左右，附粘钢板与上横板胶结处开始崩脱，其原因与斜粘钢板时相同，特别是横粘一条钢板后，裂缝上端的斜板长度更短，更易崩脱，斜板与横板间的粘结应力不足以有效阻止斜板沿交接面外法线方向向外崩脱。2．2　上横板与斜板间焊接　　上横板与斜板间先焊接后再粘贴，斜板与梁轴线夹角为45°。这种连接方式使板形成整体，有效地增加了钢板上端的锚固。2．3　斜板下端螺栓连接　　试验结果表明：斜板下端采用螺栓连接时，螺栓加力的大小对锚固效果产生影响，且不易控制。较松时锚固得不到保证，胶层易拉脱；较紧时，梁破坏时胶层与混凝土面层依然开裂，只是不向外崩脱。这种连接的试验梁抗剪承载力比对比梁有所提高，但效果不很显著。另外，采用螺栓加力锚固，实际工程中很难应用，因为斜粘钢板需伸出梁底才能钻孔加穿螺栓，会相应降低建筑物的净空，影响外观，螺栓的加工需有相应的设备，且加工费用较高，因此不宜采用。3　斜板与上下水平横板焊接　　如图3所示，斜板与上横板焊接后粘贴，有效地增加了上端钢板的锚固。关于能否用斜板下端与水平横板焊接后再粘贴来解决下端钢板的锚固问题，试验结果表明：斜板下端与横板焊接后粘贴于梁侧面，确能增加钢板下端的锚固长度，提高承载能力，但斜截面的破坏形式与一般的剪切破坏不同，梁底面出现几条水平斜向相交的裂缝，将梁底面分割为几块，梁破坏时，此裂缝向混凝土内发展较深，裂缝较宽，梁底两侧最外边混凝土沿下横板剥落。图3斜板上下与横板连接91 　　梁出现的这种裂缝形式与下端粘贴水平横板有关。水平粘贴横板主要起两个作用：一是使各斜板成为一个整体，二是改变混凝土梁剪力的传递模式，斜板承受的剪力通过横板转移为横板与混凝土表面的粘结应力来平衡，转移了竖向剪力，间接增加了斜板的锚固长度。由于横板与斜板有一夹角，横板表面必然受有水平向的粘结应力。梁底部混凝土处于受拉区，混凝土表面的水平粘结应力分力使混凝土受拉，易造成开裂，且更易贯通梁底面。横板与混凝土表面粘结应力并非均匀分布，随着荷载的增加，应力峰值逐渐向两端移动，底部与横板粘结部分混凝土的裂缝也逐渐沿横板方向延伸，并由梁底两边缘向梁底中部发展，与横向的弯剪裂缝相交，将底部混凝土分割为几块。　　采用下端焊接水平横板，虽能提高抗剪承载力，但因受力特性发生变化，使混凝土梁破坏更具脆性和突然性。由于加固钢板未能形成一个“箍”，中断了横截面剪力的传递路径，剪力不能有效流动而形成“剪力流”，因此加固钢板下端不宜采用这种方式。4　上横板与斜板焊接，斜板下部加短肢钢板，梁底用结构胶粘接　　为增强斜板下部的锚固，斜板下部须与梁底面连接，使其变形与梁的变形相协调。混凝土结构加固技术规范中垂直粘贴钢板采用的是U形箍，虽存在一些不足，但在底部与梁底连接在一起，使加固钢板形成整体。借鉴此法，可在斜板底端焊接一个短肢，使加固钢板成为L形，两个L形短肢在梁底用结构胶粘接，形成斜向U形箍板（图4）。这种锚固和粘贴方法，易于在工程中使用，两侧钢板与梁侧面、底面粘贴紧密，胶层厚度易于保证，且易适应梁截面尺寸的差异，因此既有箍板的优点，又克服了整体粘贴时的不足。加固梁破坏时，梁底搭接短肢钢板的实测应力很小，说明其具有足够的锚固保证。这种粘钢形式的梁抗剪承载力的提高程度是各种粘钢形式中最大的一种。91 图4斜板上端与横板焊接，下端焊短肢在梁底粘结5　关于上横板的长度问题91 5．1　受力分析　　斜板上端焊接的横板，能有效地防止斜板上端崩脱，增强斜板的锚固，使各斜板的受力更均匀，整体性更好。但横板粘于梁两侧顶部混凝土受压区，梁顶混凝土在压应力作用下，会侧向膨胀，同时降低了混凝土在其切线方向上的抗拉强度。在粘钢的弯剪梁段，沿梁轴线方向各截面的压应力并不相同，受压区混凝土向外的膨胀程度也不相同。粘贴于此混凝土表面的横板变形也与之相适应，横板左右两端向外膨胀的程度也不一样，使横板产生垂直梁侧面向外的附加应力。斜裂缝的出现，使加荷端的梁截面上部受压面积减小，压应力增大，使侧向的混凝土抗拉强度降低更多，所以靠近梁中部的一端横板更容易被拉脱。　　梁的挠度变化也对上横板的受力产生影响，横截面变形的同时，梁沿纵轴线方向有挠度产生。横板两端的挠度差，按弹性力学计算时相差约7倍。若临界斜裂缝形成后，梁截面的刚度发生变化，靠近加荷端的刚度更小。同时钢板的宽度一般为厚度的几倍至几十倍，侧面粘贴时其刚度（EI）为水平粘贴时的宽度与厚度比值的平方倍，钢板变“硬”许多，与混凝土梁的挠度变形不易保持一致，产生平行梁侧面的附加应力，这在靠近加荷点的横板端更为突出，使该处很易拉脱。5．2　上横板的建议长度　　由上横板的受力分析及试验结果可知：只有当横板与梁的变形差产生的应力不致使胶层或混凝土表面发生破坏，横板和梁混凝土才能完好地粘结在一起。一旦差异过大，就会发生锚固破坏，加固钢板失去作用。若横板长度过短，横板与混凝土间的粘结力过小，所提供的承载力不能平衡由于粘钢加固后梁提高的承载力部分，使横板过早地崩脱；若横板长度过长，由于两端变形差值的增大，使靠近加荷点端部的锚固成为一个薄弱点，特别是靠近加载点的一端不能与斜裂缝上段相交、进入加载点附近混凝土剪压破坏的范围，否则将引起端部的锚固提前破坏。在垂直和斜向粘钢板的试验中均出现过上述两种情况，也说明横板长度取值是加固中的一个值得注意的问题。　　从横板的受力分析中看出，横板的锚固是一个很关键和复杂的问题。对于一般实际需要加固的混凝土梁，可根据需要加固钢板贡献的承载力VS、加固后梁的挠度曲线f（x）、粘结面混凝土的抗剪强度、横板可能提供的粘结长度，计算出横板的粘结应力q（x），由此计算出横板能提供的粘结力，与VS进行比较，观察横板的锚固是否满足要求。但公式和计算比较繁复，通过试验结果和理论分析计算，在加固梁剪压破坏情况下，横板长度L取值建议按下式确定：0．7λh0≤L≤0．8λh06　实际工程应用中的措施　　实际工程中的混凝土梁斜截面粘钢加固，无论是垂直粘钢板还是斜向粘钢板，所粘钢板处的混凝土表面处理尤为重要，要将混凝土表面的浮层去除。对于旧结构物，混凝土表面的腐蚀层要进行处理，粘钢面要求平整，且清洗干净。为使上横板具有可靠的锚固，可在横板两端埋置膨胀螺栓，将横板固定压紧，以增强横板与混凝土的粘结和锚固。91 第一章结构加固补强处理　　某综合楼为8层混凝土框架结构，桩基础，主梁间距3．6m，跨度6m，一端悬挑2m；次梁间距2m，跨度3．6m，混凝土板厚10cm，于1992年8月竣工。在使用过程中，发现部分混凝土梁板裂缝，屋面漏水，且裂缝有继续发展的趋势。经检测，本工程楼板厚度和混凝土强度均未达到设计要求，建筑物沉降虽基本稳定，但在轴线上④、⑧轴和轴线上轴柱位上仍有较大沉降，其沉降量为4．5～8．1mm，经原设计单位复核验算，该工程梁板裂缝产生的主要原因在于基础不均匀沉降，且大部分梁板构件均未满足设计及使用要求，须进行加固补强处理。1　加固方案设计与选择　　根据裂缝情况、检测报告及观测数据，提出4种加固补强方案（表1）。表1结构加固补强方案对照加固方案造价（万元）主要优缺点①裂缝灌缝，屋面及楼面板加叠合层处理112.00施工简便，但自重增大1t／m2，基础沉降尚待观测处理②裂缝灌缝，梁板喷射混凝土并粘碳纤维，树根桩基础处理102.60施工方便，但检测鉴定混凝土梁、板工作复杂，准确性较差③裂缝灌缝，梁、板喷射混凝土，屋面板叠合层处理37-00造价低，施工方便，但须继续观测梁、板、基础的变化情况，随时处理91 ④基础处理，裂缝灌缝，板底次梁间加小梁，屋面叠合层处理，底层抗震加固54-28加固较全面、合理，但次梁间距加密，施工稍麻烦　　经分析研究认为：方案④较合理，且费用适中。2　补强加固设计2．1　基础加固设计　　根据沉降观测报告资料，在轴线上轴柱位、轴线上④轴和⑧轴柱位有较大沉降，沉降量为4．5～8．1mm。对此，采用400钻孔灌注桩加锚筋式承台对原桩位进行加固，桩长15m，单桩设计承载力为350kN，锚筋式承台厚1100mm，混凝土强度等级均为C25，其具体构造如图1所示。图1基础加固方案1－TN胶锚固；2－界面凿毛；3－原桩；4－新增400钻孔灌注桩2．2　混凝土板加固设计　　（1）对宽度≥0．3mm的裂缝采用压力灌注改性环氧树脂浆液粘合封闭。　　（2）在3～8层楼板板底面原次梁之间增设截面为180mm×300mm的C25混凝土次梁，新增次梁端部与主梁两侧面各粘贴2道5mm厚、50mm宽的U形钢板箍，用TN胶粘贴，其具体构造如图2所示。91 图2新增次梁与主梁的连接　　（3）在原屋面板上增加C25叠合层，厚50mm，叠合层上面新增2mm厚聚氨酯防水层和混凝土架空隔热板层，板厚35mm。2．3　大梁加固补强设计　　对一根强度未满足设计要求的大梁底部和侧面裂缝（宽度≥0．3mm）采用改性环氧树脂浆液压力灌浆粘合封闭，并用TN胶粘贴两道宽50mm、厚5mm的钢板，钢板长1．6～2m。3　抗震加固补强设计　　在结构补强加固的同时，为进一步改善混凝土框架结构的抗震性能，决定从基础承台面至2层地坪面区段增设外套圈梁、柱框架，其构造见图3。