前言
江蘇沛縣大屯礦區(qū)第三小學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室、器材室二層兩根框架邊柱混凝土強(qiáng)度偏低，經(jīng)該工程設(shè)計(jì)單位驗(yàn)算鑒定其結(jié)構(gòu)位移延性滿足不了抗震要求。設(shè)計(jì)單位提出了采用繞絲加固對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)文件。施工單位根據(jù)該工程建筑裝修基本結(jié)束、建設(shè)單位要求加固施工不得影響學(xué)校正常教學(xué)等具體制約因素，因地制宜地制定并實(shí)施具體加固方案。不僅保證了結(jié)構(gòu)安全，而且有效地減少了拆除量、縮短了加固工期、控制了施工環(huán)境對(duì)學(xué)校正常教學(xué)的影響。也為在建工程質(zhì)量問題處理積累了經(jīng)驗(yàn)。
繞絲加固法是在被加固構(gòu)件表面纏繞鋼絲及各種纖維絲（碳纖維、玻璃纖維等）使構(gòu)件受到約束作用，從而提高其承載能力和結(jié)構(gòu)位移延性的一種新型加固方法。它在建筑物的維修、改造和加固中占據(jù)重要地位。但對(duì)在建工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度缺陷處理，則經(jīng)常受到處理數(shù)量少、后續(xù)工程已完成、施工隊(duì)專業(yè)技能欠佳和施工環(huán)境限制等條件的制約，需要施工單位根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)確定具體的施工方法。
1、工程概況
大屯礦區(qū)第三小學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室、器材室是緊鄰學(xué)校南北教學(xué)、辦公樓連廊東西兩側(cè)而建的兩層單跨框架結(jié)構(gòu)。層高3.4米，柱子斷面為350*350mm，主梁截面為240*550mm、邊梁截面為240*350mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。施工合同要求利用暑假完成除內(nèi)外涂料、屋面防水和電氣、采暖工程外的所有施工任務(wù)，確保九月一日學(xué)校按正常環(huán)境開學(xué)。八月二十五日主體驗(yàn)收回彈發(fā)現(xiàn)，東側(cè)二層北側(cè)中間兩個(gè)柱子（2—B、3—B）混凝土強(qiáng)度偏低，驗(yàn)收各方?jīng)Q定這兩個(gè)柱子內(nèi)外表面暫不進(jìn)行后道工序施工。九月二日，東側(cè)二層柱混凝土標(biāo)養(yǎng)試塊報(bào)告顯示其強(qiáng)度只有19.6MPa。九月三日施工單位委托實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行回彈，除北側(cè)中間兩柱子外該檢驗(yàn)批的其它柱子混凝土強(qiáng)度均超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度，唯有這兩個(gè)柱子混凝土強(qiáng)度依然低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，后經(jīng)取芯檢測，實(shí)際強(qiáng)度只有19.2MPa和19.6MPa。
經(jīng)該工程設(shè)計(jì)單位驗(yàn)算鑒定，這兩個(gè)柱子因配筋較大，混凝土強(qiáng)度滿足正常情況下的安全要求，但其結(jié)構(gòu)位移延性不滿足抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求。鑒于該工程建筑施工基本完成，學(xué)校已開學(xué)，甲方又提出了盡量不改變或少改變建筑外形和使用空間的要求，設(shè)計(jì)單位提出了按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固改造構(gòu)造圖》（06SG311-1）中的繞絲加固法，對(duì)這兩個(gè)柱子進(jìn)行加固的書面文件。
