湖南景區(qū)仿古建筑項目樓板開洞加固設計與施工關鍵技術

XX江南古城項目樓板開洞加固設計與施工關鍵技術分析1項目簡介江南古城項目位于湖南省XX市東部新區(qū)319國道與高新大道交匯處，北臨千年古鎮(zhèn)滄水鋪古鎮(zhèn)，南連城區(qū)總面積約4200多畝的深水水庫——魚形山風景區(qū)，西北方向為宗教文化旅游區(qū)——衡岳72主峰之一的碧云峰。江南古城項目地處XX市東部新區(qū)核心，是一個集旅游、居住、購物、商務、娛樂、休閑度假等多功能于一體的5A級標準景區(qū)。項目總占地面積3500余畝，總體開發(fā)分七期，總投資過百億元。江南古城以湖湘文化為背景，力造湖湘文化新地標。圖1江南古城概念規(guī)劃圖圖2江南古城項目規(guī)劃街景江南古城項目整體設計為明清時期的徽派仿古建筑，徽派建筑蘊含著徽州從唐宋之時崛起直至明清時期鼎盛的社會經濟和文化意識形態(tài)，具有重要的歷史、藝術、觀賞和使用價值。江南古城項目的定位與設計尊重自然，崇尚和諧人居的精神，集山川風景之靈氣，融風俗文化之精華，風格獨特，結構嚴謹，雕鏤精湛，風格獨樹一幟。江南古城項目集成發(fā)揚了徽派建筑設計的精髓，民居四合院大多坐落在青山綠水之間，依山傍水，與亭、臺、樓、閣、塔、坊等建筑交相輝映，構成“小橋、流水、人家”的優(yōu)美畫面。磚、木、石雕工藝精湛，從入口門罩和八字墻上的磚雕,到登堂入室后,梁架隔扇欄桿上的木雕、彩繪,以及臺階、柱礎的石雕,無不精美絕倫。牌坊型制不一，雕刻精細，流檐翹角，宏偉壯麗。這些氣勢恢宏、拔地而起的牌坊，向來訪的人們訴說著一個個忠、孝、節(jié)、義的故事。圖3江南古城已建四合院實景圖4江南古城天下洞庭牌坊圖5江南古城已建商住建筑實景圖6江南古城天問廣場牌坊2工程概況目前，江南古城項目在建明清一期和二期，建筑面積約29萬㎡，其中住宅約15萬㎡，商業(yè)約14萬㎡；一期已進入交房階段，二期正在進行室內外裝飾工程。江南古城明清一期項目已建建筑中，由于項目整體規(guī)劃調整并保證消防以及竣工驗收，需將原有建筑商業(yè)進行變更設計，對部分商鋪一層樓板進行開洞，增加由一層入二層的室內鋼筋混凝土樓梯；另外，為保證原有結構的承載力及受力性能并滿足結構的安全性和耐久性，在將樓板開洞位置處需對原有結構梁、板構件進行加固。結構加固設計及施工屬于專項工程，只有具備專業(yè)加固資質的設計單位和施工單位才能承擔此項工程。江南古城項目公司經過對市場行情的調研，按照公司及國家招投標相關規(guī)定，嚴格考察三家意向投標單位，經過招標、開標、定標等程序，最終此項工程由山東一家加固單位中標。圖7已建商住樓相似樓梯設計圖8需進行樓板開洞及加固梁、板的商住樓3加固設計方案江南古城項目中涉及樓板開洞加固及增加樓梯的已建建筑均為五層商住樓（2+3），底兩層為商鋪，上部為三層住宅（以39#棟建筑為例）。39#棟商住樓結構形式為現(xiàn)澆混凝土異形柱框架結構；建筑抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為6度0.05g；安全等級為二級；框架抗震等級為四級；地基基礎設計等級為丙級。根據項目已建建筑情況，對樓板開洞位置處框架梁、主次梁、框架柱和板的配筋（鋼筋型號及直徑、鋼筋間距、鋼筋數(shù)量）、截面尺寸、混凝土強度等級等參數(shù)與原結構施工圖進行復核，確定是否按照原結構設計施工圖進行施工，為加固設計提供基礎資料。圖9樓板開洞及新增加固梁示意圖圖10新增加固梁節(jié)點詳圖為保證原結構的承載力，在樓板開洞之后，開洞位置處需進行加固處理，加固設計方案是在原結構主次梁上通過植筋工藝增加懸挑梁，新增樓梯的梯梁也采用植筋工藝與框架柱相連。