由于設計原因,全現澆結構住宅樓的基礎部位,設計時未考慮設置基礎梁,導致該住宅樓南立面建筑圖的裝飾柱和部分承重結構不能生根。當時的施工現狀是外部裝修基本完成。為了滿足建筑外立面的整體效果,必須對原結構進行加固改造,以提高原結構的承載能力,滿足使用要求。
施工單位和建設單位、設計單位經過多次交涉,設計單位最終決定進行植筋處理,在基礎部分增加基礎梁,以滿足上部裝飾柱等結構構件的豎向荷載。
如何保證結構加固改造的施工質量,確保新加構件及增加截面與原結構能夠很好的共同工作,成為一個有機的整體,保障加固后的結構安全,是我們所要研究的問題,而加固中的植筋環節正是研究的核心問題。植筋的效果最終決定著整個加固改造的質量。
1 概述
根據設計要求,梁、柱節點和基礎梁加固部位的主筋和部分箍筋要進行植筋。植筋的直徑為12、14、16、20、22、25、32mm( 螺紋Ⅲ級鋼筋) ,對應的植筋孔徑為16、18、22、28、30、32、40mm,孔的深度按照設計要求在200 ~ 600mm 之間。植筋孔的方向以水平孔最多( 基礎梁主筋) ,局部為豎向孔( 如基礎反梁的箍筋) 。水鉆成孔,孔的內壁為比較潮濕光滑。
2 需要解決的問題
( 1) 植筋的質量是混凝土加固的關鍵環節之一,水鉆成孔后孔壁光滑潮濕,植筋數量多,植筋膠的用量大,因此對使用的植筋膠產品的穩定性和耐候性等指標要求高。
( 2) 植筋孔主要分為水平孔、孔口朝上和孔口朝下的豎向孔,其中水平孔和孔口朝下的豎向孔,其注膠的施工難度和飽滿度控制難度大。
( 3) 鋼筋植入后的固化期內嚴禁擾動,這直接影響鋼筋錨固的有效性和結構的安全性,在工期緊迫、上下樓層同時作業必須保證植筋在固化期內不被擾動。
( 4) 植筋孔由水鉆成孔,如何確保在成孔的過程中不傷及原結構的鋼筋,特別是確保不傷及原結構的柱、梁的主筋成為必須解決的難題。
( 5) 在基礎梁的加固過程中,由于原結構基礎的反梁之間存有少量的水,造成植筋的環境十分潮濕,如何保證帶水植筋的鋼筋錨固能夠滿足設計要求。
( 6) 梁柱節點處兩個方向的加固梁主筋必須上下錯開,否則在一個水平面上兩個方向的鋼筋互相沖突。另外,加固梁主筋要穿過柱子節點,鋼筋過長無法穿入,這必須加工短鋼筋,這樣鋼筋接頭增多,鋼筋接頭的形式和位置必須確定。
3 針對難點重點采取的技術措施
( 1) 針對本工程的植筋,在施工前我們選取了幾種植筋膠,與建設單位、監理單位和設計單位等共同對產品的廠家、產品的性能、質量、價格等指標進行考察。根據植筋實際情況,植筋的孔徑比較大,電鉆成孔的難度太大,用水鉆成孔比較適合,而水鉆成孔的孔內壁比較光滑、水分含量大,所選用的建筑結構膠必須有良好的耐水性和濕潤環境固化性,最終確定采用喜利得RE500 型建筑結構膠。喜利得RE500 型建筑結構膠的特點就是在孔壁光滑、孔洞潮濕、天氣炎熱等惡劣條件下表現優越,并且具有高強的結合力和混凝土滲透性能,尤其適用于大直徑鋼筋的植筋。為了保證植筋施工的質量,我們在植筋施工開始前,專門對選用的植筋膠進行了植筋拉拔試驗,在選取的柱子上按照設計要求的植筋深度,每種鋼筋做1 組,每組3 根進行試驗。經北京市檢測所專用的儀器檢測,無一根鋼筋被拉出,植筋抗拉強度均達到了設計要求。整個工程的鋼筋植筋錨固的施工質量穩定,所有的拉拔承受的應力均能夠滿足設計要求,合格率為100%。
( 2) 水平孔植筋膠的飽滿程度不易控制,為了解決這一問題,我們在施工工藝上大膽創新,采用埋管法注膠,來保證植筋膠的飽滿度和密實性。根據設計要求,植筋孔洞分為通孔和非通孔兩種,注膠方法如下:
