结构加固改造工程中喷射混凝土的质量控制Word文件下载.docx
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下面我以民航总局办公楼加固整修工程为例,来谈谈梁、柱喷射混凝土的质量控制。
一、工程简介及设计方案
1、工程简介:
民航总局办公大楼,建筑面积24316平米,檐高50.9米,框架装配式结构,预制大空心(椭圆型)楼板,地上十五层,地下一层。
始建于1959年,1962年竣工,为50年代设计的建筑产品。
由于民航总局办公大楼使用年代较长,其使用功能不够合理和完善,原设计不能满足现行消防要求,不能满足现代化办公的要求,尤其是结构设计不满足现行国家设计规范抗震设防的要求(结构破损较为严重),诸多因素已经直接影响到办公楼的安全使用(根据中国民航总局办公大楼结构可靠性检测鉴定报告),经冶金设计研究院结构试验检测中心对其结构动态、结构强度、结构变形进行测试,结果表明,该楼必须进行结构加固,以延长其使用寿命。
该加固整修工程开工于2001年12月28日,2002年11月20日主体结构验收通过,2004年3月11日整体工程竣工,验收通过。
2、结构设计方案:
由于原结构不满足现行的抗震设防要求,结构侧向刚度差,经抗震验算,梁柱配筋明显不足(原柱仅仅4φ20主筋,箍筋间距也较大),构造亦需加强。
为了节省投资,采用如下的设计方案:
①通过增设部分钢筋混凝土墙及对原框架梁、柱采用喷射混凝土围套加固(局部进行包钢加固)的措施,满足抗震设防的计算及构造要求。
②通过对预制板采取粘碳纤维或后浇层加固,提高其承载能力。
③通过对局部超载较大处基础的加大截面加固,消除安全隐患。
为了满足本工程的设计加固要求,我们制订了周密的施工方案,针对梁、柱等关键部位,进行了严格的质量控制。
二、梁、柱喷射混凝土的质量控制
喷射混凝土加固施工工艺:
基层处理→钢筋施工→模板施工→喷射混凝土→养护。
1、基层处理:
原设计说明将碳化层打磨掉,并做酚酞试验来验证,但是由于本工程的混凝土时间已经几十年,如果这样干的话,就会剔除掉钢筋的保护层。
根据现场的实际情况,经与设计、甲方、监理商议,设计定为参照规范,仅将柱面及梁表面风化层打磨掉2-3毫米,并用电钻将表面凿毛,深度不小于5毫米,毛点分布以800-1000个/平米为准。
用高压空气将表面浮渣处理掉,疏松的部位清理至密实程度。
2、定位、放线:
根据设计加固后的尺寸,确定主筋、箍筋及锚固钢筋位置。
本工程梁截面由180*800毫米及180*600毫米分别加大到330*850毫米及330*650毫米,柱由原450*450毫米及550*550毫米分别加大到600*600毫米及700*700毫米。
在实际施工过程中,由于原来的梁、柱结构存在一定的尺寸偏差而且节点处钢筋纵横交错,如果统一按照设计要求均将柱、梁加大到理想的设计尺寸,有的箍筋可能要漏在外面,有的保护层又比较大一些,导致的直接结果是装修时柱面出墙面不一样多(因为本工程隔墙基本上立在轴线上),特别是在走廊上将更为明显,经请示设计,柱及梁经过加固后都比设计尺寸统一加大了50-80毫米,但原则是尽可能的小。
3、板金刚钻开洞、穿主筋、栽锚筋、焊箍筋(以柱为例):
①钻孔:
柱穿主筋前,楼板进行金刚钻钻孔,由于本工程的楼板为预制椭圆大空心楼板,上下皮混凝土厚仅20毫米,见附图一。
如果带水钻孔而不采取措施,水极易进入楼板的空腔内,且不易蒸发掉,时间长了会发臭,为以后的装修酿成后患。
我们要求施工队钻孔时,在下层楼板靠近柱处放上大桶,钻孔位置处用彩条布将柱围起来成漏斗型,水顺势流入桶中。
②穿主筋:
主筋采用电渣压力焊及套筒冷挤压连接,严格按照规范施工,控制焊包、偏心及套筒质量。
③栽U型螺纹12钢筋:
柱混凝土加固图见附图二,验孔合格后,准备植筋,螺纹12钢筋使用东洋机械公司产的DJR结构胶锚固,其为双组份胶,A:
B=3:
1,施工中严格按照配比称量胶量,反复搅拌均匀。
注胶采用专用自压力注射器,为钢制,见附图三。
先将胶体吸入注射器内,将注胶器插到孔底,将胶体注入孔内,注胶器随孔内胶体压力的增大自动向孔外移动,胶体密实程度以钢筋插入孔内,胶体溢出为准。
实际施工中,根据孔径、孔深、钢筋直径计算出胶体用量,并在注射器上设定标识,以控制注胶量,标识露出孔外时,停止注胶。
柱开孔遇原钢筋时需移位,废孔用高标号水泥砂浆封堵。
柱两对面U型锚筋应在同一水平面上,与邻侧两对面U型筋高差3厘米为宜。
胶体固化期间不得扰动钢筋,具体固化时间与温度有关,常温下(20℃以上)24小时后即可。