图3抗震加固措施4　补强加固施工及验收91 　　加固工程于1998年3月中旬开始施工，根据拟定的工艺工序和要求，按先基础和屋面加固，后楼层梁、板裂缝及增设次梁施工的原则逐步实施。对新旧混凝土构件连接面，采用凿毛→清洗→刷LB界面剂和TN胶锚筋处理。在基础钻孔灌注桩和锚筋式承台施工中，对构件尺寸、规格、数量、质量等项要求严格。在裂缝灌浆和TN胶粘贴钢板箍和钢板的施工过程中，对板面清理、TN胶的质量和施工工艺的要求明确，检查严格，并及时做好隐蔽记录和技术归档工作。同时每半月定期进行沉降观测。累计工程造价达54．39万元，经设计、质监、建设、施工、检测等单位检查，加固质量合格，能满足正常使用要求。第一章多层砖混办公楼纵向平移　　办公楼建成于1996年。楼长60m，宽11．6m，建筑面积约1700m2，总重量约2500t，砖混结构，混凝土条形基础，纵横墙连接部位均设构造柱，层层设圈梁，整体性较强.　　楼体平面呈L形（图1），拐出部分为4层，端部设有室外楼梯。因城区改造，建筑物东部占据新规划道路8．5m。东半部分（①～⑦轴）为四层，全部为大开间，若拆除后重建，势必破坏其整体设计效果，原装修部分损失更大，故决定采用平移技术，以满足道路建设需要。91 图1总平面图1　施工方案1．1　新旧基础处理　　（1）制作平移后房屋新基础。　　（2）挖去原基础两侧的填土，暴露全部基础，准备制作下轨道梁。1．2　上下轨道梁及行走机构制作　　（1）在原纵墙基础两侧底部各浇筑混凝土梁（图2），作为下轨道梁（XGL）。下轨道梁一直延伸到新基础位置。图2SGL、XGL、DL及滚轴示意1－上轨道梁SGL；2－连系梁DL；3－612；4－φ6＠200；5－212；6－60滚轴；7－下轨道梁XGL；8－φ8＠200；9－212；10－412；11－墙体截断位置；12－拉杆锚固梁91 　　（2）待下轨道梁达到一定强度后，在下轨道梁上安装行走机构（滚轴、敷设钢板等）。　　（3）在行走机构之上的墙体外皮的两侧，支模制作两根钢筋混凝土梁，作为上轨道梁（SGL）。　　（4）待上轨道梁混凝土达到一定强度后，在上下轨道梁间适当位置把房屋上部结构与原基础分段切断。上部结构脱离原基础后，切开的上部结构重量便通过滚轴支撑在下轨道梁上。　　（5）制作横墙托梁（TL），待所有上轨道梁混凝土达到设计强度标准值后，切断横墙托梁（TL）下墙体与基础的连接。1．3　平移方案　　（1）设置水平力施加机构，包括布置千斤顶，安装拉杆，布置结构上的加载点。　　（2）施加水平力，将建筑物移至新基础上。　　（3）将建筑物上部与新基础连接起来，平移即告结束。2　新旧基础处理　　在房屋需要移到的终点位置，根据地质情况，按原基础平面形式制作新基础（包括平移过程中的纵墙基础，平移后纵墙和横墙基础）。　　原基础处理主要针对纵墙基础而言。建筑物原设计为横墙承重，施加水平力前，竖向荷载的传递路径为横墙→横墙托梁（TL）→上轨道梁（SGL）→滚轴→下轨道梁（XGL）传至纵墙基础。因此，应加宽薄弱部位的基础。3　上下轨道梁　　上轨道梁（SGL）为夹住墙体的两条平行的矩形托梁（200mm×500mm），沿梁的长度方向上每隔1000～1300mm设置一条连系梁（DL），形成了独特的Π形断面，可确保上部荷载可靠传至其上。同时，为使SGL与所夹的墙体有良好的粘接，支模前将所夹墙体的表层剔除5～10mm。　　下轨道梁（XGL）直接坐落于基础之上，与纵向基础混凝土浇筑在一起，上下轨道梁布置如图3所示。91 图3上下轨道梁布置　　沿、轴设有两条轨道梁。对应凸出部位设轨道梁（～轴）四条。为加强凸出部分（、和、轴间）上轨道梁平面内的刚度，使传力捷近（水平推力尽可能传至、轴上轨道梁），在凸出部分的室内（外）设置斜向连系梁（LL），以加强凸出房间平面刚度。4　平移施工　　当房屋从原基础上脱离后，整栋楼房就支承在上下轨道梁间的滚轴上。在上轨道梁上均匀施加足以克服上下轨道梁间滚轴的滚动摩擦力的水平推力，房屋即可水平移动。行走体系应考虑滚轴的强度（变形）和间距、上下轨道梁的平整度和水平力施加机构等因素。　　选用壁厚5mm的60无缝钢管，长150mm，内填1∶3水泥砂浆（掺入定量减水剂及膨胀剂）。滚轴设计强度取值为100kN，最大径向容许变形0．6～0．7mm。轴轨道滚轴间距为200mm，轴为250mm，轴为300mm，轴为250mm。　　沿上下轨道梁敷设200mm宽的3mm91 厚钢带。上轨道梁底钢带兼做模板，下轨道梁顶用砂浆找平后干铺钢带。　　千斤顶直接推动上轨道梁外伸牛腿，水平力通过型钢焊制的反力架和225平行钢筋拉杆传至基础。　　根据楼层变化和荷载的分布情况，沿主轨道两侧布置了26只千斤顶（12只32t及14只20t千斤顶），最大推力为664kN，实际推力只有65％左右，约为上部荷重的1／6。　　房屋平移到位后，在新基础与房屋上部结构之间及上下轨道梁间浇筑细石混凝土，将上下轨道梁之间的滚轴埋于梁内。　　本工程从动工至平移就位共历时70d，其中平移施工仅8d，平移速度最快达2．5m／d，施工期间二楼以上照常工作。第一章房屋加固改造中的锚接技术　　大学（西区）第二、第三教学大楼是50年代修建的砖混结构4层房屋，其抗震设防烈度已不能满足新的规范要求，于是在90年代初先后对这两幢教学大楼进行了加固改造。为与第一教学大楼对称呼应，决定采用内加固，取消水平圈梁的加固方法，用增加构造柱、砖柱、砖墙和水平钢拉杆的方法来增强和调节竖直和水平方向的受力。为此须将新增加的构造柱、砖柱、砖墙与原房屋的墙、柱、梁、板连接在一起。本文结合工程实际情况介绍几种典型的实用的锚接方法。1　新砖柱与旧砖墙的锚接　　门厅外墙面增设4根砖柱。其连接形式是每500mm用12的U形钢螺栓连接（图1）。施工程序：拆除旧砖墙面层并清理干净→凿深40mm掩埋螺帽及钢垫板的方形坑→用冲击电钻在旧砖墙内钻25锚孔→用高压水冲洗锚孔→安装12U形钢螺栓→用1∶3水泥砂浆填实锚孔→砌砖柱→墙、柱表面装饰抹灰。91 图1新砖柱与旧砖墙锚接1－旧砖墙；2－新砖柱；3－U形钢螺栓；4－钢垫板；5－螺帽2　构造柱与旧砖墙的锚接　　为避免影响房屋使用空间，构造柱一般布置在墙的阴角处。但由于教室面积较大，构造柱不能全部设在阴角处，构造柱与旧砖墙的锚接均按每500mm用12带直弯钩的钢螺栓连接（图2～图5）。图2阴角（Ⅰ）构造柱与旧砖墙锚接1－旧砖墙；2－新增构造柱；3－带螺栓的钢锚杆；4－钢垫板；5－螺帽图3阴角（Ⅱ）构造柱与旧砖墙锚接1－旧砖墙；2－新增构造柱；3－带螺栓的钢锚杆；4－钢垫板；5－螺帽图491 阴角（Ⅲ）构造柱与旧砖墙锚接1－旧砖墙；2－新增构造柱；3－带螺栓的钢锚杆；4－钢垫板；5－螺帽图5房间边墙中部构造柱与旧砖墙锚接1－旧砖墙；2－新增构造柱；3－变形的U形钢螺栓；4－钢垫板；5－螺帽　　施工程序：拆除旧砖墙面层并清理干净→凿深40mm掩埋钢垫板及螺帽的方形坑→用冲击电钻在旧砖墙内钻25锚孔→用高压水冲冼锚孔→安装12钢锚杆→用1∶3水泥砂浆填实锚孔→安装构造柱钢筋→浇筑钢筋混凝土构造柱→墙、柱表面装饰抹灰。3　构造柱与构造柱的锚接3．1　在房屋的跨度方向　　在每层房屋的楼板下缘用18钢拉杆连接。钢拉杆两端制成带直角的弯钩伸入构造柱内；在钢拉杆的中间则用花篮螺栓连接，以此调节水平受力并方便施工（图6）。图6房屋跨度方向构造柱与构造柱锚接1－构造柱；2－钢拉杆；3－花篮螺栓3．2　在房屋的阴角处　　在同一位置两墙垂直相交处，构造柱分布在两个相背的阴角，为发挥同等的受力效果，须将其锚接在一起。锚接方法是沿柱每500mm用12钢锚杆连接（图7）。其施工程序与本文构造柱与旧砖墙锚接方法大致相同，且是同时进行。91 图7阴角处构造柱与构造柱锚接1－旧砖墙；2－构造柱；3－钢锚杆4　构造柱与旧梁的锚接　　在房屋结构中，构造柱和梁都是承受荷载的构件，增加构造柱就是为了增强房屋的承载能力。所以构造柱在竖向贯通的过程中就必须与梁交叉（让梁上荷载传递给柱）。本工程同时采用焊接生筋法和“柱包梁”法。4．1　焊接生筋法焊接生筋法是在构造柱与旧梁垂直交叉处把构造柱的钢筋与梁的钢筋焊接在一起（图8）。其施工程序：拆除旧梁保护层，直到露出梁的上下缘水平受力主筋→搭焊构造柱与梁的受力钢筋。4．2　“柱包梁”法焊接生筋以后，由于构造柱贯通方向在旧梁内仍没有受力钢筋，这在理论上是行不通的。为此在构造柱与梁的交接处采用了“柱包梁”的方法。即把构造柱放大，让构造柱内的受力钢筋沿旧梁截面两边“绕行”，将旧梁包在构造柱内（图8）。图891 构造柱与梁的锚接1－旧梁；2－新加构造柱；3－旧梁主筋；4－焊接点；5－构造柱主筋；6－水平焊接短筋；7－“绕行”主筋；8－混凝土保护层　　具体施工程序：将旧梁表面凿毛并清理干净→安装构造柱钢筋→焊接构造柱中“绕行”主筋→焊接柱与梁的主筋（与前述焊接生筋的过程相同）→焊接“绕行”受力钢筋上的水平短筋→浇筑构造柱混凝土→梁、柱表面装饰抹灰。第一章承重砌体置换　　某学生宿舍，原为三层砌体混合结构，80年代加建二层。加建部分采用加气混凝土砌块，建筑物长72．