2、施工難點(diǎn)
該工程按照設(shè)計(jì)書面文件加固存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：
1）需加固的柱子?xùn)|西兩側(cè)加氣混凝土砌塊填充墻已砌完，且內(nèi)外粉刷完畢；2—B柱西側(cè)防盜門、3—B柱西側(cè)塑鋼窗框均安裝完畢，發(fā)泡劑空隙只有35mm左右。按常規(guī)拆除需加固柱兩側(cè)的門窗和填充墻，不僅工程量大、周期長、成本高，而且施工環(huán)境也不允許。需加固柱周圍條件 詳見圖1
2）按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固改造構(gòu)造圖》（06SG311-1）及設(shè)計(jì)要求，鋼絲外側(cè)應(yīng)采用≥C30噴射混凝土保護(hù)。受現(xiàn)場環(huán)境、施工隊(duì)機(jī)具配備制約無法實(shí)現(xiàn)。
3）因邊梁偏軸（外偏）且與主梁高度不相等（相差200mm），梁區(qū)等代箍筋無法按設(shè)計(jì)指定的圖集施工。
3、加固方案選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)與甲方要求、現(xiàn)場實(shí)際情況，經(jīng)過反復(fù)研究并報(bào)施工監(jiān)理同意，對(duì)具體加固選擇了如下實(shí)施方案。
1）柱子沿建筑外墻側(cè)的局部拆除。①將柱子與金屬門框、塑鋼窗框間的發(fā)泡劑全部清除，但不得松動(dòng)固定門框、窗框的膨脹螺絲。②在柱子與加氣混凝土砌塊填充墻之間開出150mm寬的槽，但不得切斷砌體拉結(jié)筋。
2）因柱子靠門窗框處空間極小（只有35mm左右），鋼絲很難纏緊，鋼絲間距不易保證，故在柱子內(nèi)外兩側(cè)中間混凝土表面豎向各設(shè)置一道4*25的通長扁鋼，用于固定、撐緊纏繞的鋼絲。
3）鋼絲外表面分段支木模后用CGM—2J灌漿料封閉或填充。
4）梁區(qū)等代箍筋按較大高度的主梁設(shè)置，并由兩道增加為三道，中間一道沿邊梁下緣緊貼柱子表面布置。該區(qū)域表面抹20mm厚1：1.5水泥砂漿分層抹壓封閉。
4、加固方案實(shí)施
4.1施工順序：
施工準(zhǔn)備→柱子?xùn)|西兩側(cè)清空→柱子四角混凝土磨角→柱子南北側(cè)安裝4*25扁鋼→繞絲→分段支模、灌漿料→梁區(qū)等代箍筋安裝、封閉→驗(yàn)收。
4.2各道工序施工要點(diǎn)
1）施工準(zhǔn)備：
①外側(cè)搭設(shè)門式腳手架腳手架離墻200mm；通過門窗口用腳手架鋼管連接；腳手架外側(cè)及兩端用密目網(wǎng)封閉，并懸掛安全警示標(biāo)志。腳手架搭設(shè)完經(jīng)企業(yè)安全主管部門和監(jiān)理共同驗(yàn)收合格后方可投入使用。
②材料準(zhǔn)備Ф4冷拔鋼絲退火后由監(jiān)理現(xiàn)場見證取樣送礦區(qū)中心實(shí)驗(yàn)室檢測合格。CGM—2J現(xiàn)場見證取樣檢驗(yàn)，符合要求后方可使用。
③模板及其加固材料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備兩套模板。模板采用九夾板、50*50、50*30的方木制作成定型模板，緊固件采用100*100方木和Ф16對(duì)拉螺栓。
2）柱子?xùn)|西兩側(cè)清空：
①加氣混凝土砌塊墻開槽為便于纏繞鋼絲、確保砌塊墻與柱子間的緊密結(jié)合，將柱邊砌塊墻開出150mmm寬的槽。先用切割機(jī)在砌體墻上割出50mmm深的縫，然后用錘和鏨子將槽內(nèi)砌塊清除干凈。在這過程中不得切斷從柱子內(nèi)伸出的拉墻筋。
