汪方勇，吳 真

(江蘇筑镹營造科技有限公司，江蘇 南京 210019)

1 工程概況

巴庫為阿塞拜疆共和國首都，為保存城市建設與工業(yè)歷史發(fā)展的聯(lián)系，保留了擬建大型商業(yè)綜合體地塊中的工業(yè)煙囪(見圖1)。為充分展現(xiàn)工業(yè)遺址與新建商業(yè)綜合體的協(xié)調(diào)性，以工業(yè)煙囪為中心，設計了雙子塔建筑(見圖2)。煙囪高56m，底部直徑約5m，頂部直徑約3m，下部為八邊形構造，上部為圓臺形構造。受多種因素影響，煙囪局部存在缺失磚塊及豎向開裂等情況，但煙囪整體仍堅固、穩(wěn)定。經(jīng)多次研討、論證，最終采用體內(nèi)隱形錨桿加固技術保證煙囪安全。

圖1 煙囪原貌

圖2 項目效果

2 病害分析

煙囪內(nèi)部磚塊因高溫灼燒已出現(xiàn)局部釉面，在熱脹冷縮的交替作用下出現(xiàn)多條淺表裂縫，對內(nèi)部磚塊強度造成影響。受地震作用等影響，煙囪壁出現(xiàn)明顯的豎向裂縫(見圖3)。在風荷載長期作用下，煙囪頂部磚塊剝落(見圖4)。受雨水侵蝕作用，煙囪基礎磚塊出現(xiàn)風化、酥損現(xiàn)象(見圖5)。

圖3 煙囪豎向裂縫

圖4 煙囪頂部磚塊剝落

圖5 煙囪基礎磚塊風化

3 煙囪加固要求

針對煙囪現(xiàn)狀，提出以下加固要求。

1)避免發(fā)生煙囪意外倒塌或人身傷害事故。

2)保證原結構安全，不能影響煙囪歷史原貌，不能造成二次損傷。

3)解決已有結構病害，綜合考慮地震、風荷載等的影響。

4)避免商業(yè)綜合體施工對煙囪造成影響。

4 體內(nèi)隱形錨桿加固技術

4.1 體內(nèi)隱形錨桿組成部件及其作用

體內(nèi)隱形錨桿由不銹鋼桿件(強度高、耐腐蝕)及包裹著無機質水泥基漿料(易于流動，強度適中，無收縮)的襯套組成。不銹鋼桿件起抗拉、抗剪作用，如果與體內(nèi)光纖感應器配合使用，可起到監(jiān)測構件內(nèi)部應力變化、預警結構安全的作用。無機質水泥基漿料起鎖鍵咬合、提升錨桿整體抗拉強度的作用。襯套具有約束漿料的作用，防止因漿液過量注入而對孔壁周圍基材產(chǎn)生側向壓力，且可減少對建筑物表面的污染。襯套在注漿壓力作用下產(chǎn)生的鼓脹可使其與孔壁凹凸面形成有效的鎖鍵咬合，增強錨桿整體抗拉性能。

4.2 鉆孔要求

體內(nèi)隱形錨桿施工時要求在結構基材上精準鉆孔，鉆孔角度需精準控制，不得采用對基材穩(wěn)定性產(chǎn)生擾動的錘擊或鉆孔方式，多采用水鉆和干鉆鉆孔。如有內(nèi)、外裝飾或構件內(nèi)部存在土體填料時，須采用無水干鉆鉆孔。

4.3 技術特點

采用體內(nèi)隱形錨桿加固技術時，錨桿植入與受力均發(fā)生在建筑物構件內(nèi)部，不會對建筑物表面產(chǎn)生影響，有利于保存建筑物歷史原貌。在砌體基材自身結構穩(wěn)定的情況下，錨桿未參與過多的受力，尤其是豎向錨桿。當存在基礎沉降或受地震、風荷載作用時，錨桿參與受力，以起到保護原結構的作用。