4、立模板:
走廊柱及梁在立模板前必须带通线控制柱、梁边的尺寸,防止喷射完成后柱、梁面出轴线不一。
柱模板为4根100*100的优质木方,具体见附图四,木方表面必须光滑平整,尺寸规矩,木方调整位置、吊好垂直后与主筋用8号铁丝捆绑结实,在图示方向两面喷射时,在木方与加固柱接触处使用高密度挤塑聚苯板塞紧,防止喷射时混凝土从柱边飞出,影响混凝土的密实度。
梁的模板见附图五,为50*100的木方,沿梁方向通长与梁主筋绑扎结实,由其控制梁下皮的尺寸,梁角处用挤塑聚苯板塞紧,防止混凝土外飞。
与其垂直方向间距400mm一根50*100木方,与通长方向的木方钉牢,其下用大头柱顶紧。
5、喷射C35混凝土:
本工程采用新技术SEC潮湿喷砼法喷射混凝土,与干法的区别仅在于:
干法在喷嘴处加水,而潮湿法在喷嘴的前几米处加水,它相对干法使集料与水混合更充分些,降低了粉尘,减少了回弹料。
施工现场准备好强制式搅拌机、喷射机、喷嘴、输送管道、小车、上料装置、空气压缩机等。
喷射机型号PZ-5D型喷射机,该机喷射能力5~5.5M3/H,输送距离水平可达200米,垂直距离为40米。
我们主要从以下几方面来控制喷射混凝土的质量:
①施喷前做好门窗洞口等的防护工作,并且搭设脚手架,清理障碍物,保证喷射手的移动空间及安全性,满足喷射距离,喷嘴至喷射面的最佳垂直距离为0.8~1米。
②严格按照试验室的配合比配料:
砂、石必须过秤,砂、石含水率控制在3%~5%,石子选用卵石,粒径控制在10-16毫米为宜。
投料顺序为砂→水泥→石子,利用强制式搅拌机,必须搅拌均匀。
③用高压水、气对施喷面提前24小时冲洗,使之干净无污染物,湿润无积水;
在喷射混凝土2小时前,利用985界面剂对施喷面进行处理,比例为界面剂:
水泥:
砂=1:
1:
1,用扫帚甩毛。
④保证空压机有足够的风量和风压,保证喷射机9M3/分耗风量;
根据输料管的长度调整风压的稳定,风压一般控制在0.3~0.4Mpa,水压一般控制在0.35~0.45Mpa,水压大于风压0.1Mpa左右;
保证管路畅通。
⑤施喷时严格控制水灰比,其大小应满足喷射粘结要求及减少回弹为准,一般为0.4~0.5,这种方法加水量主要在喷嘴前几米处,主要由射手通过水阀调节,需根据喷射混凝土的表面状况判断并及时调整。
当喷射混凝土表面出现流淌、下坠、拉裂时,需减少水量;
当表面出现干斑、回弹料多时,需及时加水;
当表面平整,呈水亮光泽状、粉尘和回弹较少,则表明水灰比合适。
这里经验显得尤为重要,我们要求在正式喷射前先试喷,以调整各种不合适因素,合格后再大面积展开。
⑥喷射:
喷射机开始操作时,先开风后给水,然后再通电供料,工作停止时,先停料,待料管中存料喷完后再断电,最后关水闭风,与开始时顺序正好相反。
料管中的存料必须喷完后再断电,否则料管中的积料不易清出,堵塞管路。
具体施工中:
a、喷嘴与受喷面保持在0.8~1.0米,尽量使喷嘴与受喷面垂直,射手应对喷头以环型(500*150mm)范围做曲线连续移动,以保证喷射均匀连续。
b、正确掌握喷射顺序,一般为自下而上,先里后外。
本工程首先喷射本层柱子,从柱脚开始喷,柱子两对面喷射完,等有了一定强度后,拆下模板,立好另两面模板,再喷另外两面的混凝土。
柱子喷射完成后再喷梁侧面混凝土,侧面喷完后再喷梁底混凝土。
c、喷射完成后,及时清理落到地上的回弹料,以防止柱脚处混凝土不密实,在喷射完成后15分钟左右,由瓦工用刮杠对混凝土面进行揉搓平整,采取骑马蹲档式,揉搓时同样由柱脚开始,逐步上移,刮杠上的积灰应及时清理。
刮过的地方如果出现亏空,立即用落地灰、木抹子修补平整,避免出现混凝土下坠、裂纹、不密实现象。
d、常温下2小时后进行浇水养护,时间不少于14天,保证混凝土表面处于湿润状态。
6、喷射混凝土中出现的问题及解决办法:
①由于本工程加固梁为加腋梁,柱、梁节点处钢筋交错复杂,且主钢筋为螺纹25mm或28mm,缝隙较小,对混凝土喷射造成一定的难度,柱根处不容易密实,经请示设计,对柱根处回弹料清理干净后,如出现亏空,采取C40混凝土灌入,并振捣密实。
②梁底一次喷射完成,厚度为75毫米,开始喷射时出现下坠,当时施工队拟采取在梁下表面加竹胶模后再喷射的做法,被我们坚决否定,因为密实度根本保证不了,后加入速凝剂经现场试验解决。
③喷砼柱面出现裂缝,主要因为有的工人未掌握好混凝土面的搓平时间或养护不到位造成。
④Ⅰ段边柱加固时,由于外壁柱为空腔薄壁结构,且距离边柱较远,有一面无法喷射,后采取竹胶模板封堵再喷射的做法,效果较好,具体见附图六.