368m，跨度14．84m，中间走廊，层高3．8m，纵墙承重。经几年使用，发现第四层砌体严重开裂，外墙外张，抹灰层起鼓、开裂脱落。加固维修中，采用同层钢管支护，千斤顶固定，分段置换的施工技术，收到了投资少、施工快、安全可靠的效果。1　内墙置换方案1．1　分段置换　　以中部楼梯为中心，以中间走廊为界线，把两道内承重纵墙分成四段（图1）。置换按ⅠⅡⅢⅣ段顺序进行，以避免施工期间建筑物整体刚度破坏，也可使支顶材料得到周转使用。图1内墙置换施工段划分91 1．2　本层支顶　　置换层本层支顶的作法是沿本层内墙每隔1．5m上下凿孔，在靠地面的孔内安装预制混凝土垫块，底面坐浆，上面的孔在楼盖圈梁下皮开凿，在上下孔内均安放1000mm长的14号工字钢，两边挑出墙皮375mm，在两个工字钢的悬臂端安装100×6钢管支柱（钢管支柱根据上部传来的荷重按中心受压杆计算）。用铁楔将柱顶钢梁与圈梁顶实（图2）。图2支顶构造大样1－原混凝土圈梁；2－用楔铁打紧，空隙大时可加钢板垫块；3－14号工字钢，l＝1000；4－凿孔，250×200×200；5－安装螺栓2M16现场确定位置；6－支柱100×6，l＝2950；7－凿孔，250×100×100；8－安装螺栓M16，钻18孔；9－拉结角钢E63×5，l＝690；10－连接件焊于支柱上，E63×5，l＝100；11－支顶可靠后拆除原砌体，换成MU10，M7．5混合砂浆砌体；12－加劲肋－8×50×200；13－支柱底板－10×200×200；14－传力板－15×200×200焊在14号工字钢上；15－凿孔250×300×300（b×h×l）；16－木楔宽100～150；17－预制混凝土块，坐浆10厚，250×150×300（b×h×l）91 1．3　原砌体拆除及重砌待一个施工段支顶完毕即可拆除原砌体，砌筑代换砌体，砌至距圈梁下皮180mm时，在纵向两支柱间加设新旧砌体传力机构，即用两块槽钢肢尖相扣，中间放置千斤顶顶牢（宜使千斤顶的压力读数与上部墙段传来的荷重一致）。为避免构件之间的传力损失，可使千斤顶的压力值提高10％～20％。而后用与槽钢肢等厚的钢板焊接两槽钢上下肢，最后撤出千斤顶（图3）。图3新旧砌体传力措施1．4　混凝土浇筑待新旧砌体间的传力机构起作用后，即可拆除临时钢管支柱和上下工字钢梁，周转到下一流水段使用。在新旧墙体间的空隙处两侧支模，用埋在新砌体中的8号铁丝紧固，并将其中任意侧模板倾斜，以便浇筑混凝土（宜采用膨胀混凝土），传力机构埋入其内，待混凝土初凝后拆除倾斜的一侧模板，剔除多余部分混凝土。2　外墙置换方案　　外墙的置换作法与内墙置换相同，关键是如何搭设外脚手架的问题。我们在施工时应用了悬挑扣件钢管脚手架，三角支架沿外墙每隔1．5m设一个，三角支架的斜杆通过验算确定，并采取拉结措施，保证斜杆不产生侧移，具体作法如图4所示。脚手架搭设完毕，在置换层外墙楼地面上皮和该层圈梁下皮分别凿孔（间距1500mm），底部孔内坐浆安放混凝土垫块，垫块上安装14号工字钢梁（两端各伸臂375mm），在钢梁两悬挑端上，沿外墙内外侧各安装1根91 100×6钢管支柱，以便将上部荷载可靠地传递到下层外墙砌体。为减少外墙凿孔数量，安装承托钢管支柱的工字钢梁的孔应与脚手架水平管的穿墙孔合一，并在脚手板上用木楔临时固定混凝土垫块上的工字钢梁。图4悬挑扣件钢管脚手架第一章地下临时支护静态爆破拆除　　因施工工艺要求需将一排施工临时支护立柱及顶梁等结构拆除。该结构位于地下6～15m处，系密集钢筋混凝土结构，混凝土强度等级C30。随着永久支护拱顶和支柱的完成，需要在50d内将临时支柱和顶梁部分拆除。拆除量约1500m3，该结构物已与地下结构的支撑部分分离，仅有立柱与车道地基相连，拆除部分距最近的永久结构钢立柱相距约2m。1　拆除方案　　采用静态爆破拆除方案，即在立柱和横梁上均匀布置炮孔，使此部分由上向下逐段由西向东充分破碎，必要情况下用机械人工法进行预拆除，最后割断钢筋，清理残余部分及渣土。　　为了加快工程进度，可根据整个车站建设工程进度安排，采取与其他工序平行作业的方式打眼，然后分段集中放炮，出渣工序可考虑采取平行作业方式进行，整个结构拆除工程可按55～58m91 一段分为4部分完成。每部分先在梁、柱的轴向方向用风镐剔出钢筋，并沿轴向每隔3m剔出所有立筋，再用氧气割断所有钢筋。拆除顺序从上到下，待梁拆除后，再在立柱上打孔，每隔3m环向用风镐剔出钢筋，在纵向上剔出2道钢筋来，并用氧气将钢筋全部割断。如空间允许，亦可将立柱拉倒后再破碎。2　炮孔布置　　根据拆除方案，结构物的炮孔布置如下：在横梁上按梅花状均匀布置垂直孔，立柱中心布一孔；再在半径为30cm的圆周上均匀布置12孔，如图1所示。3　孔网参数　　横梁：如图1所示，沿轴向分为5排，排距为30cm，孔距为20cm，孔深90cm。立柱：如图2所示，立柱中心一孔，半径为30cm，在圆周上均匀布置12孔，孔深均为3m。装药顺序为：横梁两侧炮孔装药2～4h后，再装中间3排炮孔。为安全起见，对立柱各孔实行同时装药。图1横梁炮孔布置图图2立柱炮孔、切缝布置图4　药量计算91 　　（1）横梁：如图1所示，每米横梁需炮孔25个，即总孔深L＝25×0．9＝22．5（m）。横梁总长228m，静爆剂线装药量为K＝2kg／m，则横梁所需药量：Q1＝22．5×2×228＝10260（kg）　　（2）立柱：如图2所示，每米立柱需炮孔L＝13×1＝13（m），立柱共82根，高9m，每根立柱分3段拆除。　　则需静爆剂q＝13×2＝26（kg）　　每立柱需静爆剂Q0＝26×9＝234（kg）　　则立柱所需总静爆剂Q2＝82×234＝19188（kg）　　总药量（调整系数k＝1．2）：Q＝k（Q1＋Q2）＝1．2（10260＋19188）＝35338（kg）＝35．338t　　本次静态爆破拆除工程共打孔8966m，用静爆剂约35t，人工2400工日，9m3空压机145台班，历时58d，成本208元／m3。5　经济效果　　用其他爆破法拆除总计共需打孔3134m，用炸药534．60kg，雷管3448发，人工560工日，9m3空压机45台班，历时16d，成本78元／m3；如用人工机械法则鉴于大机械不能进入工作面，只能用风镐拆除，则全部拆除工程共需人工4050工日，9m3空压机200台班，历时72d，单位成本158元／m391 。可见爆破法工期最短，成本最低；静态爆破法工期次之，但成本最高；人工机械法成本次之，但工期最长。对该拆除对象而言，显然爆破法最好，但考虑到该工程所处位置的特殊性及工期的要求，最后决定用静态爆破法拆除，并在合同工期内圆满地完成了拆除任务，取得了较好的社会和经济效益。　　另外，在地下车库拆除工程中，地下室底板及立柱采用控制爆破拆除法，其余采用机械人工拆除法，既缩短了工期，控制了爆破振动速度，还提高了机械破碎的台班效率，同样收到良好成效。第一章树根桩加固不均匀沉降用树根桩加固不均匀沉降某框架结构单层厂房，采用426mm直径的锤击灌注桩，桩长约26m，单桩承载力450kN。该厂房于1995年1月竣工并投入使用，同年底发现⑥～×～牞轴基础范围内严重不均匀下沉，导致建筑物梁、柱、屋面板、墙体局部开裂，必须进行加固。　　经研究决定采用树根桩处理基础不均匀沉降。1　树根桩设计　　设计树根桩桩径200mm，桩长27m，入中风化层1m。桩身混凝土强度等级为C20，采用三角形钢筋笼，主筋320，箍筋φ6＠200，钢筋笼长15m。单桩轴心压力设计值200kN，安全系数K＝1．8。经验算，树根桩承载力为200kN。树根桩布置见图1，承台剖面见图2。图1树根桩布置示意91 图2树根桩承台剖面示意2　树根桩施工工艺　　树根桩采用425号普通硅酸盐水泥，粒径5～25mm碎石，水灰比0．6，注浆压力0．5～1MPa。　　采用XU300－2A型钻机，工艺流程如图3所示。图3树根桩施工工艺3　施工要点　　（1）依据加固桩位图定桩位，钻机对中，桩位偏差控制在20mm内，并保证钻机的垂直度偏差不超过1％。　　（2）成孔：第一阶段采用金刚石钻头用慢速钻进的方式钻穿承台；第二阶段更换合金钻头，以较快速度钻至设计深度。　　（3）确定桩深：按设计要求入中风化层1．0m91 ，施工时由现场技术人员及机长根据钻速、负荷及所取岩样确定终孔深度。　　（4）清孔：钻进至设计标高后拔出钻头，通过高压泵注入清水，将沉积泥砂和孔内泥浆冲洗干净。　　（5）分段焊接钢筋笼，钢筋笼下至孔内时要吊直扶稳，避免碰撞孔壁。　　（6）把碎石通过漏斗缓慢投入孔内，并轻摇钢筋笼，促使碎石下沉，直至灌满桩孔。碎石投放量约1m3。　　（7）进行二次清孔，至返清水为止。　　（8）压力注浆：注浆压力0．5～1．0MPa，至孔口冒浆后进行封孔处理，再继续注浆15min，使浆液充分填充于碎石间，即停止注浆，拔管，每拔1m补浆1次，直至管拔出为止。　　（9）在承台下2m范围内将树根桩扩大直径至300mm，以支承基础的底面，并保证钢筋笼主筋入承台500mm以上。