②門窗框外側(cè)發(fā)泡劑用細(xì)鋼釬（Ф16）、鏟子清理干凈，卸下門扇。
3）柱子四周混凝土磨角
先用手提切割機(jī)將柱子四角混凝土切去邊長30mm的等腰直角三角形，再用手提混凝土磨光機(jī)將棱角抹掉，磨成R=30的圓角。
4）柱子南北側(cè)緊固扁鋼安裝
扁鐵安裝在柱子中心，扁鐵用Ф10的膨脹螺絲穿入扁鋼上的孔再焊平。固定點(diǎn)間距為500mm。
4）繞絲
從下往上纏繞，間距按設(shè)計(jì)要求控制在20mm左右。先按照06SG311-13-30頁要求制作安裝40*4扁鋼箍，并將繞絲下端頭焊在扁鋼上，空隙內(nèi)用環(huán)氧樹脂灌滿。再逐漸往上纏繞鋼絲。鋼絲邊纏邊拉緊、排勻間距后用鐵錘敲擊鋼絲，使其緊貼柱子表面，立即將鋼絲與扁鋼間用電焊點(diǎn)焊，避免鋼絲松動(dòng)下滑。最后在梁底處用扁鋼箍壓鋼絲頭，并用環(huán)氧樹脂封閉。
5）分段支模
支模前先用壓縮空氣將柱子表面清理干凈。整個(gè)柱子分三段支模。窗臺(tái)以下為第一段、窗臺(tái)以上1.8米高均分成兩段。支模之前必須由監(jiān)理對(duì)鋼絲及其壓頭進(jìn)行隱蔽驗(yàn)收合格。支模的關(guān)鍵有以下幾點(diǎn)：一是從鋼絲最小保護(hù)層和CGM-2J灌漿料有效加固厚度出發(fā)，除與填充墻連接外，柱子外側(cè)灌漿料加固厚度必須控制在30—35mm之間。二是模板接縫用膠帶密封，避免漏漿。三是按墻面普通抹灰的垂直度（4mm）、平整度（4mm）控制各段模板的垂直度和表面平整度，盡量減少柱子粉刷層厚度。模板加固詳見圖2、圖3
6）灌漿
考慮所灌漿部位是柱子加固和所加固柱子與填充墻之間空隙的填充，本工程選用CGM-2J型灌漿料。因每次灌漿料較少，故采用人工攪拌，但攪拌時(shí)間不得少于5分鐘，保證攪拌均勻。施工中必須控制每次攪拌量在40分鐘內(nèi)用完。灌漿之前必須將模板和原有混凝土表面充分濕潤。由于柱子四周加固厚度只有30-35mm寬（與填充墻連接處除外），因此漿料入模必須用特制細(xì)管漏斗。下部兩層采用四周分層灌漿，最上面一段緊靠梁板，只能從柱子外側(cè)入漿。灌漿過程中適當(dāng)敲擊模板，確保灌漿密實(shí)。每次灌漿時(shí)現(xiàn)場制作100*100*100的抗壓試塊，并按相關(guān)規(guī)定養(yǎng)護(hù)、送檢。
7）拆模與養(yǎng)護(hù)
由于灌漿施工時(shí)的日最低氣溫在15度以上，因此確定灌漿施工24小時(shí)后就拆模，拆模后灑水濕潤養(yǎng)護(hù)7天。
8）驗(yàn)收
兩根柱子養(yǎng)護(hù)7天后，抗壓試塊壓出7天強(qiáng)度就達(dá)到47.2Mpa。據(jù)此結(jié)果報(bào)設(shè)計(jì)、施工監(jiān)理、當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢站聯(lián)合驗(yàn)收，一致認(rèn)為達(dá)到了預(yù)期的效果。加固后的柱子垂直、平整度均小于4mm，小于規(guī)范允許偏差。
5、實(shí)施效果
1）實(shí)施方案科學(xué)合理，拆除工程量少、工期短、對(duì)學(xué)校正常教學(xué)沒有造成影響。
2）通過本方案的實(shí)施不僅增強(qiáng)了柱子位移延性，提高了抗震效果，而且也提高了柱子承載能力。柱子斷面尺寸的微量擴(kuò)大（每邊擴(kuò)大30mm），通過裝飾層的調(diào)整，對(duì)立面效果影響不大（柱子內(nèi)外側(cè)凸出墻面20mm），基本上達(dá)到了建設(shè)單位“既不影響美觀，又不影響使用空間”的要求。
6）灌漿