根據《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）對植筋錨固的承載力設計值進行計算：公式3.1公式3.2式中：——植筋鋼材軸向受拉承載力設計值（kN）——植筋用鋼筋的抗拉強度設計值（N/mm2）——鋼筋截面面積（mm2）——植筋錨固深度設計值——植筋的基本錨固深度（mm），按規(guī)范確定；——考慮各種因素對植筋受拉承載力影響需要加大錨固深度的修正系數(shù)；該項目設計方案中結構梁為懸挑結構，取=1.50；——考慮植筋位移延性要求的修正系數(shù)。當構件中的一個截面30%以上的受拉鋼筋需與所植筋搭接時，其植筋的基本錨固長度lb（或d）應乘以放大系數(shù)1.4~2.0；植筋最小錨固長度應滿足：受拉區(qū)錨固lb,min=max{0.6lb;10d;150mm}，受壓區(qū)錨固lb,min=max{0.3lb;7d;100mm}，其中，b為構件截面寬度，d植筋鋼筋直徑。為保證植筋鋼筋的受拉強度，根據《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）規(guī)定，植筋膠應采用改性環(huán)氧類結構膠粘劑或改性乙烯基酯類膠粘劑，當植筋直徑大于22mm時，應采用A級結構膠；另外，為保證懸挑梁的承載力，采用比混凝土凝結硬化時間快、強度高的CGM高強無收縮自流灌漿料。植筋使用的粘結劑分為兩類：以水泥為主要成份，與微膨脹劑組成的普通粘結劑和以聚氨酯甲基丙烯酯等組成的高性能粘結劑。錨固膠的性能應通過專門的試驗確定，施工時不得隨意添加摻料。當被植筋的混凝土結構可提供足夠錨固長度，且受靜力作用時，可采用普通粘結劑；若被植筋的混凝土結構受動荷載作用，或其構造上難以增大錨固長度而又要求所植鋼筋不致發(fā)生脆性破壞時，應選用高性能粘結劑。如使用環(huán)氧基錨固膠，錨固膠的性能指標應符合《混凝土結構后錨固技術規(guī)程》（JGJ145-2013）的規(guī)定。圖11施工中采用的建筑結構膠圖12施工中采用的灌漿料4施工技術本工程主要施工工藝包括樓板混凝土的剔鑿、植筋工藝和新增加固梁的澆筑。樓板混凝土的剔鑿施工應做好對已建結構構件的保護以及現(xiàn)場施工的安全防護，避免交叉施工作業(yè)；植筋施工及植筋結構膠的各項性能指標須滿足《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）及行業(yè)現(xiàn)行有關規(guī)范技術的要求，鋼筋的錨固長度及錨固性能須做拉拔試驗，待滿足有關規(guī)范的要求后再進行本工程的施工。灌漿料應具有自流性好，快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹；無毒、無害、不老化、對水質及周圍環(huán)境無污染，自密性好、防銹等特點，在施工方面具有質量可靠，降低成本，縮短工期和使用方便等優(yōu)點。4.1樓板開洞樓板開洞施工具有一定的危險性，一定要做好安全防護，對施工作業(yè)區(qū)域安裝腳手架支撐，對已施工完樓板尤其是鑿除區(qū)域周邊進行有效支撐，下方區(qū)域應設置安全防護網，施工區(qū)域設置圍擋封閉；支撐牢固后將按加固施工圖中所示梁、板混凝土全部剔除干凈，原梁、板鋼筋暫時保留，待新增梁的鋼筋安裝到位后再截斷并清理干凈，剔除完成后嚴格按照加固設計方案要求處理混凝土新舊結合面，確保工人在作業(yè)面區(qū)域安全施工；避免交叉作業(yè)，在對頂板進行剔鑿時，嚴禁頂板底部施工作業(yè)人員靠近；使用機械工具施工時，按照劃線區(qū)域剔鑿混凝土，嚴禁大打大敲，盡最大程度的減小對原結構的擾動。圖13樓板開洞增加樓梯放線圖14樓板混凝土剔鑿施工4.2植筋工藝植筋是在加固施工工程中通常采用的一種工藝。建筑施工過程中，由于建筑功能變化、設計變更、結構加固改造等情況下需要對原結構進行改造，常使用植筋工藝來滿足建筑功能及結構承載力的要求。植筋工藝并不是提倡的主流技術，因為它的錨固強度主要依靠錨固膠而不是鋼筋與混凝土之間的粘結力，并且錨固膠代價不菲，雖然植筋長度比鋼筋錨固長度短，但造價卻比正常的鋼筋混凝土錨固要高。