4　沉降监测与效果评价　　为监测加固过程中的沉降和检验树根桩处理地基的效果，加固施工时设置了29个沉降监测点，半年内共进行了32次沉降观测，结果表明部分承台在加固前沉降较大，而加固过程中沉降不大；部分承台加固前沉降较小，而加固过程中沉降较大。但所有承台在施工完毕后，沉降均明显减少，一个月后趋于稳定。监测数据表明，采用树根桩能有效地制止建筑物的不均匀下沉。第一章钢屋架补焊　　某电厂汽机车间33m跨钢屋架，制作时误将33m钢屋架焊缝按24m钢屋架施工，在安装过程中发现焊缝高度不足，但部分屋架已安装，屋面大板已盖上。对这些屋架必须加以补焊。其步骤是：　　（1）对已安装的33m91 钢屋架，逐排进行焊缝检查，并做好记录；　　（2）在检查的基础上进行核算，根据计算结果，采取围焊的方法进行补强；　　（3）按核算要求逐排进行补焊。1　补焊理论依据　　（1）钢材的多次局部热循环对塑性性能有影响，但仍在标准允许范围内。　　（2）金相检验和硬度试验结果表明，二次施焊件与一次施焊件相比，未发现有明显组织变化和硬化。　　（3）在复杂应力区域钢板经受三次不均匀的热循环后，由于材料的塑性韧性稍有下降，对构件的内部应力重分配及其极限状态会有一定影响，就整体效果而言，因返修中仅是个别部位经受全部热循环过程，故总的影响和强度折减值不大。说明返修后的结构是可以满足设计要求的。　　（4）在保证低碳钢C3F的物理化学性能合格的条件下，钢屋架杆件应力不大于其计算强度，可在其应力状态下用电弧焊接方法加固。　　（5）屋架在杆件加固的焊接过程中，因电弧焊接的温度影响，使屋架的挠度变形增大，在正常情况下钢材冷却后，挠度变形回缩使结构恢复安全，残余变形的大小与杆件断面、加固部位和施焊连接时间等因素有关，应采取适当的焊接工艺以保安全。　　（6）每条焊缝长度不小于100mm时可以直接在原焊缝上加固，加固后新旧焊缝能共同受力，但平均抗剪强度有所降低，在杆件端部增加焊缝和在原焊缝的两端补长焊缝，效果比较明显。2　对高应力荷载下钢结构补焊加固的建议　　（1）被加固的杆件，按A3钢的材质条件，拉杆可提高到按极限状态设计的计算强度加固，而压杆则以不超过180N／mm291 为宜。　　（2）焊缝加固时的剪应力应不超过按极限状态设计的计算强度，一般情况下总长度不小于400mm的焊缝连接点，当贴角焊缝剪应力在90～120N／mm2时，宜先加补端部焊缝或加长原焊缝，不足时再采取涂高原焊缝的加固方法，涂高焊缝的平均抗剪强度应按计算强度降低30％～40％考虑。　　（3）屋架上有若干根杆件均需加固时，应先检查整个屋架及各压杆的稳定结构，如屋架上屋面板的焊点、支撑的连接点，要予以焊实或固定牢固，整个结构上的外观缺陷损伤均应预先修复。焊接时先焊最薄弱的部位（如连接口、有严重缺陷的焊缝以及应力最高的杆件等），一般是先压杆后拉杆，必须先焊好两端的节点部位，且应先焊悬出肢，后进行中段的跳花焊。节点板上的腹杆焊缝加固，首先补端焊缝，其次是加长原焊缝，再次是原焊缝涂高（原焊缝质量好，且总长不小于100mm）。如上述加固方法不能满足要求或不适用时，可采用附加钢板补焊缝或加大节点板等方法。在原焊缝上涂高、施焊，必须从原焊缝受力较低的部位起始。例如在一般具有4条焊缝的连接板上施焊，施焊是由钢件的端部开始，而不是由连接板的边沿开始。　　（4）钢结构的补焊加固施工，应在常温下（最好在10℃以上）进行。尽可能卸去可以卸去的荷载，并避免风力、吊车和一切设备振动的外力影响。　　在一榀屋架上进行焊接加固，施焊的连续时间不宜过长，应采用间歇施焊方法。同一时间内使用电焊机最多不超过2台，并尽量选用较小的电流电压，以减少热量，防止过大的结构变形。　　在同一断面上沿两条顺轴向施焊时，施焊时间应先后错开3～7min，防止过分削弱断面强度。　　该工程自补焊以来，经过风雪荷载和生产的考验，情况良好，说明补焊是成功的。91 第一章地下室外墙裂缝的处理1　地下室外墙裂缝的处理1.1　普通微裂缝的处理　　对于一般普通微裂缝，沿裂缝凿一条Ｖ形槽，槽内混凝土面应平整干净，不平处用水泥砂浆填补，若槽内潮湿，应先导渗、烘干后再进行嵌补。　　嵌补前先在基层刷素水泥浆，再用抹子将砂浆嵌入槽内压实，最后用1:2.5水泥砂浆抹平压光（图1）。图1　普通微裂缝的处理1.2　渗水裂缝灌浆堵漏1.2.1灌浆孔布置（1）灌浆孔底部应与漏水缝隙相交在漏水量最大的部位。一般情况下，水平裂缝宜沿缝下向上打钻斜孔，垂直裂缝宜正对缝隙凿直孔。（2）灌浆孔的深度不应穿透结构物，宜留10～20cm的安全距离。（3）灌浆孔的孔距视漏水压力和缝隙大小，以及漏水量及浆液的扩散半径而定，一般为50～100ｃm。1.2.291 注浆嘴埋设（1）埋入式注浆嘴的埋设处，应事先用錾子剔成孔洞，孔洞直径比灌浆孔直径大３～４cｍ。将孔洞内清洗干净，用快凝胶浆将注浆嘴稳固于孔洞内，其埋深应不小于5cm（图2）。图2渗水裂缝处理（2）注浆嘴埋设后，除注浆嘴内漏水外，对其他漏水或有可能漏水的部位（在相关该条缝一定范围内）均采取封闭措施，以免出现漏浆、跑浆现象。1.2.3试灌　　待漏水处封闭和埋设注浆嘴处具有一定强度后可进行试灌。先采用颜色水代替浆液，用以计算灌浆时间，为确定浆液配合比、灌浆压力等提供参考，同时观察封堵情况和各孔连通情况。1.2.4灌浆　　灌浆时在水泥浆液中掺入定量的水玻璃溶液作为促凝剂，其配合比按水泥浆液水灰比不同加入水泥重量1％～3％的水玻璃溶液。　　选其中一孔注浆，并作为注浆嘴。待多孔见浆后，立即关闭各孔，仍持续压浆，灌浆压力应大于渗透压力，使浆液沿着漏水通道逆向推进。灌到不再进浆时可停止压浆，立即关闭注浆嘴，应先关闭注浆嘴的阀门，再停止压浆。91 第一章砖混结构房屋的托梁拆墙　　某商住宅，建于70年代末，底层为局部框架，2～5层为砖混结构，隔层设圈梁，基础为钢筋混凝土条形基础（无地梁）。由于使用要求改变，须将轴承重墙拆除，即基本将底层改建成一个营业大厅（图1、2）。图1原底层平面图2改建后的底层平面1　置换方案　　原轴墙为承重实砌墙，原局部框架通过构造柱将荷载传至该墙。托换设计时要保证结构不变形，并将荷载均匀传递至基础。由于原基础无地梁，抗弯刚度差，故考虑在原基础墙两侧增设双地梁闭合内框架，以提高基础抗弯刚度，减小柱下地基反力峰值，形成整体弹性地梁体系，避免基底反力不均匀而引起沉降差（图3）。91 图3基础墙改建示意1－双地梁，形成闭合框架；2－置换小梁；3－表面凿毛2　置换过程　　（1）上部结构荷载传递至墙体转为传至闭合内框架，由于闭合内框架不能直接设置在墙下，故首先须对墙体进行置换。方法是在建筑高度允许范围内（同时要满足混凝土浇筑空间），用一定间距的钢筋混凝土小梁置换，然后将小梁与紧贴在墙边的内框架连成整体。小梁的置换间距应考虑施工过程中的局部破坏，同时考虑小梁至上层多孔板的距离。为确保安全，施工时宜先间隔施工一半小梁，待其强度达到所置换的砌体强度时，再施工另一半（图4），以免墙体截面一次削弱过大而降低承载力。图4墙体置换示意1－置换小梁；2－闭合内框架梁；3－新增闭合内框架柱　　（2）闭合内框架与原结构应形成整体，以满足抗震要求。所设的钢筋混凝土扶壁柱应与原柱有可靠的连接，形成组合柱。组合柱应满足承载力及框架双梁主筋伸入柱内锚固长度的要求。3　施工顺序　　（1）加固基础，完成基础抗弯刚度的增强过程。　　（2）设置扶壁柱，形成内框架组合柱。　　（3）置换墙体。　　（4）施工双梁，形成闭合内框架。　　（5）拆除墙体。91 4　注意事项　　（1）梁柱施工时，与其接触部分砌体的粉刷层应先去除，墙体穿筋部位用电钻钻孔。浇筑混凝土前墙面应加以湿润，表面刷素水泥浆一道。　　（2）采用C30高流动性树脂混凝土。由于受构件部位及净高等限制，混凝土浇筑有一定困难，故应注意振捣密实，确保质量。　　（3）须待各构件混凝土达到设计强度标准值后，方可拆墙。须用机械切割，并在整个过程中进行变形监控及裂缝检查。　　砖混结构房屋的闭合内框架托换，避免了旧结构的变形不协调，受力合理，结构变形小，且托换时不需要支撑，避免了施工过程中的变形和危险。同时施工方便，费用低，更不必疏散上层住户，因此效益较好。第一章住宅危房墙体楼板加固措施　　某住宅区工程由于砖砌体及楼板的质量问题，其抵抗水平荷载能力远不能满足7度抗震设防的要求，必须对其主体结构进行全面加固和补强。　　根据该区建筑物存在的主要问题，确定处理方案主要有两个方面：一是加固现有的墙体，二是增加楼板厚度，以提高各层楼板的刚度和承载能力。1　墙体加固措施　　墙体采用双面挂钢筋网喷射细石混凝土的方法进行加固。墙体加固钢筋为φ6＠91 200双向，在墙体转角处设4φ10钢筋，并在门窗洞处予以加强。墙体加固配筋见图1。　　施工时，先铲除墙面原有的抹灰层，露出砖砌体，再清除残存在砖表面和砂浆缝隙中的黄泥砂浆，并反复用清水冲洗、润湿。在砖墙润湿状态下，用M10级素水泥浆涂刷墙面，然后再布置钢筋网，最后喷射40mm厚C25细石混凝土（喷射细石混凝土前，应注意浇水养护墙面上的素水泥浆）。