徐敬楊

(杭州固特建筑加固技術(shù)工程有限公司,浙江 杭州 310012)

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論杭州市老舊居住建筑結(jié)構(gòu)加固方式

徐敬楊

(杭州固特建筑加固技術(shù)工程有限公司,浙江 杭州 310012)

摘要：多年以來，浙江省各加固改造施工單位，在對老舊居住建筑的改造形式上，采取了區(qū)別對待、分類改造的辦法，不斷改善居民的住房條件，提升老舊居住建筑的整體安全性能。具體可歸納為“功能性改造”“安全性加固”以及兩者綜合的改造方式。針對老舊居住建筑的基礎(chǔ)、承重構(gòu)件、及細(xì)部安全隱患等分別采取不同的加固方式進(jìn)行加固以提高杭州市老舊居住建筑的使用安全性能。

關(guān)鍵詞：老舊居住建筑；綜合加固；加固方式；安全性

2014年4月4日，浙江奉化一幢5層居民樓發(fā)生倒塌，造成人員傷亡。5月4日清晨，上海虹口區(qū)新港路一老式居民樓發(fā)生倒塌，也造成了一定數(shù)量的人員傷亡。浙江、上海等地接連發(fā)生倒樓事件，給居民生命、財產(chǎn)造成巨大損失。因此，有必要開展老舊居住建筑的安全隱患排查和綜合改造，全面防止房屋安全事故發(fā)生，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。老舊居住建筑改造是指對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，調(diào)整平面布局，增添設(shè)備，完善使用功能，使房屋達(dá)到安全性、適用性及耐久性的房屋改造行為。近年來我國陸續(xù)頒布了《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范(GB 50367—2006)》《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB 50550—2010)》等一系列加固改造規(guī)范及圖集。浙江省各加固改造施工單位在進(jìn)行老舊居住建筑改造時均嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行施工。本文根據(jù)筆者單位在老舊居住建筑綜合改造中積累的經(jīng)驗，淺談杭州市老舊居住建筑結(jié)構(gòu)加固方式。

1老舊居住建筑結(jié)構(gòu)改造概述

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，浙江省存在較多以20世紀(jì)70年代、80年代甚至90年代前期建設(shè)的，建造標(biāo)準(zhǔn)低、年久失修、安全隱患大的，老舊居住建筑，其綜合改造勢在必行。

1.1老舊居住建筑結(jié)構(gòu)改造的定義

老舊居住建筑結(jié)構(gòu)改造是指對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，調(diào)整平面布局，增添設(shè)備，完善使用功能，使房屋達(dá)到安全性、適用性及耐久性的房屋改造行為。

1.2老舊居住建筑存在安全隱患的三個指標(biāo)

三個指標(biāo)為：一是老舊居住建筑是否有明顯傾斜異常情況；二是老舊居住建筑結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)明顯裂縫或者裂縫寬度發(fā)生變化，或出現(xiàn)墻體或天花板的面層突然大面積剝落，突然發(fā)出“噼里啪啦”異常的聲音；三是周圍地面出現(xiàn)沉陷或老舊居住建筑局部沉降。無論是傾斜、沉降還是出現(xiàn)裂縫，都是老舊居住建筑結(jié)構(gòu)異常的征兆。

1.3老舊居住建筑結(jié)構(gòu)改造的重要性和意義

1)據(jù)初步統(tǒng)計，浙江省城鎮(zhèn)既有住宅房屋總數(shù)量約為21萬幢、740萬套，其中20世紀(jì)八九十年代建成的老舊居住建筑約有5萬幢、180萬套，約占總房屋數(shù)的四分之一。這些房屋建造的年份都較為久遠(yuǎn)，礙于當(dāng)時的設(shè)計水平和施工質(zhì)量不高，加速了房屋的損壞。由于浙江省每年都會遭受臺風(fēng)等惡劣天氣和日曬雨淋、干濕冷熱等天氣變化的影響，老舊住房的構(gòu)件風(fēng)化較為嚴(yán)重，部分還出現(xiàn)剝落。浙江省老舊居住建筑的使用壽命是完全不能滿足現(xiàn)在的設(shè)計規(guī)范要求的[1]。

