分批置换混凝土在高层框剪结构加固中的应用实例.pdf

第 4 3卷第 4期 2 0 1 2年 4月 Vo 1 4 3 No 4 Ap r 2 0 1 2 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o v 3 6 5- 分批置换混凝土在高层框剪结构加固中的应用实例 周 晓悦，章雪峰 ( 浙江工业大学建筑规划设计 研究院有 限公 司， 3 1 0 0 1 4 ， 杭卅 ) 摘要 ： 某2 0 层框架剪力墙结构办公楼位于7 度抗震设防 区 ， 在施工至第1 0 层时 ， 发现 第4 层4 片墙柱混凝土 强度严重偏低， 不能满足原设计C 4 0 的强度要求。经过比选， 确定采用分批置换混凝土法进行加固， 通过合理布 置临时支撑 ， 采用具有早强、 高强 、 自流性的灌浆料浇筑 ， 并对加固过程进行全程监测 ， 取得 良好的加固效果 。 关键词 ： 混凝土置换 ； 框架剪力墙 ； 临时支撑 ； 灌浆料 ； 加 固； 粘钢 中图分类号 ： T U 7 4 6 3 文献标识码 ： B 中图分类号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 2) 0 4 0 3 6 5 0 3 APPLI CATI oN OF CoNCRETEREPLACI NG M ETHOD I N REI NFoRCEM ENT oF TALL FRAM E SHEAR W ALL STRUCTURE ZHOU Xiao y u eZHANG Xu e f e n g ( A r c h i t e c t u r a l a n d P l a n n i n g D e s i g nRe s e a r c h i n s t i t u t e C o ， L t d o f Z h i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，3 1 0 0 1 4 ，H ang z h o u ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： A 2 0 一 s t o r y o f f i c e b u i l d i n g o f f r a me s h e a r wall s t r u c t u r e wa s b e i n g b u i l t i n 7 d e g r e e a r e a W h e n t h e 1 0 t h flo o r wa s b e i n g b u i l t i t i S f o u n d t h a t 4 wa l l c o l u mn s g r a d e o f c o n c r e t e s t r e n g t h wa s l e s s t h a n C4 0 i n t h e 4 t h flo o r T h e c o n c r e t e r e p l a c i n g me t h o d wa s u s e d t o s o l v e t l j s p r o b l e mTh e e f f e c t o f r e i n f o r c e me n t i s g o o d wi t h t h e r e a s o n a b l e t e mpo r a r y s u p p o s a n d t h e g r o u t i n g ma t e r i a l wh i c h i s e a r l y s t r e n g t h ，h i g hs t r e n g t h a n d flo w a u t o ma t i c a l l y A1 1 o f t h e r e i nfo r c e me n t p r o c e s s wa s i n t h e mo n i t o r i n g Ke y wo r d s ：c o n c r e t e - r e p l a c i n g ；f r a me - s h e ar wa l l s t r u c t u r e ；t e mp o r a ry s u p p o r t s ；gro u t i n g mate r i a l 1工 程概 况 某工程位于7 度抗震设防区 ， 为地下2 层 、 地上2 O 层 的框架一 剪力墙结构办公楼， 结构 的抗震等级 ： 框 架二 级 ，抗震墙二级。