墙体混凝土喷射完毕后须进行养护，一般每8h一次，用清水润湿墙面。加固钢筋连接一律采用焊接，其焊接长度不小于300mm。钢筋连接情况见图2。考虑到深圳地区的抗震设防要求，加固时在该建筑物周围增设了24根扶壁柱，使加固后的外墙墙体与后加的扶壁柱连成一体，以提高结构的整体抗震性能。扶壁柱采用C25混凝土浇筑，内配不小于4φ12的构造钢筋，箍筋为φ6＠200。新增扶壁柱与原构造柱或墙体应有可靠拉结。当扶壁柱与原有构造柱连接时，要将新增设的扶壁柱钢筋与原有构造柱内的钢筋用连接钢筋焊接；若扶壁柱位置没有构造柱，则要求从墙体内穿2根φ10拉结钢筋伸入扶壁柱内，该钢筋在墙体内的锚固长度不得少于500mm，沿柱子的纵向以不大于600mm的间距设置，见图3。图1斜拉机构示意1-φ6＠400拉结筋错排设置；2-φ6＠200；3－喷射40厚c25细石混凝土表面压光91 图2楼板墙体加固节点1－墙体水平钢筋，隔2根穿过墙体；2－墙体钢筋网φ6＠200；3－φ6拉结钢筋；4－拉结筋呈梅花状布置；5－楼板墙体加固钢筋，隔2根穿过钻孔，用水泥浆封闭图3扶壁柱与原有结构的连接1－箍筋φ6＠200；2－箍筋φ6＠200；3－连接钢筋间距≤1200mm；4－箍筋φ6＠200；5－扶壁柱与墙体拉结筋φ6＠2002　楼板加固措施　　该住宅建筑另一个突出问题是楼板厚度达不到设计要求。据现场检测，楼板实际厚度平均为60mm，比设计要求的90mm和100mm分别少33％和40％。对楼板进行承载力验算的结果表明，在楼板跨中，承载力尚能满足现行规范的要求，但在支座处则承载力明显不足，其R／（γ0S）＝0．71，远远不能满足R／（γ0S）≥1．0的要求（R为构件截面的抗力，γ0为结构重要性系数，一般取γ0＝1．0，S为构件截面的内力）。因此须对楼板进行加固。　　楼板的加固采用叠合板加固法，叠合厚度为50mm，采用强度等级为C25的细石混凝土，内配φ8＠91 200钢筋网（双向）。施工时须支撑楼板，以保证安全。先凿除楼板表面的砂浆找平层，露出楼板基面，用钢丝刷加清水冲刷板面，再用清水反复冲洗干净，然后布置钢筋网，浇筑混凝土（浇筑混凝土前应先涂素水泥浆结合层）。浇筑混凝土后应加以养护。对厚度小于40mm的混凝土楼板，应打掉重新浇筑，不能采取叠合板的形式予以加固。对于板底因锈蚀而使截面削弱的钢筋，若截面损失超过20％，则采取补焊钢筋的方法进行加固补强（图4），其他钢筋除锈后，抹10mm厚防腐砂浆处理即可。图4钢筋加固补强示意第一章斜拉桥机理加固房屋结构　　9层大厦建筑面积2万m2，框－剪结构，柱网10m×10m，层高3．8m，采用塑料模壳现浇双向密肋楼盖，临街转角处钢筋混凝土悬臂平板厚200mm，挑出1．8m91 ，板端砌墙，外饰面砖。　　该工程建成后一年多发现转角挑出部分的第2～4层悬臂板楼面开裂，决定采用加固措施。经方案比较，决定引用斜拉桥机理实施加固。加固思路是：仅在第3层内侧设置斜拉机构，通过圆钢吊杆向下对第2层和第3层楼板悬臂端施加向上托力（图1），再通过方木立杆，协助原填砌外墙共同顶起四楼楼板。这样可用较少量的工料、较短的工期，主要在一个楼层里操作，同时完成对3个楼层的加固，且无湿作业，不显加固痕迹，且可维持原建筑物风貌，具体作法如下。图1斜拉机构示意　　（1）在第3层转角处的两个混凝土圆形框架边柱柱身上用D140×5钢管作压杆，各构成一个倒三角形挑架，其作用相当于斜拉桥的塔柱（图2）。在这两个挑架的上外角点上各架设4根端部带螺扣的八字形20圆钢组成辐射式斜缆，把3个楼层所有的加固竖向反力经钢管传递给原结构框架柱。图2倒三角形挑架　　（2）在三层楼板悬臂端紧靠外墙踢脚线处立放1根14号槽钢，其作用相当于斜拉桥的桥面梁。在此槽钢梁的立腹板外侧，按间距1．2m和不同的角度焊接16个斜缆吊点，吊点设张拉斜缆装置，其构造如图3所示。91 图3张拉斜缆装置构造图4吊杆与楼板连接　　（3）由斜缆吊点处的槽钢梁上翼缘向下设置一短一长2根16螺栓吊杆，穿过楼板钻孔，使短吊杆与第3层楼板连接，长吊杆经二层外墙隐埋并和第2层楼板连接，两个楼层的所有吊杆均在三楼槽钢梁上拧螺母，予以张紧（图4）。　　（4）各20圆钢斜缆用扭力套筒扳手分4级，逐个顺序按计算比值拧紧螺母，形成各斜缆所需的不同预拉轴力，可得到相同的向上垂直分力，以均匀托起楼板的悬臂端，这样不仅可全部抵消后期的使用活荷载，且能抵消一部分由楼板和外墙等结构自重恒载引起的悬臂楼板结构负弯矩，使原裂缝趋向闭合，达到加固补强的目的。　　（5）考虑原三层外墙是后砌的空心砖墙，其顶部和四层楼板不够密实，故在斜缆吊点处的槽钢梁上用方木立杆协助顶起四层楼板。木杆外钉硅酸钙板做假内墙面，以隐蔽斜拉装置，使三层内不显加固痕迹。第一章悬臂柱承楼梯外倾下沉的处理　　某娱乐场所因消防需要，在山墙一侧增设一悬臂柱承楼梯（图1）。事后发现该楼梯承载力严重不足，上部结构自重大，仅靠插在淤泥层上的4m木桩抵抗倾覆，整座楼梯有倾覆危险，且悬臂柱长细比达127（远大于50），有可能失稳破坏。91 图1悬臂柱承楼梯立面图　　该楼梯完工后仅4个月楼梯顶部已离开山墙外倾约30mm，数日后楼梯外倾已达138mm，下沉20mm。　　该楼梯下沉问题已难以解决，再不解决外倾问题，随时都可能倒塌。故采取了允许基础下沉，但不允许楼梯外倾的连接方案。　　（1）楼梯顶盖与楼房屋盖用2根M20花篮螺栓（每根容许拉力9kN）拉连。　　（2）每层楼梯梁柱节点与楼房同层框架梁（或山墙）用M20花篮螺栓拉连（图2）。图291 楼梯梁柱节点与楼房拉连1－楼房框架梁；2－楼梯梁；3－悬臂柱；4－Ｍ20花篮螺栓；5－8×100扁钢箍；6－8×100扁钢，2Ｍ16胀锚螺栓　　（3）自上而下逐层加固。由于楼梯柱太细长，拉连时不应过分收紧花篮螺栓，以免楼梯柱产生附加变形。　　（4）加固完毕方可解除临时拉绳。　　（5）为美观起见，加固部位封胶合板。　　（6）使用期间定期检查钢材生锈情况，及时刷漆；调整花篮螺栓，只允许楼梯下沉，不允许外倾。　　该楼梯自拉连之后，即无晃动感。1997年11月检查，楼梯虽已下沉90mm，但无外倾，至今使用正常。2　设计注意事项　　类似事故在中山市已发现3起，其教训如下。　　（1）悬臂柱承楼梯孤悬于地面。由于其靠山墙一侧往往不设置栏板，外侧栏板和可能发生的半边活载是偏心荷载。因此必须做倾覆安全验算。　　（2）考虑沉降差的问题。悬臂柱承楼梯往往设置沉降缝与楼房彻底隔开，柱顶成为自由端。当长细比较大时，楼梯会有晃动感。尤其悬臂柱的计算长度是实际柱长的两倍，造成楼梯稳定性更差。　　（3）鉴于悬臂柱承楼梯缺点较多，故应慎用。如不是后设，宜从楼房主体结构上悬挑，使室外楼梯直接依附在楼房主体结构上。第一章钢筋混凝土吊车梁的简易加固　　车间建于50年代末期，为单层高低双跨排架结构厂房，主车间跨度91 12m，纵向长70m，高15m，内设1台起重量5t的吊车。由于多年来吊车高负荷的运作，所有吊车梁均出现不同程度的损伤，个别甚至发生局部混凝土碎落，严重影响吊车的安全运行，必须迅速加固或修复。1　钢筋混凝土吊车梁损伤情况及原因　　通过对28根吊车梁观察发现，裂缝均发生在支座附近，每端均有数道斜向裂缝，缝宽1～10mm，跨中混凝土未发现裂缝。吊车梁发生破坏的主要原因如下。　　（1）吊车梁截面面积偏小，混凝土强度偏低。　　（2）吊车梁端部弯起钢筋面积偏小，箍筋稀疏。　　（3）牛腿面宽仅300mm，小于规范要求，致使吊车梁搁置长度偏小。　　（4）端部混凝土保护层偏大，致使伸入支座的钢筋锚固长度不能满足规范要求。　　（5）施工质量及材料质量也有一定问题。　　通过对吊车梁破坏现状的分析研究认为，吊车梁只是丧失了剪切承载能力和梁端局部承压能力，而抗弯承载能力尚符合要求。因此应提高吊车梁的抗剪能力和局部承压能力，加固处理方法既要简便易行，不影响金工车间的正常运行，又要安全可靠，经济可行，最终决定采用倒置钢牛腿加固吊车梁的方法。2　倒置钢牛腿加固方法91 　　倒置钢牛腿加固吊车梁的主要工作原理是，利用钢板组合结构加强混凝土牛腿上相邻两根梁的连系，使其成为铰接整体，并与原吊车梁一起承受行车轮压传来的荷载，可大大提高原吊车梁的抗剪能力和局部承压能力。具体实施步骤如下。　　（1）备料。加固用钢板采用A3钢，并进行必要的防锈处理，每个混凝土牛腿需4块钢板，其中A板1000mm×400mm×10mm（厚）2块，B板350mm×300mm×10mm（厚）2块，M20螺栓1根，长350mm，M20螺母2个（图1）。图1牛腿加固钢板　　（2）清理吊车梁裂缝，并用M30高强度等级水泥砂浆修补。在两根吊车梁梁端相距牛腿面300mm高度处，开一个25孔。　　（3）将两块A板分别紧贴混凝土牛腿上两吊车梁两侧面，并用螺栓将两钢板连接，拧上螺母，使其夹紧吊车梁。　　（4）将两块B板贴附在混凝土牛腿两侧的吊车梁梁底，并与梁侧两A板贴角焊接（图2）。图2加固作法示意1－A板；2－B板；3－M20螺栓螺母；4－钢筋混凝土吊车梁　　（5）加固完毕后将钢板表面与吊车梁及柱一起刷大白浆一道。　　