2)浙江省老舊居住建筑缺乏長期的預(yù)防保養(yǎng)措施。房屋和輔助設(shè)施得不到及時修理和養(yǎng)護(hù)，失修失養(yǎng)現(xiàn)象較為普遍且維修由于受到空間的約束施工難度普遍偏高。這使得老舊居住建筑在存在結(jié)構(gòu)性安全隱患時仍一直處于使用階段中。

3)浙江省老舊居住建筑不合理地改裝、搭建，加層現(xiàn)象比較嚴(yán)重。以杭州市為例，因為老舊居住建筑所處的地理位置相對較好，周邊生活條件便利，因此居民擅自加層現(xiàn)象也較為突出。近年來，隨著網(wǎng)購的普及，更有甚者將老舊居住建筑的居民房擅自當(dāng)做銷售貨物的儲物倉庫，嚴(yán)重違反房屋的使用功能。且承重墻體人為破洞現(xiàn)象非常普遍。

綜合上述三點原因，浙江省老舊居住建筑結(jié)構(gòu)改造迫在眉睫，在加強(qiáng)管理的同時，必須對房屋本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修與加固。

杭州市老舊居住建筑現(xiàn)狀圖見圖1。

圖1　杭州市老舊居住建筑現(xiàn)狀圖

2老舊居住建筑結(jié)構(gòu)改造方式

2.1老舊居住建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加固

老舊居住建筑的基礎(chǔ)一般多為墻下條形基礎(chǔ)(磚砌或混凝土)，受眾多因素影響，如鄰近新建建筑施工、深基坑開挖、遭受自然災(zāi)害、居民擅自加層等，大多老舊居住建筑地基基礎(chǔ)都存在承載力不足或沉降不均勻等安全隱患，須進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。

老舊居住建筑地基基礎(chǔ)加固主要處理方法如下：

2.1.1基礎(chǔ)注漿補(bǔ)強(qiáng)

適用于老舊居住建筑的基礎(chǔ)因受不均勻沉降、凍脹或其他原因引起的基礎(chǔ)裂損時的加固。漿液主要采用水泥漿，水灰比可采用0.5～0.6，或采用環(huán)氧樹脂等。

1)首先在裂縫處鉆孔，單邊基礎(chǔ)每邊不少于2孔。

2)條基可沿基礎(chǔ)縱向間距1.5～2.0 m鉆孔，且不小于2排。

3)注漿施工時，先在原基礎(chǔ)裂損處鉆孔，注漿管直徑可為25 mm,鉆孔與水平面的傾角不應(yīng)小于30°,鉆孔孔徑應(yīng)比注漿管的直徑大2～3 mm,孔距可為0.5～1.0 m。

4)注漿壓力可取0.1～0.3 MPa。如果漿液不下沉，則可逐漸加大壓力至0.6 MPa，漿液在10～15 min內(nèi)再不下沉則可停止注漿。注漿的有效直徑為0.6～1.2 m。

2.1.2增大基礎(chǔ)底面積法

加大基礎(chǔ)底面積法適用老舊居住建筑由于加層等原因引起的地基承載力或基礎(chǔ)底面積尺寸不滿足現(xiàn)在設(shè)計要求時的加固，可采用混凝土套或鋼筋混凝土套加大基礎(chǔ)底面積。

1)當(dāng)基礎(chǔ)承受偏心受壓時，可采用不對稱加寬；當(dāng)承受中心受壓時，可采用對稱加寬。

2)在灌注混凝土前應(yīng)將原基礎(chǔ)鑿毛和刷洗干凈后，鋪一層高強(qiáng)度等級水泥漿或涂混凝土界面劑，以增加新老混凝土基礎(chǔ)的粘結(jié)力。

3)對加寬部分，地基上應(yīng)鋪設(shè)厚度和材料均與原基礎(chǔ)墊層相同的夯實墊層。

4)當(dāng)采用混凝土套加固時，基礎(chǔ)每邊加寬的寬度其外形尺寸應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007—2011)》中有關(guān)剛性基礎(chǔ)臺階寬高比允許值的規(guī)定。沿基礎(chǔ)高度隔一定距離應(yīng)設(shè)置錨固鋼筋。

5)當(dāng)采用鋼筋混凝土套加固時，加寬部分的主筋應(yīng)與原基礎(chǔ)內(nèi)主筋相焊接。

6)對條形基礎(chǔ)加寬時，應(yīng)按長度1.5～2.0 m劃分成單獨區(qū)段，分批、分段、間隔進(jìn)行施工。

7)當(dāng)不宜采用混凝土套或鋼筋混凝土套加大基礎(chǔ)底面積時，可將原獨立基礎(chǔ)改成條形基礎(chǔ)；將原條形基礎(chǔ)改成十字交叉條形基礎(chǔ)或筏形基礎(chǔ)；將原筏形基礎(chǔ)改成箱形基礎(chǔ)。見圖2[2]。