植筋的施工流程為：彈線定位→鉆孔→洗孔→鋼筋處理→注膠→植筋→固化養(yǎng)護→抗拔試驗→綁扎鋼筋。用沖擊鉆鉆孔，鉆頭直徑應比鋼筋直徑大4～8mm左右，鋼筋直徑為Φ22，鉆頭選用φ28的合金鉆頭；鉆孔深度按照《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367－2013）中提供的植筋基本錨固長度確定。圖15植筋鉆孔圖16鉆孔成型洗孔是植筋中最重要的一個環(huán)節(jié)，因為孔鉆完后內部會有很多混凝土灰渣垃圾，直接影響植筋的質量，所以孔洞應清理干凈?？捎每諌簷C吹出浮塵，保證孔內干燥無積水。清孔完成后方可注膠，灌注方式應不妨礙孔洞中空氣排出。錨固膠要選用合格的植筋專用膠水，使鋼筋植入后孔內膠液飽滿，又不能使膠液大量外流，以少許粘結劑外溢為宜，孔內注膠達到孔深的1/3?？變茸⑼昴z后應立即植筋。將鋼筋緩慢插入孔內，同時要求鋼筋旋轉，使結構膠從孔口溢出，排出孔內空氣，鋼筋外露部分長度保證工程需要。植筋施工完畢后２４小時之內嚴禁有任何擾動，以保證結構膠的正常固化。檢測。待植筋膠完全固化后，進行非破損性拉拔試驗，檢測的數(shù)量是植筋總數(shù)的10％；檢測中，測力計施加的力要小于鋼筋的屈服強度，大于設計提供的植筋設計錨固力值。4.3新增加固梁樓板混凝土剔鑿之后，將板內受力鋼筋截斷，原結構板的受力發(fā)生改變，錨固在框架梁的板底部受力鋼筋以及上部受力鋼筋將失去錨固作用，故需要新增加結構梁為板內受力鋼筋提供錨固支座，來滿足結構承載力。由于新增加固梁為懸挑梁，在結構中的重要性以及工作狀況的比較復雜，因此要求設計必須規(guī)范合理，且應保證結構具有足夠的安全度，施工時也應嚴格按標準執(zhí)行，確保達到設計的要求。為保證結構的受力性能，澆筑新增加固梁采用性能好、強度高的CGM高強無收縮自流灌漿料，施工質量易于保證，加固后新舊結構共同受力也比較良好。新增加固梁的施工流程為：在原結構主次梁上植筋→綁扎鋼筋→安裝模板支撐→剔鑿灌漿料澆筑孔→養(yǎng)護。圖17剔鑿灌漿孔圖18新增加固梁植筋澆筑新增加固梁采用的是CGM高強無收縮自流灌漿料，具有高流動性、高強度、新老混凝土面結合良好、可自流密實免振搗等特性。而在懸挑梁加固中，因為加大的截面尺寸有限，施工空間狹小；一般情況下，采用“自重灌漿”法，由于CGM具有很好的流動性能，即將漿料直接從預留的灌漿口灌入，完全依靠漿料自重自行流平并填充整個灌注空間。按產品合格證上推薦的水料比確定加水量，拌和用水應采用飲用水，水溫以5～40℃為宜，可采用機械或人工攪拌。采用機械攪拌時，攪拌時間一般為1～2分鐘。采用人工攪拌時，宜先加入2/3的用水量攪拌2分鐘，其后加入剩余用水量繼續(xù)攪拌至均勻,標準稠度加水量為12%-14%。漿料應從一側灌入，直至另一側溢出為止，以利于排出內部空氣，使灌漿充實，不得從四側同時進行灌漿；灌漿開始后，必須連續(xù)進行，不能間斷，并應盡可能縮短灌漿時間；在灌漿過程中不宜振搗，必要時可用竹板條等進行拉動導流。灌漿過程中如發(fā)現(xiàn)表面有泌水現(xiàn)象，可布撒少量CGM干料，吸干水份。在灌漿施工過程中直至脫模前，應避免灌漿層受到振動和碰撞，以免損壞未結硬的灌漿層。灌漿完畢后30分鐘內,應立即噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋塑料薄膜并加蓋巖棉被等進行養(yǎng)護,或在灌漿層終凝后立即灑水保濕養(yǎng)護。在不同溫度條件下的養(yǎng)護時間和拆模時間應根據實際情況而定；養(yǎng)護措施還應符合現(xiàn)行《鋼筋混凝土工程施工驗收規(guī)范》(GB50204-2015)的有關規(guī)定。圖18新增加固梁進行未拆模養(yǎng)護圖19新增樓梯及加固梁、板澆筑完成