采用该法加固吊车梁总费用不到4000元，仅为置换法费用的1／12。　　加固实施至今已6年，吊车梁使用正常，吊车行驶平稳。91 　　采用倒置钢牛腿加固吊车梁的方法施工便利，加固实施速度快，技术上安全可靠，不破坏原有结构，也不改变原结构的受力状态，不影响行车的正常运行。对于在不停产或少停产的情况下进行吊车梁加固或旧厂房改造有一定的参考价值。第一章建筑喷射混凝土修补加固91 　　盐场化工行业是腐蚀严重、防腐问题突出的行业，由于历史的原因，建设盐场化工厂时，一般混凝土建（构）筑物未考虑混凝土的防腐问题，且有的使用不耐盐的有酸根离子腐蚀的硅酸盐水泥配制混凝土，致使大部分盐场化工厂混凝土建（构）筑物提早腐蚀损坏。　　经过对已有加固技术进行分析和比较，证实喷射混凝土修补加固技术在盐场化工厂建筑修补中有一定优势，故决定采用这一技术。　　其技术核心是由空气压缩机产生压缩气，将搅拌混料机内的水泥、砂、石料吹至高压管内，并送往喷枪口，同时加水。料、水、气共混，喷射到加固的梁、柱、墙上并堆积到一定的厚度，再刮平，用水泥砂浆抹面。　　修补前应将严重腐蚀的混凝土凿除至主筋核心部位，已酥碎的混凝土应剥至坚实部位。将严重腐蚀的主筋及箍筋露出，用角向磨光机打磨锈皮，钢丝刷反复刷，直到锈层脱落，见到光亮色泽，用自来水冲洗干净。　　按设计要求补配主筋、箍筋，补配钢筋网并焊在原主筋上。　　为增加新旧混凝土的粘结力，用YJ302混凝土界面处理剂涂抹于旧混凝土的凿除面和钢筋面上，为防止钢筋锈蚀，在喷射混凝土内掺水泥重量2．5％的RI－1型阻锈剂。　　喷射混凝土用原材料要求如下。　　（1）应用525号矿渣水泥（因其抗盐腐蚀性能优于硅酸盐水泥）；　　（2）采用粗中砂，含水率应小于5％；　　（3）采用碎卵石，粒径为8～10mm。　　喷射混凝土配合比为水泥∶砂∶石＝1∶2∶2，用压缩空气吹料至喷枪口，加水，喷射到需加固面上后刮平，用1∶1～2．5水泥砂浆抹面。为防止盐类继续侵蚀构件，加固后将各构件表面涂抹一层CR胶乳液。　　在喷射混凝土前，为增加新旧混凝土的粘结及钢筋的粘结力，用高压水枪喷水冲刷受腐蚀的SO－4和Cl－浓度极高的加固面，再均匀涂刷一层YJ302混凝土界面处理剂，待0．5h后再喷射新混凝土，可提高新旧混凝土的粘结抗拉强度，加上压力的作用，新旧混凝土的粘结力为3～4MPa，与钢筋的粘结力为4．5MPa（传统支模浇筑扩大截面法新旧混凝土间粘结力仅0．04～0．1MPa）。　　喷射混凝土的水灰比为0．35～0．45，水泥用量比普通混凝土略高，故早期抗压强度高，比较密实，为防止有害离子侵入其内腐蚀钢筋而加入的RI－1型阻锈剂，能有效阻止或大幅度减缓钢筋锈蚀速度，可延长结构寿命2～3倍。盐场化工厂厂房使用寿命一般为15～30年，经修补加固后，预计可维持30年的正常使用。除此之外，对严重腐蚀的构件表面外涂CR防水胶乳砂浆，配合比为水泥∶粒径1mm细砂∶CR胶乳＝1∶2∶0．15～0．20，对盐场化工厂氯化钾浓缩液池的渗漏及外界有害离子侵蚀钢筋混凝土构件具有非常重要的作用。91 第一章砖烟囱裂缝的处理　　50m高砖烟囱使用一年后，在砖烟囱高45m处沿筒壁四周出现数条不规则裂缝，裂缝形状为八字形、倒八字形和其他不规则形状，裂缝宽度为3～8mm。1　裂缝原因及初次处理措施　　发现裂缝后，经调查研究和分析，排除了设计、施工与地震作用的因素。后经现场测试，确定裂缝产生的主要原因是味精厂主要机械设备100m3发酵罐启动运转时产生的振动，通过空气、地壳等的传递使烟囱产生共振，导致烟囱筒壁多处出现不规则形状裂缝。对裂缝的处理措施如下。　　改变烟囱高度，以改变其固有频率，避免烟囱引起共振，将已开裂部分拆除重砌（共拆去10m），并再加高5m，总高度为55m。对重建烟囱固有频率进行测试，烟囱第二振动频率为2．58Hz，与100m3发酵罐的振动频率有一定间距，烟囱可安全使用。2　烟囱加高后再次裂缝的原因　　砖烟囱加高改变固有频率后使用不到两年，在烟囱中上部又出现多条纵向裂缝、环状裂缝和少量不规则的斜向裂缝，且裂缝呈发展扩大趋势，必须对裂缝的成因进行全面分析。　　由烟囱加高前后测试的数据分析：烟囱加高后的第二振动频率由2．73Hz下降至2．58Hz，下降率为5．5％，如果100m3发酵罐以156r／min运行时，也下降了5．5％，则其频率间距为零，同样可产生共振。再则一台100m391 发酵罐的运行与多台或5台一齐运行时产生的加速度，后者影响会更加强烈，而这种情况因生产需要会经常发生。同时也由于砖烟囱的抗裂性差，烟囱内部的热源、煤烟气的燃爆及太阳的辐射作用等引起的温（湿）度变化，产生的应力与烟囱共振形成多变的、综合的组合力而促成第二次裂缝的增多和迅速发展。3　再处理措施　　虽然裂缝比较严重，但因生产急需而不能拆除重建。故决定采取在砖烟囱外重新做钢筋混凝土套筒筒壳，并与原有烟囱共同工作的加固补强方法，具体措施如下。3．1基础部分处理在原有7根800钻孔桩周围新加10根600钻孔桩，且均匀布置，桩采用C30水下混凝土。3．2烟囱筒身加固部分　　（1）在原有砖烟囱的外围进行加固，采用C25混凝土；　　（2）所用水泥均采用转窑425号矿渣硅酸盐水泥，骨料采用未风化的岩石；　　（3）原有砖烟囱的外表面应清洗干净，并按施工缝处理，以保证新旧部分的连接；　　（4）原有砖烟囱的裂缝均应用水泥浆灌缝，以保证其强度；　　（5）用M12膨胀螺栓把新旧烟囱连接起来；　　（6）新加混凝土壁厚±0．000至标高20．000m处由750mm缩至250mm，标高20．000m至55．000m混凝土壁厚250mm；　　（7）筒身配筋：采用双层配筋，竖向钢筋搭接长度40d，接头错开布置，环向钢筋接头处按规范要求错开搭接。91 第一章旧冷却塔的补强加固　　发电厂4号冷却塔始建于日伪时期，塔高55m，底部直径38m，淋水面积1250m2，加固前，其人字柱、环梁混凝土保护层严重脱落，致使人字柱钢筋骨架裸露，并引起多处钢筋严重腐蚀变形。塔盆多处漏水，通风筒内外壁混凝土保护层起鼓、大面积龟裂，甚至局部脱落，渗水严重，须加固补强。1　对人字柱承载能力的核算　　为确保冷却塔在加固补强施工中不致倒塌，在施工前对该塔人字柱的承载能力进行了核算。计算结果表明每根人字柱承受筒壁传来的重力荷载产生的压力为682．22kN，每根人字柱承受筒壁传来的风荷载产生的压力为122．68kN。　　每根人字柱截面上的压应力：凿毛前人字柱直径d1＝0．35m，凿毛后人字柱直径d2＝0．20m，人字柱高h＝3m，凿毛前人字柱压应力为4．83MPa，凿毛后人字柱压应力为14．79MPa。　　假定人字柱施工期间的平均气温为15℃，普通硅酸盐水泥配制的C40混凝土3d可达设计强度等级标准值的30％，15d可达70％，而C40混凝土的轴心抗压强度标准值fck＝27MPa，30％fck＝8．10MPa，70％fck＝18．90MPa。　　以上核算表明，补强施工过程中人字柱能够满足安全要求。2　主要施工项目及施工方法91 2．1　人字柱施工　　为确保施工过程中冷却塔本身和施工人员安全，应首先对人字柱进行补强加固。打掉人字柱混凝土保护层及酥松混凝土，清除外露钢筋表面浮锈，对于钢筋腐蚀较严重的人字柱在原钢筋骨架外重新绑扎钢筋骨架，其受力纵筋622，箍筋φ8＠200，然后浇筑C40细石混凝土，原人字柱直径为400mm，加固补强时采用直径500mm模板，以方便浇筑混凝土，且可提高人字柱承载力。浇筑混凝土前应用水冲洗掉人字柱表面浮灰，以提高其粘结力。2．2通风筒内外壁施工　　在通风筒内外壁表面用04－7型风铲打麻面，打凿时风铲与筒壁表面呈30°倾角，打凿深度20～30mm，间距40mm。对于松动、裂缝、酥化混凝土及原施工缝，应继续深凿，打掉周边及酥松混凝土，留下具有足够强度的混凝土。对于外露钢筋应加以补换和修整，并清除钢筋表面浮锈，喷浆前72h还应在塔壁表面洒水，充分湿润混凝土并冲掉表面浮灰，然后用HD－26T型混凝土喷射机在塔壁表面喷射1∶2．5水泥砂浆，使塔壁恢复到原来的厚度或略厚。风铲及喷射机使用风压0．8MPa的20m3空气压缩机供气。　　施工过程中，若在筒壁上遇有孔洞，则先清理孔洞周边混凝土残渣至露出混凝土新槎，补好缺损的钢筋，然后用对拉螺栓支设模板，采用比原混凝土设计高一等级的速凝混凝土重新浇筑，待新浇混凝土达到设计强度标准值后，与原筒壁一样在其表面打麻面喷浆至表面平整。　　待内筒壁水泥砂浆表面干燥后，还应喷两遍LV聚合物防水防腐涂料。2．3　环梁施工　　环梁加固方法同外筒壁。2．4　塔盆内外壁施工先在塔盆内外壁表面普遍用风铲凿毛，然后在塔盆漏水较严重部位的内壁用风铲凿成V形槽沟，并在槽沟内灌注沥青，再沿塔盆周围在塔盆内壁铺一层用20号铁丝绑扎的孔径10mm的钢丝网，最后用喷射机在塔盆内外壁表面喷1∶2．5水泥砂浆（厚30～35mm）。91 3　安全质量保证措施　　（1）在人字柱补强施工中应对称安排施工顺序，不得依次进行，以防施工过程中人字柱混凝土强度不足引起通风筒壁发生扭转而倒塌。　　