2.1.3錨桿靜壓樁法

錨桿靜壓樁是通過靜力壓樁機(jī)以壓樁機(jī)自重及樁架上的配重作反力將預(yù)制樁壓入土中的一種沉樁工藝。

該工藝適用于老舊居住建筑加層的基礎(chǔ)托換加固以及老舊居住建筑的糾傾加固工程。

圖2　基礎(chǔ)加大截面加固法

1)測量定位在樁身中心打入一根短鋼筋，若在較軟的場地施工，由于樁機(jī)的行走而擠壓預(yù)打入的短鋼筋，故當(dāng)樁機(jī)基本就位之后要重新測定樁位。

2)樁機(jī)就位樁基行至樁位處，使樁機(jī)夾持鉗口中心(可掛中心線陀)與地面上的樣樁基本對準(zhǔn)，調(diào)平壓樁機(jī)后，再次校核無誤，將長步履(長船)落地受力。

3)吊裝喂樁靜壓預(yù)制樁樁節(jié)長度一般在12 m以內(nèi)，可直接用壓樁機(jī)上的工作調(diào)機(jī)自行吊裝喂樁，也可以配備專門調(diào)機(jī)進(jìn)行吊裝喂樁。第一節(jié)樁(底樁)應(yīng)用帶樁尖的樁，當(dāng)樁被運(yùn)到壓樁機(jī)附近后，一般采用單點吊法起吊，采用雙千斤(吊索)加小橫梁的起吊法可使樁身豎直進(jìn)入夾樁的鉗口中。當(dāng)接樁采用硫磺膠泥接樁法時，起吊前應(yīng)檢查漿錨孔的深度并將孔內(nèi)的雜物和積水清理干凈。

4)樁身對中調(diào)直樁被吊入夾樁鉗口后，由指揮員指揮司機(jī)將樁緩慢降到樁尖離地面100 mm左右為止，然后夾緊樁身，微調(diào)壓樁機(jī)使樁尖對準(zhǔn)樁位，并將樁壓入土中0.5～1.0 m，暫停下壓，再從樁的兩個正交側(cè)面校正樁身垂直度，當(dāng)樁身垂直度偏差小于0.5%時才可正式壓樁。

5)壓樁通過主機(jī)的壓樁油缸生成的力將樁壓入土中，壓樁油缸的最大行程因不同型號的壓樁機(jī)而有所不同，一般為1.5～2.0 m，所以每一次下壓，樁入土深度約為1.5～2.0 m，然后松夾具→上升→再夾緊→再壓，如此反復(fù)進(jìn)行，方可將一節(jié)樁壓下去。當(dāng)一節(jié)樁壓到其樁頂離地面800～1 000 mm時，可進(jìn)行接樁或放入送樁器將樁壓至設(shè)計標(biāo)高。

6)接樁常用接頭形式有電焊焊接和硫磺膠泥錨固接頭。電焊焊接施工時焊前須清理接口處砂漿、鐵銹和油污等雜質(zhì)，坡口表面要呈金屬光澤，加上定位板。接頭處如有孔隙，應(yīng)用鍥形鐵片全部填實焊牢。焊接坡口槽應(yīng)分3～4層焊接，每層焊渣應(yīng)徹底清除，焊接采用人工對稱堆焊，預(yù)防氣泡和夾渣等焊接缺陷。焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，焊好接頭自然冷卻15 min后方可施壓，禁止用水冷卻或焊好即壓。見圖3[2]。

圖3　錨桿靜壓樁接樁示意圖

2.1.4樹根樁法

樹根樁法是利用小型鉆機(jī)按設(shè)計直徑，鉆進(jìn)至設(shè)計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，注入水泥漿或水泥砂漿，結(jié)合碎石骨料成樁，樹根樁可以根據(jù)需要，做成垂直的，也可以是傾斜的；可以是單根的，也可以是成束的。