①對通孔的植筋注膠: a 將鋼筋插入孔內,再將注膠管插入孔內,注膠管位于孔深的2 /3 處,安裝注膠槍并開始注膠,待另一端孔口有膠液溢出時,用專用膩子將另一端孔口封閉; b 繼續注膠,使膠嘴隨著膠液的逐漸注滿緩慢撤出,但必須保持注膠管口一直埋在膠液中,直至孔壁內充滿膠液為止; c 由于注膠時,管口一直埋在膠液中,造成從內向外的注膠壓力,只有內部密實后,膠液才向外溢出。并避免了內部氣泡的產生,保證膠的飽滿密實。
②對非通孔的植筋注膠: 類似于通孔植筋注膠,要保持注膠管口一直埋在膠液中。不同之處在于,植筋孔清理干凈后,先向孔內注入植筋膠,要求注滿孔深的2 /3,然后將處理后的鋼筋緩慢旋轉插入內,直至插入孔底,孔口處應有膠體溢出,最后做封口處理。
( 3) 植筋固化過程中是嚴禁擾動的,但是施工現場的震動,以及鋼筋自重所引起的變形,容易造成結構膠固化時鋼筋的移位,影響植筋質量。針對這一問題,我們合理調整施工工藝的銜接,在梁的主筋和箍筋初步安裝到位的情況下,先將加固梁的底模固定好,然后調整鋼筋,用箍筋和底模將主筋固定牢固,然后進行注膠施工。注膠完成后立即將該梁四周用鋼管封閉,并掛標志牌嚴禁擾動。根據喜利得RE500 結構膠在不同環境溫度下的固化時間,在規定的時間后拆除防護進行下一道工序的施工。根據施工實踐,喜利得RE500 結構膠在5—10℃的范圍內,必須達到24 小時后才能固化。
( 4) 原結構梁柱節點鋼筋是十分密集的,而加固梁植筋打孔主要集中在此部位,為了避免植筋水鉆成孔損傷原結構的鋼筋,我們專門配備了鋼筋探測儀,先對打孔部位的原結構鋼筋進行探測,用粉筆劃上鋼筋位置標記,根據原鋼筋分布情況,在保證設計原則的情況下,植筋確定孔位。
具體措施如下:
①在每道梁端的柱面上畫出梁加固輪廓線,在此范圍內探測原結構梁柱內鋼筋。探測時,要綜合考慮原結構柱兩側鋼筋分布情況確定孔位。
②將原結構鋼筋位置標注在柱表面上,繪制柱內鋼筋分布和梁的植筋位置圖,確定無誤后,根據植筋的直徑和混凝土保護層厚度,確定孔口尺寸,進行打孔。
③要求成孔時必須將鉆孔機垂直于柱面鉆入,保證孔位正確的同時保證孔道在柱內不傾斜、不移位,從而保證打孔過程中不損傷原結構鋼筋。
( 5) 在基礎梁加固植筋施工中,由于在地下部分,施工環境濕度大,我們根據施工現場的實際情況,分別在濕潤的孔、潮濕的孔、水分飽滿但沒有明水的孔、有明水的孔的孔內進行植筋試驗,固化3 天后,經專業人員檢測,植筋的抗拉強度均滿足設計要求。
( 6) 在混凝土梁加固施工前,我們仔細研究了設計變更圖紙,后來發現圖紙在施工過程中存在不易施工的問題,在圖紙中,同一個梁柱節點處兩個方向的加固梁尺寸相同,那么梁主筋勢必在同一個水平面上,但實際上這是無法實現的。另外,加固梁主筋必須穿過原結構的柱,鋼筋過長,現場情況無法施工,必須采用短鋼筋,鋼筋接頭勢必增加,這樣就必須確定鋼筋接頭的形式和位置。針對此問題,我們與建設單位、設計單位和監理單位根據現場實際情況,經過設計單位的結構計算,確定將梁柱節點處一個方向的加固梁端做成牛腿狀,這個方向加固梁鋼筋沿牛腿進行彎折,這樣兩個方向加固梁內部主筋就此錯開。另外由于加固梁底混凝土層較薄( 一般為75mm) ,梁主筋一般6—8 根,直徑為d=25mm、d = 32mm兩種,如果鋼筋接頭采用搭接,不僅浪費鋼筋,最主要的是梁底鋼筋在搭接截面處過密,鋼筋空隙小,無法保證混凝土對鋼筋的握裹,從而影響混凝土結構質量。我們將現在建筑行業幾種鋼筋連接的施工方法進行了綜合比較,分析利弊,并經建設幾方協商最終確定,采用直螺紋鋼筋機械連接的方法,并按照設計和規范要求,將鋼筋機械連接接頭設置在合適的位置。
4 綜述
由于鋼筋混凝土加固的關鍵工序植筋的質量,直接關系到整個加固工程的成敗,對加固后的結構安全起著決定性作用,為了控制好植筋工程的施工質量,我們采取了以上的一系列措施,從結構膠的原材料開始,一直到施工工藝及具體的操作方法等方面,進行了有效的過程控制,在滿足工程進度,節約成本的情況下,很好的保證了加固改造工程的質量,取得了理想的效果。