（2）在人字柱现浇补强混凝土中加入适量NF减水剂，可提高混凝土的早期强度20％～50％。　　（3）在人字柱现浇补强混凝土施工过程中，应振捣密实，无孔洞、露筋现象。　　（4）环梁、筒壁、塔盆打麻面后应用水冲洗表面，分层、分条喷水泥砂浆，保证喷射水泥砂浆的结合面粘结牢固，无起鼓、裂缝和脱落。　　（5）人字柱、环梁、筒壁、塔盆施工后还应注意适时浇水养护。　　4号冷却塔修复投入使用至今已5年，状态良好，延长了该塔的使用寿命，取得了良好的经济效益。第一章多层结构增层设计　　教学楼建于1985年，全长43．14m，建筑面积1662m2，两翼4层、中间5层，部分砖墙承重，其余为框架结构承重。屋盖及楼盖为混凝土梁板结构，底层层高3．5m，其余各层3．2m。框架结构部分为单跨，跨度6．4m，其中一端悬挑梁长2m，以作外走廊；承重砖墙厚240mm，墙端及转角位置设有240mm×240mm91 的构造柱；基础为锤击沉管灌注桩基础，桩径320mm，框架柱下为5根桩承台独立基础，承重砖墙下为现浇承台梁单排桩基础。建成以来并未发现裂缝或破损，结构完好；地基土比较均匀，以风化红砂岩作为桩的持力层，未发现有不均匀沉降的现象。1　加大截面的框架结构增层方案　　将原框架柱截面尺寸加大，考虑受力及施工需要，矩形柱每侧加大100mm，把原柱面抹灰敲掉，按加大后的截面尺寸，绑钢筋、支模板、浇筑混凝土，使新旧部分成为一体，共同受力。　　桩基础房屋加层时，原有房屋使用10年以上者桩基承载力可提高10％～20％，故该教学楼桩基础尚有一定潜力，桩基承载力按提高10％计算，并对个别桩基础加固处理，可承受6层建筑的荷载，即在两翼4层之上加2层，中间5层之上加1层。2　增层设计中几个问题的处理2．1　框架结构设计及构造处理　　将原框架柱从基础顶面开始加大截面尺寸，矩形截面柱每侧加大100mm。加层后按6层框架设计，按7度三级抗震设防，柱截面加大部分的混凝土采用C30细石混凝土，增层的柱及梁板采用C20混凝土，柱采用对称配筋，原柱配筋不考虑，作为安全储备。　　原屋面框架梁的2m长悬挑梁,由于加层后屋面改为五层楼地面，荷载增大，挑梁负弯矩钢筋不够，需进行补强处理，方法是将原框架挑梁截面加大及增加配筋（图1）。91 图1框架挑梁加固示意2．2　原承重砖墙处理原承重砖墙厚240mm，若6层荷载均用240mm厚砖墙承受则强度不够，为此将砖墙端部设置的构造柱截面加大，用此柱承受外墙纵向连续梁传来的荷载，减小梁板传递给砖墙的荷载。通过将原构造柱改为承重柱，承重砖墙可满足结构的安全要求。2．3　桩基础加固处理由于增层后荷载加大，个别部位的桩基础无法满足承载力的要求，需加固补强。如原承重砖墙中的构造柱因改为承重柱，原构造柱下仅1根桩，承载能力不足，故将构造柱下的1根桩同其周围的另两根单桩连接成为一个三桩承台独立基础，以满足要求。　　桩基础加固时，原承台表面应凿毛，打入若干膨胀螺栓并焊接短钢筋，用水冲洗承台后再浇筑混凝土（图2）。91 图2局部桩基平面及加固示意第一章JGN结构胶钻孔锚筋　　在结构工程中常需将钢筋或螺栓锚固于已硬化的混凝土或砖墙中，如在建筑结构加固及混凝土结构的补筋技术中，均可在结构上钻孔，用JGN结构胶锚入钢筋。中建一局二公司在多次进行钻孔锚筋施工的基础上，形成了钻孔锚筋工法。锚体本身的强度和钻孔锚固的强度如能满足设计要求，均可应用本工法。1　钻孔锚筋特点1．1　利用新型钻孔机具，在预定部位，按设计孔径钻至规定深度，进行清孔，注入结构胶，插入钢筋，使钢筋与混凝土、砖等通过结构胶粘结在一起，满足传递结构受力的要求。1．2　工艺简单，锚固快捷，安全可靠。1．3　应用范围较广，在结构加固、补强、新老结构连接、补埋钢筋、后埋钢构件等方面均可应用。91 2　工艺流程2．1　粘锚（生根）钢筋的计算　　钢筋粘锚深度计算：　　fev．la．π．d≥fyk．A　　la＝fyk．A／（π．fev．d）式中：fev———钢筋在混凝土中粘结锚固强度，其值见表1。表1　钢筋在混凝土中粘结锚固强度（MPa）混凝土强度等级C15C20C30C40水平3.54.04.55.0垂直4.04.55.05.5注：表中数据为辽宁省建设科学研究院技术开发部试验数据。　　fyk———钢筋强度标准值，按《混凝土结构设计规范》（GBJ10－89），对于Ⅰ级钢为235N／mm2，对于Ⅱ级钢为335N／mm2；　　d———钢筋直径（mm）；　　la———钢筋粘锚深度（mm）；　　A———钢筋截面面积（mm2），可查有关表格，或A＝πd2／4。　　以上计算深度作为设计及施工参考，工程应用时应根据锚筋规格、结构胶型号、结构材料情况现场对锚筋进行非破坏性试验，以试验结果确定锚固深度。2．2　JGN结构胶钻孔锚筋工艺JGN91 结构胶钻孔锚筋工艺：钻孔→清孔→孔干燥→孔除尘→钢筋处理→配胶→灌胶→插筋→固定养护。2．3　钻孔施工　　（1）在钻孔位置剔凿掉保护层。　　（2）按图纸要求在施工面划定钻孔锚固准确位置，并由工长、技术员与监理人员一起查验合格后方可施工。　　（3）选定孔径。　　（4）根据孔径、孔深要求选定钻头和机械设备。20mm以内孔用冲击钻，20～40mm孔可用手持金刚石钻机，40mm91 以上孔用吸附式金刚钻机。砖墙用电锤钻孔，要求两台电锤在一面墙上工作间距不小于5m，以免引起较大的振动，混凝土用静力钻孔机（水钻）钻孔。　　（5）按要求一次钻到规定深度。2．4　孔洞处理　　（1）按施工顺序待钻孔成批量后，请甲方和监理人员验收孔径、孔深等，合格后方可进行下一工序施工，竖向孔要立即用木塞等将孔堵上临时封闭，以防异物掉入孔内。　　（2）清除孔内集水、异物等，可采用风机加导管伸入孔内吹净。　　（3）视孔内干燥程度采用自然风干或用加热杆烘干，以不向外排放热气为准。　　（4）用棉丝擦去孔内粉尘。　　（5）用丙酮清洗孔壁。2．5　钢筋处理　　（1）对于钢筋的锈蚀部分，应用砂纸先打磨除锈，至露出金属光泽为止。　　（2）钢筋锚固部分用丙酮清洗干净，成批量后经验收合格，方可使用。　　（3）配胶：按甲、乙组分＝4∶1（重量比）的比例混合，搅拌均匀，在40～60min内使用完毕。如气温较低，胶液粘度太大，可用水浴将胶适当升温使其粘度降低。同样，当气温较低时，孔壁和钢筋可在插筋前用热风适当加热。堵孔用胶应有较高的稠度，可在已配好的胶中加入水泥，配合比为：甲组分∶乙组分∶水泥＝4∶1∶2。　　（4）灌胶：垂直孔可将胶液缓慢细流注入孔中，水平孔应先将胶注入灌浆注浆器中（用塑料薄膜制作），然后用塑料筒将胶灌入孔中。以孔外溢出结构胶为最佳状态，灌胶一次完成。　　　（5）插筋：孔内灌入结构胶并同时放入处理好的钢筋全面粘合，放入钢筋时需用手转动，上下动作要防止气泡发生，让孔与钢筋全面粘合，然后用堵孔胶封堵。　　（6）养护：在常温下自然养护，养护期间不应扰动，一般3d可以使用。如温度低于5℃，应采用人工加热养护。　　（7）对于墙体上需打通孔锚筋的，应在墙体一侧设一人堵孔并放锚筋，另一侧设一人灌胶，两人配合施工。3　钢筋粘锚施工的验收3．1　在粘锚生根的原件上抽样进行非破坏性抗拔试验，超过设计要求的标准强度值即可。抽样数量可与设计单位商定，一般按每层每段抽取若干组，每组3根。3．2　在施工现场同种环境下做若干试件，进行抗拉拔破坏性试验。试件数量与设计单位商定。3．3　主要仪器试验设备：YC60千斤顶，BLR－1300kN91 传感器，试验油泵。4　劳动组织4．1　钻孔班：每台钻机配置两三人，每工作班配置钻机数及辅助工人数，依据工作面情况、工程量的大小和进度要求而定。4．2　锚筋班（按每班4个注胶枪）：注胶4人，配胶不少于6人，锚筋4人，清孔3人，钢筋运输除锈2人。建筑技术文件选刊5　主要机具设备　　（1）吸附式金刚石钻孔机（水钻），用于混凝土、钢板上钻孔。　　（2）手持式钻机（水钻），用于混凝土、钢板上钻孔。　　（3）空压机，用于清孔。　　（4）电锤，用于砖墙打孔或混凝土打30以内的孔。　　（5）灌浆注浆器，用于孔内注胶。　　（6）小型台秤，用于配胶计量。　　（7）搅拌器，用于配胶。　　（8）钢筋探测仪，用于探测钢筋位置。　　（9）各种配套钻头。常用钻头规格（mm）如下。　　冲击钻孔机：6，8，10，12，14，16，18，20，25，28，30，孔深400mm以内。　　金刚石钻孔机：12，32，44，57，63，83，97，108，125，160，200。深度一般为800～1000mm，其中12钻孔深度不大于250mm。　　对于特殊钻头，一般可根据用户要求，由生产厂家提供其他规格钻头。6　主要材料及技术性能6．1　JGN结构胶是一种以环氧树脂为主体的，掺有多种改性用助剂和填料的高分子聚合材料。特别适用于钢材与混凝土、钢材与钢材的粘结。6．2　JGN91 结构胶由甲乙两组分组成，甲为白色，乙为黑色，混合均匀使用.混合后胶为深灰色，呈胶稠状。6．