適用于老舊居住建筑加層、危房加固以及老舊居住建筑的糾傾加固工程。

1)成孔一般采用小型鉆機(jī)鉆孔，采用水或泥漿作為循環(huán)冷卻鉆頭和除渣手段，同時循環(huán)水在鉆進(jìn)過程中，水和泥土攪拌混合在一起亦變成泥漿狀。有時為了提高樹根樁的承載力，多采用正循環(huán)方法，當(dāng)遇到較硬土層時，換上水力擴(kuò)孔鉆頭，以達(dá)到擴(kuò)孔目的。在飽和軟土層鉆進(jìn)時，經(jīng)常遇到流砂層，鉆進(jìn)時，進(jìn)尺速度要慢，依靠巖心管在流砂層表面磨動旋轉(zhuǎn)，加上孔內(nèi)泥漿，使孔壁表面形成泥皮，以達(dá)到護(hù)孔目的。表土層松散時，用套管護(hù)孔，套管口一般高出地面100 mm，鉆至設(shè)計標(biāo)高。

2)清孔成孔后對孔內(nèi)泥漿轉(zhuǎn)換，達(dá)到要求的一定比重泥漿水或基本達(dá)到溢出清水。

3)鋼筋籠的制作鋼筋籠根據(jù)設(shè)計荷載確定其含量鋼量，每段鋼筋籠的長度可以視現(xiàn)場條件和機(jī)具的吊放能力而定。一般每節(jié)長5～6 m，鋼筋籠的接頭采用綁扎或焊接均可，其搭接長度應(yīng)符合規(guī)范要求，由于樹根樁的直徑均較小，故鋼筋的混凝土保護(hù)層15～29 mm，對于特殊要求另作處理。

4)灌漿管的制作當(dāng)考慮拔出時，接頭處采用外縮節(jié)，使外管壁光滑，容易從砂漿中拔出。為防止泥漿進(jìn)入管內(nèi)，需在管底口用黑膠布或聚乙烯膠布封住，在管底口以上1.0 m范圍做成花管形狀，其孔眼直徑8 mm，縱向間距100 mm，豎向4排，灌漿管一般放在鋼筋籠內(nèi)，一起放到鉆孔內(nèi)。

5)灌漿成孔在鋼筋籠和灌漿管沉入鉆孔之后，壓入水泥砂漿，灌漿管在灌注過程中，一般要埋入水泥漿中2～3 m，以保證樁體的質(zhì)量。灌漿后，立即投入碎石(50～250 mm)用鋼筋插搗，使骨料均勻分布于樁身。

6)注漿注入攪拌好并經(jīng)篩選的漿液，漿液采用水泥砂漿，水灰比宜為0.4～0.5，配合比為0.5∶1.0∶0.3(水∶水泥∶砂)，黃砂采用細(xì)砂，顆料均勻，最大粒徑不超過0.5 mm。采用二次注漿工藝，在第一次注漿初凝后，方可進(jìn)行第二次注漿，第一次注漿工作壓力為1.5～2.0 MPa，第二次注漿壓力為2.0～4.0 MPa。見圖4[2]。

圖4　錨桿靜壓樁注漿示意圖

2.2老舊居住建筑主體結(jié)構(gòu)加固

老舊居住建筑一般多為磚混結(jié)構(gòu)，受眾多因素影響，如鄰近新建建筑施工、深基坑開挖、遭受自然災(zāi)害、居民擅自加層、擅自拆除承重結(jié)構(gòu)等，大多老舊居住建筑存在著墻體開裂、天花脫落、陽臺根部開裂等眾多隱患，須進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。

老舊居住建筑主體結(jié)構(gòu)加固主要處理方法如下：

2.2.1老舊居住建筑承重墻體加固

1)砂漿面層加固是用一定強(qiáng)度等級的水泥砂漿、混合砂漿、纖維砂漿及樹脂水泥砂漿等噴抹于墻體表面，達(dá)到提高墻體承載力的一種加固方法。適用于承載能力相差不多的靜力加固和抗震加固。

2)鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固是在面層砂漿中配設(shè)一道鋼筋網(wǎng)或鋼板網(wǎng)或焊接鋼絲網(wǎng)，達(dá)到提高墻體承載力和變形性能(延性)的一種加固方法。見圖5[2]。

注：老舊居住建筑中有較多的空斗墻，在鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固時須梅花樁增設(shè)梅花樁拉結(jié)螺栓。圖5　墻體鋼筋砂漿面層加固法