⑤由于原结构为预制结构,现场一部分框架梁接头处后浇混凝土出现疏松、裂缝等情况,在喷射前对其进行如下处理:
对于破损严重部位,将松散部分剔除掉,用高压空气将浮渣吹干净,浇水湿润,贯注CGM高强无收缩灌桨料;
对于宽度在5毫米以下的缝隙,用高压空气将缝内的浮渣清理干净后,预埋注胶管、排气管,用CGM高强无收缩灌桨料将缝口封堵,后用注胶器注入环氧结构胶,待固化后将预埋管清除,见附图七;
对于CGM不易灌入的缝隙,用高压空气将浮渣吹干净后,用注胶器注入滞留型结构胶,并将表面抹平。
本工程在施工过程中依据规范要求,采取大板切割法制做试块,同时在已经加固完成的Ⅲ段11层柱子上(喷射混凝土加固,后变更为大空间结构,需拆除6根柱子)钻芯取样,经北京科实恒建材检测有限公司检测,全部合格;
柱包钢经敲击检查(局部进行包钢加固),全部合格。
2002年6月,经甲方、监理、总包方一致同意,请国家建筑工程质量监督检验中心对本工程总体加固质量进行检验,检验结论为合格(检验报告附后)。
2002年11月20日主体结构验收一次通过(本工程有部分新建)。
三、结构加固工程引起的思考及建议:
1、加固工程的不可预见性大,变更多,要有一定的前瞻性
加固工程开工前必须充分估计其不可预见性,对工期及变更做好充分的思想准备,要有一定的前瞻性。
民航总局办公楼工程结构加固工期拖后近4个月,一个最主要的原因就是:
原有结构打开后,与设计的想法相去甚远,楼板及梁、柱破损比较严重,原加固设计图纸可以说基本上没用,边设计边施工在这个工程中体现的“淋漓尽致”,可以说加固就是在按照变更施工,有些变更还是颠覆性的。
作为设计单位,在加固施工前应吃透原图纸及现场情况,必要时可拆开一小部分,对结构的实际情况摸底,以便于加固设计,力争加固图纸切实可行。
施工单位在施工过程中,及时与设计单位沟通,为设计提供真实的情况和数据,以便于变更先行,而不是坐等变更,因为任何工程不出现一点变更是不可能的。
2、加固工程的施工难度大,施工单位要充分认识这一点,保证人、材、机满足施工需求
①拆除量大,加固量大,边拆除边加固,发现一处质量较差,加固意义不大的,就需拆除。
拆除与加固往往交叉作业,影响施工进度。
②梁、柱接头部位为加腋加固,钢筋密密麻麻,错综复杂,立体三维型式,穿筋、绑扎、焊接、喷射都比较困难。
柱根处混凝土在加固完成后,标高比中间部位高出较多(6-11厘米),给以后装修带来一定的麻烦,建筑设计要考虑到这一点。
③钻孔、植筋难度大,原柱、梁钢筋布置不规整,钻孔到一定深度时,经常碰上钢筋,就需改换位置重钻,并用CGM高强灌浆料封堵废孔,造成材料浪费及工期延误。
3、喷射混凝土加固与包钢、粘钢加固,如果经济条件许可,尽量选择包钢、粘钢加固
包钢、粘钢加固与喷射混凝土加固相比,造价相对较高,但是,由喷射混凝土引起的后果值得思考,一是回弹料比较多(5%~15%),固体废弃物多,造成环境污染;
二是喷射过程为湿作业,提前24小时用高压水冲洗施喷面和开关水的一瞬间,造成大量水资源的浪费,地面流水也容易通过孔洞渗入楼板,为以后装修埋下隐患;
三是加固完成后,截面加大,地面标高抬起,影响房间的净面积及净空。
而包钢、粘钢占用施工场地小,机具简单,施工速度快,质量容易保证,加固后截面积不会加大多少。
4、加固工程的构造措施远不如新建工程的构造措施系统化和成熟化。
在施工过程中,相当一部分措施是设计、监理、加固专家、施工单位共同讨论、论证的结果,在新建结构中是不可能出现这种情况的。
构造措施的欠缺、个别规范条款的可实施性让施工单位有时无所适从,我们国家应该尽快完善这一方面。
加固质量检测报告附后:
(仅部分,因一部分为检测依据和粘钢检测结果等)
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