3　JGN结构胶技术性能　　钢／钢粘结剪切强度：大于18N／mm2；　　钢／混凝土粘结剪切强度：5N／mm2（混凝土层破坏）；　　抗压强度大于50N／mm2；内聚强度（胶固化体抗拉强度）：大于30N／mm2；　　耐温性能：－30～60℃以内，强度不降低；　　耐湿性能：相对湿度90％以内；耐久性能：50年内强度不降低，在－20～50℃环境中进行冻融实验，其力学性能没有明显降低；　　耐酸碱性：在酸碱溶液中，浸泡1个月，其力学性能基本没有降低或降低甚少；　　初凝时间：40min～1h（20℃）。6．4　其他材料　　胶管，用于孔内注胶；钢丝刷，清刷孔面；棉纱或海绵，清孔；清洗剂（丙酮），清孔；各种规格锚筋。7　施工注意事项91 7．1　严格按使用说明书使用胶料，计量要准确，由专人进行。按照比例用磅秤称（或做量桶标注），搅拌均匀，胶配好后要在规定的时间内用完。7．2　钻孔深度、孔径、钢筋处理、配胶等均要依据设计要求及材料、工艺要求进行专人验收，合格后方可进行下步施工。7．3　在施工现场同种环境下抽样做抗拔试验，抗拔力应达到设计要求。7．4　结构胶配料时切忌有水滴入盛胶容器内。容器应清洁。7．5　确保养护质量，保证养护天数。8　施工安全措施　　（1）操作工人必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋，戴护目镜和口罩。　　（2）操作架子必须稳固，防止倾倒，作业时必须确保安全施工。　　（3）所有机电设备应由专人操作，维修，保养，他人不得私自拆卸。机电设备在维修、移动、停止使用、工作结束时必须断电，禁止超载和带病作业，带电维修。操作工人经过专业培训持证上岗。　　（4）采用“三相五线制”配电，必须实行“一机一闸制”。　　（5）手动工具使用前由专人检查工具的安全性，电线不应张拉过紧，不得扭结和缠绕，不得在水中浸泡，以防漏电。　　（6）易燃、易爆、有毒物品，要专人保管，使用时要严格实行限量领料。配胶及用丙酮清洗钢筋时注意防火。9　经济指标参考　　（1）每个锚筋依据本工法操作均能达到或超过钢筋设计强度，锚筋的间距、规格根据设计确定。　　（2）每台冲击钻钻孔机每台班钻孔60～80m（依据墙体厚度而定），对于金刚石钻孔机，以国内西安产飞灵牌钻孔机为例，钻孔速度：56孔120mm／min，108孔60mm／min，200孔20mm／min，每班锚筋数量可达到150～300个／工日。　　（3）主要费用：JGN结构胶35000元／t左右；钢筋（定额）3068元／t；人工（定额）22．93元／工日。机械费按机械使用寿命摊销。综合直接费：砖墙钻孔锚筋40～50元／m，混凝土钻孔锚筋26～50孔250～300元／m。91 第一章保温屋面渗漏修缮　　随着人们对建筑使用要求的不断提高，越来越多的建筑物采用保温屋面，其一般作法见图1。但保温屋面的渗漏率高，渗漏修缮是个老大难问题。图1保温屋面的一般作法　　近年来，对上海地区的屋面渗漏情况进行了调查，共抽样调查了138幢房屋的屋面（屋面面积80050m2），其中90幢房屋的屋面防水层下设有保温层，占调查总数的65％，调查统计结果显示，保温屋面的渗漏率高达76.8％。在屋面漏水调查和原因分析的基础上，我们对建筑保温屋面渗漏的修缮技术进行了试点研究，共修缮9幢房屋的屋面（屋面面积为5097m2），以下结合保温屋面渗漏修缮试点工程，谈几点体会和建议。1　保温屋面渗漏的原因1.1　保温屋面渗漏检查　　在制定屋面修缮方案前，先揭开防水层检查，发现找平层裂缝呈密集且无规则状态；再揭开找平层，发现大部分屋面保温层未设置排汽构造，即使有排汽构造，其保温层排汽道也普遍堵塞，排汽孔严重损坏，保温层已被水浸透。91 1.2　保温屋面渗漏原因分析　　上海属于海洋性气候，天气多雨潮湿，新建屋面施工时，保温层很难达到干燥要求；保温层上的找平层施工时，又造成保温层含水率增加，找平层上防水层做完后，如未设置排汽构造或排汽构造失效，这些水分就被封闭在保温层内。当外界温度升高，水受热变成水蒸气，体积膨胀产生很大的压力，会将找平层和防水层顶破，这些裂缝随温度变化热胀冷缩呈活动状态。因此保温屋面修缮时，必须对保温层和防水层进行综合治理，如仅仅修理防水层，虽经多次修缮，防水层做了一道又一道，但屋面漏水问题仍无法解决。2　保温屋面渗漏的修缮方法2.1　保温层增设排汽道和排汽孔的平面布置　　为使屋面防水层能适应屋面基层的变形，排汽道的平面布置应与屋面结构承重部位相协调，既是保温层的排汽道，又是找平层的分格缝。我们翻修的屋面保温层的含水率一般都已达到饱和状态，为使保温层内的水分能有效地由排汽道通过排汽孔排到外界空气中，我们在所有屋面结构承重部位及屋脊处设置了排汽道。试点工程的屋面结构承重墙间距约3.6m，我们在两道承重墙之间又加设了一道排汽道，于是排汽道的间距就缩短为1.8m；非承重方向的排汽道间距与承重方向基本相同，即把屋面保温层用排汽道分割成近似的正方形。排汽孔的布置视屋面形状而定，要求小于36m2设1个排汽孔，布置在纵横排汽道的交叉点，并宜放在屋面流水的上坡处。在屋面修缮时，将排汽孔布置在屋脊线或纵向排汽道与承重墙的交叉点上，每隔3.6m设1个排汽孔。排汽道和排汽孔的平面布置见图2。91 图2排汽道和排汽孔平面布置图2.2　排汽道和排汽孔的修缮构造　　排汽道的修缮构造见图3，排汽孔的修缮构造见图4。图3排汽道的修缮构造1－屋面防水层；2－附加防水层；3－100mm宽FC板；4－排汽道；5－找平层；6－保温层；7－结构层图4排汽孔的修缮构造1－排汽道；2－φ100mm白铁管排汽孔；3－膨胀螺栓与基层锚固；4－防雨罩；5－找平层；6－保温层；7－结构层2.3　增设排汽道、排汽孔的修缮施工顺序91 （1）铲除修理区的防水层，弹出排汽道位置线。（2）沿弹出的线用电动圆盘锯切割出排汽道30mm宽的两条边线，在两条边线中间用电钻打一排直径12MM的孔，再用钢凿修整，并将切割后的垃圾、灰尘清理干净。（3）在排汽道上部用冷粘结剂粘贴100mm宽的FC板作为排汽道的盖板。（4）安装排汽孔，将排汽孔钢管用膨胀螺栓锚固在屋面基层上。（5）用防水涂料或防水卷材按局部渗漏修缮方法做排汽道和排汽孔部位的防水附加层。（6）用防水涂料或防水卷材修复屋面的防水层。采用以上方法进行修缮的9幢房屋保温屋面，完工2年后回访，均未发现渗漏。3　刚柔复合双防水屋面的作法　　屋面防水是建筑工程中的重要项目，屋面漏水对建筑物的正常使用影响较大。为此，建议屋面防水等级Ⅲ级以上的保温屋面采用刚柔复合双防水屋面（图5）。图5刚柔复合双防水屋面的作法1－屋面结构承重墙（梁）；2－屋面结构层；3－屋面结构承重部位节点处防水附加层；4－第一道防水层（柔性防水层）；5－保温层；6－保温层排汽道；7－保温层排汽道盖板；8－找平隔离层；9－第二道防水层（刚性防水层）；10－刚性防水层分仓缝内嵌防水密封材料；11－分仓缝密封材料上部贴一粒马赛克；12－刚性防水层上喷ＴＦ防水剂二度91 （1）第一道防水层宜选用高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材和聚氨酯防水涂膜等柔性防水材料。在屋面结构承重部位、屋面泛水、出屋面管道等部位，增设与屋面结构变形相适应的防水附加层等构造措施。（2）保温隔热层内设排汽道，其高度与保温层厚度相同，宽度大于35mm，排汽道间距与屋面结构承重部位相吻合且不大于4m。排汽道应纵横贯通，通过排汽孔与外界空气接通。排汽孔宜采用耐久性较好的混凝土预制品。（3）找平隔离层的作用一是找平，便于在保温层上浇捣刚性防水层；二是隔离，使刚性防水层产生的温度伸缩等变形不受屋面基层变形的约束，而屋面基层的变形也不会使刚性防水层开裂。建议采用30mm厚1：3水泥砂浆找平层上刷二度石灰浆作为隔离层。为避免施工时白色刺眼，石灰浆中可加少量炭黑。（4）第二道防水层建议采用40mm厚C20细石混凝土，内配4＠100双向钢筋网片，刚性防水层的分仓缝间距应小于4m，并宜与屋面结构承重部位的保温层排汽道位置吻合，分仓缝宽度不小于25mm，高度同刚性防水层厚度，缝内嵌防水密封材料，分仓缝上用马赛克盖缝，既可保护缝内的密封材料，又美化了屋面。　　刚性防水层上喷涂二度TF防水剂，可大大加强刚性防水层的抗渗性能。4　刚柔复合双防水屋面的优点（1）刚柔复合双防水屋面符合《屋面工程技术规范》（GB50207-94）中规定的防水等级Ⅲ级以上的屋面要有二道以上防水层的要求。第二道防水层采用钢筋混凝土刚性防水层，表面喷涂TF91 防水剂，其耐久性大于规范中耐久年限的规定。（2）刚柔复合双防水屋面要求对屋面工程进行综合设计，将防水、隔热保温、装饰保护等屋面功能融为一体，将耐久性好的刚性防水层放在上面，而将适应屋面结构变形能力较强的柔性防水层放在下面，符合屋面工程中多种材料应用扬长避短的设计原则。（3）屋顶上设有水箱、电梯等设备，经常需检修人员搬运材料设备在屋面上施工操作，调查中常常发现柔性防水层因此而受到损坏。刚柔复合双防水屋面的上部为钢筋混凝土刚性防水层，检修人员和工具设备上屋面不会损坏防水层，并可利用屋顶空间搞屋面绿化，成为多功能屋面。91'