混凝土强度等级： 4 层及以下墙柱为 C 4 0 ， 梁板均为C 3 0 。在施工至第1 0 层时 ， 对已浇结构混 凝土检测发现，第4 层局部4 片墙柱混凝土强度严重不 足 ， 平面位置如图l 所示 ， 混凝土强度最低值经过钻芯 取样仅有C 1 5 ， 且距浇筑完已2 个多月， 其后期强度增长 余量不能达到设计要求的强度等级。由于该层除这4 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 0 8 基金项 目： 浙 江省重大科技专项资助项 目( 2 0 1 0 C1 3 0 1 2 ) 作者简介 ： 周晓悦 ( 1 9 6 1 一 ) ， 男， 浙江诸暨人 ， 高级工程师 ， 主要研 究方 向 为建筑结构设计 ， e ma i l ： z h o u x y _ h z 1 6 3 e o m 8 -c 至 8 冀 f l 2 l _ +8 0 0 0 一 图1 混凝土强度不足楼层平面示意 片墙柱外其余构件混凝土强度均符合设计要求 ，经对 此混凝土成分进行分析 、 检验，发现该4 片墙柱均为同 一 车预拌混凝土 ， 该搅拌车路遇故障 ， 到达工地时 巳过 ( 1 )复合土钉支护突破了纯土钉 支护的局限 ， 可 用于地下水位高或地质较差的地层 ，并根据地层条件 和施工工艺的不同发展了多种复合形式。 ( 2 )复合土钉支护体系中 ，搅拌桩不仅起止水帷 幕的作用 ， 且与土钉相互作用 ， 对提高整个围护结构 的 稳定性起一定作用。 ( 3 )在进行复合土钉支护设计时，要考虑其组成 要素的综合作用 ， 在不同地层条件下 ， 其结构作用发挥 的程度亦不同。 参考文献 1 余志成 ， 施文华 深基坑 工程 实用技术 M 北京 ： 中国建筑工业 出 版社 2 0 0 1 2 陈肇元 ， 崔京 浩 土钉 支护在基坑 工程中 的应 用 M 第2 版 北京 ： 中国建筑工业出版社 2 0 0 0 3 曾宪明， 郑志辉 ， 等 复合土钉支护设计 与旖 工 M 北京 ： 中国建 筑 工业出版社 ， 2 0 0 9 4 赵志缙 ， 应惠清 简 明深基坑设计施 工手册 M 北京 ： 中国建 筑工 业出版社 ， 2 0 0 0 5 郭兵水泥土桩复合 土钉支护体 系开挖 过程的数值模拟 分析 J 建筑技术 ， 2 0 1 1 ， 4 2 ( 9 ) ： 8 0 5 8 0 7 3 6 6 建筑技术 第 4 3卷第 4期 初凝期 ， 这是造成混凝土强度不足的直接原因。 经复核 计算 ， 须对该层4 片墙柱进行加 固处理 。 2 加 固方案对比 由于混凝土强度严重不足， 可采用拆除、 加 固和置 换三种方案【 习 。 ( 1 )对第4 层以上结构拆除后重新施工 ，只要安全 措施到位 ， 风险和工程隐患最小， 但不经济且工期很长。 ( 2 )增大截面法 、 粘钢 、 包碳纤维等加 固方法， 后 期墙柱强度理论上可提高 l _， 但难以定量 ， 经加固后 的 墙柱与其他混凝土墙柱在抗震时的延性不匹配，仍存 在一定的安全隐患 ， 且会给用户装修和使用带来不便 。 ( 3 )采用置换加固技术对第4 层强度不符合设计 要求的墙柱混凝土进行完全凿除 ， 保留钢筋 。 再用高于 设计强度一个等级的混凝土重新浇筑 ， 该法较经济， 工 期较短 ，加固成功后无任何后顾之忧 ，但技术难度较 大 。 经充分论证 ， 权衡利弊 ， 决定对墙柱进行置换加固。 3 分批置换混凝土 3 1 临 时支撑 的确 定和 分批 置换 置换法首先要在缺陷墙柱四周设置临时支撑柱， 然 后人工凿除有缺陷的墙柱， 再重新浇筑混凝土， 等混凝土 强度达到强度设计值后再拆除支撑柱。 选择合理的临时 支撑 ， 是确保置换法施工安全的关键 ， 按工期、 成本、 可 靠性等因素， 临时支撑柱可选用型钢柱 、 预 制混凝土柱 和现浇混凝土柱。考虑到墙柱凿除后上部还有6 层的结 构楼层， 竖向荷载较大， 同时支撑柱本身的强度和稳定性 也关系到加固效果 ， 经计算和比较 ， 最后确定采用现浇 混凝土柱并结合型钢柱作临时支撑的方案。 