對煙囪原結構及加筋后的結構進行受力分析，以確定錨桿數(shù)量、錨桿布置間距、錨桿直徑、鉆孔直徑、錨固深度、錨固角度，并分析鉆孔可行性，保證原結構安全。

4.4 施工要點

為增強建筑物整體抗震、抗風性能，自煙囪頂部至基礎設置8根豎向錨桿(采用通長桿件)。為解決地震導致的結構豎向裂縫病害，采用橫向錨桿對開裂受損部位進行拉結。為減小新建建筑施工對煙囪的擾動，并提高煙囪基礎承載能力，對基礎進行擴大處理。

為減少施工成本，降低施工風險，對于煙囪上部圓臺形主體結構，自上而下分別布置24，12，18m長錨桿進行加固，每段錨桿采用同材質的不銹鋼套筒連接件進行連接。根據(jù)錨桿受力及長細比要求，24m長錨桿采用φ27mm不銹鋼桿件，鉆孔孔徑為101mm；12m長錨桿采用φ33mm不銹鋼桿件，鉆孔孔徑為86mm；18m長錨桿采用φ33mm不銹鋼桿件，鉆孔孔徑為101mm(見圖6)。

圖6 錨桿布置

為增強下部八邊形承臺的承載能力，并提高煙囪整體抗震性能，布置8根15m長豎向錨桿(采用φ33mm不銹鋼桿件，伸入原有基礎內(nèi)部)，鉆孔孔徑為85mm。

為增強煙囪基礎承載能力，采用鋼筋混凝土對基礎截面進行擴大，且新舊基礎采用鋼筋錨接，形成整體受力體系。煙囪原基礎采用強度較低的燒結磚制成，傳統(tǒng)淺埋深植筋工藝無法滿足新舊基礎抗拉強度要求。為此，植入磚塊部分采用體內(nèi)隱形錨桿加固技術進行處理，錨桿長6m，采用φ25mm不銹鋼桿件，鉆孔深度為3m，鉆孔孔徑為40mm；新澆筑混凝土部分采用裸筋處理，并與新基礎內(nèi)的鋼筋進行綁扎連接。

采用短錨桿對煙囪壁豎向裂縫進行橫向加固，防止裂縫繼續(xù)發(fā)展。短錨桿采用φ16mm不銹鋼桿件，鉆孔孔徑為40mm。

鉆孔施工與錨桿安裝難度較大，為保證原結構絕對安全，且不發(fā)生人身傷害事故，沿煙囪外側搭建鋼結構操作平臺(見圖7)，對煙囪進行支撐、保護，既可保證施工人員安全，方便施工，又便于錨桿位置、鉆孔角度的確定。

圖7 鋼結構操作平臺

加固過程中及加固完成后通過內(nèi)置光纖感應器對結構變形、建筑物穩(wěn)定性進行實時監(jiān)測。

5 結語

作為傳統(tǒng)錨桿加固技術的衍生運用，體內(nèi)隱形錨桿加固技術可有效增強原結構抗壓、抗拉、抗剪性能，無機質水泥基漿料具有抗老化及防火性能，不銹鋼桿件具有防腐性能。整個加固過程在建筑物構件內(nèi)部完成，不會對建筑物表面產(chǎn)生影響，且快速、高效，不受模板限制，滿足對原建筑影響小、保持歷史原貌的修繕要求。當主體結構受荷載作用時，尤其是橫向水平荷載，可通過豎向錨桿使主體結構具有抵抗水平荷載的能力，有效保證原結構穩(wěn)定。橫向錨桿可連接破損開裂的磚、石，使結構整體受力。

采用體內(nèi)隱形錨桿加固技術時，通過計算機軟件進行計算分析等，可實現(xiàn)設計分析可視化，加固過程可控制，加固結果可監(jiān)測，符合我國文物建筑、近現(xiàn)代歷史建筑結構加固要求，具有推廣應用價值。