2.2.2老舊居住建筑磚柱加固

1)混凝土圍套加固壁柱對于無筋磚壁柱，當(dāng)截面抗彎承載力和抗剪承載力不足時，可采用鋼筋混凝土外包圍套加固，混凝土強(qiáng)度等級≥C20，圍套厚度≥100 mm。豎向鋼筋應(yīng)通長設(shè)置，下端伸至基礎(chǔ)頂面，中間穿過各樓層，上端伸至加固層上層樓板表面或屋面板表面。最小豎向配筋為6φ12+4φ10。箍筋分開口與閉合兩種，開口箍筋取φ6@200，閉合箍筋取φ10@600。箍筋應(yīng)穿過主梁，當(dāng)梁高<400mm時，可于梁上下表面用較大直徑的加強(qiáng)箍取代。

2)混凝土圍套加固獨立柱對于無筋獨立磚柱，當(dāng)截面抗彎和抗剪承載力不足時，可采用鋼筋混凝土外包圍套加固。圍套厚度≥100mm，基礎(chǔ)部分厚200mm,混凝土強(qiáng)度等級≥C20。豎向鋼筋應(yīng)通長設(shè)置，下端伸至基礎(chǔ)頂面，中間穿過各樓層,上端伸至加固層上層樓板表面或屋面板表面。最小豎向配筋為4φ12+4φ10，箍筋φ6@200。見圖6[2]。

圖6　混凝土圍套加固示意圖

3)外包鋼加固獨立柱對于無筋獨立磚柱，當(dāng)截面承載力嚴(yán)重不足，且不允許增大截面尺寸時，可采用外包角鋼加固。角鋼應(yīng)通長設(shè)置，下端伸至基礎(chǔ)頂面，中間穿過各樓層，上端應(yīng)伸至加固層上層樓板表面或屋面板表面(對于靜力加固可伸至底面)，基礎(chǔ)部分設(shè)≥200mm厚的混凝土錨固墩。角鋼最小規(guī)格為4L75×5。角鋼以綴板焊接連接,綴板規(guī)格為-60×4@300。角鋼與磚柱貼合面間應(yīng)以乳膠水泥或環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)。角鋼及綴板外露表面應(yīng)進(jìn)行防腐處理。

2.2.3老舊居住建筑梁加固

1)新增托梁加固法：老舊居住建筑中，由于居民為了滿足現(xiàn)代生活的空間需求，拆除部分承重墻體，此加固方法可滿足此類需求。見圖7、圖8[2]。

圖7　托梁加固法

圖8　H部面圖

2.2.4老舊居住建筑樓樓板加固

杭州市老舊居住建筑多為混凝土樓板，也有多孔板樓板。根據(jù)不同的情況，在老舊居住建筑樓板加固中一般采用粘鋼或碳纖維加固方法。具體做法見圖9、圖10。

圖9　粘鋼加固法

圖10　碳纖維加固法

2.2.5老舊居住建筑樓陽臺加固

據(jù)調(diào)查杭州市老舊居住建筑中陽臺存在著較嚴(yán)重的問題，多為根部斷裂。陽臺的加固也十分重要。一般多采用陽臺下增設(shè)圈梁的加固方法進(jìn)行加固處理。具體做法見圖11、圖12。

圖11　全挑陽臺做法

圖12　半挑陽做法

3結(jié)論與展望

老舊居住建筑綜合加固是保障居民居住安全的有效手段，在施工過程中一定要具備專業(yè)加固資質(zhì)的施工單位進(jìn)行加固施工。

隨著社會經(jīng)濟(jì)文化水平的不斷進(jìn)步，杭州市老舊居住建筑綜合加固應(yīng)引起有關(guān)部門足夠的重視，期望在不久的將來老舊居住建筑加固實施的力度和廣度能不斷加深加大。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]徐靖鈞.杭州上城區(qū)老居住區(qū)景觀整治研究[D].杭州：浙江農(nóng)林大學(xué)，2011.

[2]中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.03SG611磚混結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)[S].北京：中國計劃出版社，2009.

收稿日期：2015-12-28

作者簡介：徐敬楊(1982—)，男，浙江臺州人，工程師，從事結(jié)構(gòu)加固設(shè)計、施工工作。

中圖分類號：TU398

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1008-3707(2016)04-0042-06

Discussion on the Reinforcement Method of the OldResidential Building Structures in Hangzhou City

XU Jingyang