现浇混凝土柱截面 宽度 同梁宽 ( 2 5 0 m m) ， 高度取 5 0 0 mm， 置于需置换的墙柱四周梁上。经计算， 临时混 凝土柱最不利时须承受3 0 0 k N左右的荷载，考虑其下 梁的结构安全 ，确定临时混凝土柱须从地下室顶板梁 开始浇筑， 同一位置直至5 层楼面标 高。 另外， 考虑加固 进度和置换屋楼面以上的受力特点，确定5 层楼面至8 层楼面在临时混凝土柱的竖向对应位置设置工字钢作 临时支撑柱 ( 图2 ， 3 ) 。 由于剪力墙柱承受的轴力较大， 截面也较长 ， 虽已 设置临时支撑 ， 但全部进行一次性置换 ， 仍可能使凿出 的墙柱钢筋变形过大甚至构件产生竖向变形而开裂 ， 因 此确定分两批对墙柱混凝土进行置换 ， 待第二批置换混 凝土达到强度设计值要求后再进行第二批置换 ， 以保证 结构安全。经论证 ， 确定较长的三片剪力墙分两次进行 混凝土置换 。 对独立柱则进行一次性置换。 图2 分批置换墙柱示意 2 5 0 x 5 0 0 现浇混凝 土柱临 时支撑 ； 岛 第一批凿除部分 的墙体 国 第二批凿除部分 的墙体 第一批置 的剪力墙 V 匿 剪 力 墙 蘸 6 层 楼 面 l l 型钢柱临时支撑 剪力墙 5层楼面 受 骥黧 第 二 批置 换的 j 4 层 楼 面 现浇混凝土柱fl 剪力墙 2 , 3 层楼面 剪力墙 地下室顶板层 墙 支撑 3临 时 支撑 设置 不 恿 3 2混凝 土的拆 除 为减小对原结构混凝土的损伤 。低强度部分混凝 土墙柱须 由人工凿钻，轻打轻凿，对墙柱进行分块凿 除，先从一侧凿至坚硬混凝土层，再凿除另一侧混凝 土 ， 不得损坏墙柱的水平和竖向主筋( 图4 ) 。 图4墙 柱 拆 除 3 3 置换 混 凝土浇 筑 置换混凝土采用流动性好 、 粘结强度高、 早期强度 高的无收缩高强灌浆料3 。施工前 ， 将置换区松散 的混 凝土清理洁净 ， 采用压缩空气直接吹喷 ， 并用洁净水预 湿1 h， 灌浆前吸干孔内表面明水 。模板安装应保证坚 第 4 3卷第 4期 2 0 1 2年 4月 Vo 1 4 3 No 4 AD r 2 01 2 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o a 3 6 7 李家院隧道出口滑坡工程处置技术 张宇旭 ( 黄石理工学院 ， 4 3 5 0 0 3 ， 湖北黄石 ) 摘要 ：针对李家院隧道出口滑坡问题 ， 提出综合采用三种抗滑桩 、 浆砌片石菱形骨架护坡 、 植草以及截排 水 系统的滑坡工程处理方案和施工要点 ， 取得了良好的处置效果 ， 对类似工程的滑坡处置具有指导和借鉴作用。 关键字 ：滑坡处置 ；高速公路 ；抗滑桩 ；骨架防护 中图分类号 ： T U 4 7 3 1 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 3 6 7 0 3 E NG姗E RI NG T REAT ME NT oF L ANDS LI DE AT T UNN EL E XI T I N L I J I AY UAN ZHANG YU u ( I- I u a g s h i I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ，4 3 5 0 0 3 ，H u a n g s h i ，H u b e i ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：A c c o r d i n g t o t h e L i J i a a o e x i t t u n n e 1 s l o p e f a i l u r e p r o b l e ms ，t h e t h r e e a n t i s l i d e p i l e 、 r u b b l e ma s o n r y r h o mb u s s k e l e t o n p r o t e c t i o n、 p l a n t i n g g r a s s a n d d r a i n a g e s y s t e m wi t h t h e i n t e r c e p t i n g d r a i n a n d d r a i n a g e d i t c h wa s p u t f o r wa r d，t h e n t h e t r e a t me n t s c h e me o f l a n d s l i d e e n g i n e e r i n g a n d c r u c i a l c o n s t ruc t i o n wa s p r e s e n t e d F o r t h i s r e a s o n，t h i s me t h o d h a d o b t a i n e d t h e g o o d e f f e c t ，a n d h a d g u i d a n c e a n d r e f e r e n c e f o r t h e s i mi l a r p r o j e c t s i n t h e f u t u r e o f t h e l a n d s l i d e t r e a t me n t Ke y wo r d s ：s l o pe f a i l u r e t r e a t me n t ；h i g h wa y ；s l i d e p i l e ；s k e l e t o n p r o t e c t i o n 国家高速公路十堰至天水联络线是连接福银 、 包 茂 、京昆和连霍四条国家高速公路的一条重要的横向 联络线 。该线路带总体属大巴山山地地貌区，山势陡 峻 ， 河谷切割较深 ， 边坡较陡。 沿线有多处滑坡 ， 为保证 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 0 8 作者简介： 张宇旭( 1 9 7 9 一) ， 男 ， 湖北黄梅人 ， 硕士 ， 主要研 究方 向为结构 抗 震 e - m a i l ：z h a n g y x s u n 1 6 3 e o m 滑坡段的稳定 确保滑坡段路堑挖方 、 隧道出口施工安 全及公路正常运营 ， 针对现场实际情况 ， 结合现有勘察 资料 ， 充分考虑各影响因素 ， 提出多种综合治理滑坡的 处治方案。 1 工程概 况 李家院隧道出 口滑坡位于十堰至天水高速公路联 固、 稳定、 不漏浆 且顶面喇叭口须高出梁底面1 0 0 mm 左右 ， 以保证灌浆层填充饱满 。灌浆时从一侧灌入 ， 灌 注过程主要靠浆体初始流动度达到自密实效果。灌浆 体终凝后 ( 约在灌浆后4 0 m i n ) ， 保湿、 保温养护 。灌浆 后 1 4 h 内会产生大量水化热 ，灌浆部位温度迅速升 高 ， 水分迅速蒸发 ， 因此注水养护时须及时补水。 3 4变形 监测 在置换加固施工期间设置沉降变形监测点， 采用精 密水准仪进行监测， 主要监测点设在被置换的4 片墙柱相 应梁板位置和临时支撑柱上， 监测的重要时间节点是第 一 批混凝土墙全部剔凿后， 新浇混凝土刚浇筑完未达强 度设计值时。从整个沉降变化情况可知变形极其微小 ( 仅有0 8 m m) ， 几乎可忽略不计； 根据被置换构件周边梁 板裂缝跟踪观测情况 ， 也未发现明显裂纹。本工程加固 完成后使用情况 良好 ， 无不良情况发生。 4 结语 由于混凝土强度严重不足 引起承重墙柱承载力 不能满足安全使用要求 ， 须进行加 固处理 ， 可采取混 凝土置换法进行加固 ， 通过上述工程 实例 ， 重点归纳 为如下几点。 ( 1 )须置换 的墙柱承载力较大 、截面较大较 长 时 ， 可采用局部分批置换 ， 但应合理安排置换顺序。 ( 2 )临时支撑 的合理设置是保 证加 固是否安 全 顺利的关键 须精心设计计算。 ( 3 )置换施工过程 中， 须对相关粱板柱的变形和 裂纹进行监测 ， 以确保安全。 ( 4 )置换混凝土的材料可采用灌浆料 ， 由于其早 强 、 高强、 微膨胀和 自流性等性能特点， 在结构加固修 补中应用较广泛 。 参考文献 1 GB 5 0 3 6 7 2 0 0 6 ， 混凝土结构设计加 固规范 S 2 李雁 ， 吕恒林 ， 殷 惠光 托换技术 在砖 混结构加 固改 造中 的应用 J 建筑技术， 2 0 0 8 ， 3 9 ( 5 ) ： 3 3 9 3 4 2 3 李凯文灌 浆法应用于地基基础 加固的工程 实践 J 建筑技 术 ， 2 0 1 1 ， 4 2 ( 8 ) ： 7 4 8 - 7 5 0