考慮所灌漿部位是柱子加固和所加固柱子與填充墻之間空隙的填充，本工程選用CGM-2J型灌漿料。因每次灌漿料較少，故采用人工攪拌，但攪拌時(shí)間不得少于5分鐘，保證攪拌均勻。施工中必須控制每次攪拌量在40分鐘內(nèi)用完。灌漿之前必須將模板和原有混凝土表面充分濕潤。由于柱子四周加固厚度只有30-35mm寬（與填充墻連接處除外），因此漿料入模必須用特制細(xì)管漏斗。下部兩層采用四周分層灌漿，最上面一段緊靠梁板，只能從柱子外側(cè)入漿。灌漿過程中適當(dāng)敲擊模板，確保灌漿密實(shí)。每次灌漿時(shí)現(xiàn)場制作100*100*100的抗壓試塊，并按相關(guān)規(guī)定養(yǎng)護(hù)、送檢。
7）拆模與養(yǎng)護(hù)
由于灌漿施工時(shí)的日最低氣溫在15度以上，因此確定灌漿施工24小時(shí)后就拆模，拆模后灑水濕潤養(yǎng)護(hù)7天。
8）驗(yàn)收
兩根柱子養(yǎng)護(hù)7天后，抗壓試塊壓出7天強(qiáng)度就達(dá)到47.2Mpa。據(jù)此結(jié)果報(bào)設(shè)計(jì)、施工監(jiān)理、當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢站聯(lián)合驗(yàn)收，一致認(rèn)為達(dá)到了預(yù)期的效果。加固后的柱子垂直、平整度均小于4mm，小于規(guī)范允許偏差。
5、實(shí)施效果
1）實(shí)施方案科學(xué)合理，拆除工程量少、工期短、對(duì)學(xué)校正常教學(xué)沒有造成影響。
2）通過本方案的實(shí)施不僅增強(qiáng)了柱子位移延性，提高了抗震效果，而且也提高了柱子承載能力。柱子斷面尺寸的微量擴(kuò)大（每邊擴(kuò)大30mm），通過裝飾層的調(diào)整，對(duì)立面效果影響不大（柱子內(nèi)外側(cè)凸出墻面20mm），基本上達(dá)到了建設(shè)單位“既不影響美觀，又不影響使用空間”的要求。
6、結(jié)束語
在建工程結(jié)構(gòu)施工受施工隊(duì)伍素質(zhì)、原材料質(zhì)量波動(dòng)、施工過程質(zhì)量控制缺陷等因素作用，混凝土強(qiáng)度過低而加固現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，結(jié)構(gòu)加固具體方案的設(shè)計(jì)尤為重要。加固方案的成功與否，既要保證結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，又要滿足總工期、建設(shè)方滿意度、施工成本等各方面的綜合要求。
該加固方案的成功實(shí)施，給施工單位最大的啟示就是要以加固設(shè)計(jì)文件、國家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，充分考慮建設(shè)單位要求，從加固部位、加固數(shù)量、加固目的、施工環(huán)境和加固成本等方面綜合分析、優(yōu)化施工方案。只有這樣才能優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)地處理在建工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量缺陷。
在建工程結(jié)構(gòu)施工受施工隊(duì)伍素質(zhì)、原材料質(zhì)量波動(dòng)、施工過程質(zhì)量控制缺陷等因素作用，混凝土強(qiáng)度過低而加固現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，結(jié)構(gòu)加固具體方案的設(shè)計(jì)尤為重要。加固方案的成功與否，既要保證結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，又要滿足總工期、建設(shè)方滿意度、施工成本等各方面的綜合要求。
該加固方案的成功實(shí)施，給施工單位最大的啟示就是要以加固設(shè)計(jì)文件、國家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，充分考慮建設(shè)單位要求，從加固部位、加固數(shù)量、加固目的、施工環(huán)境和加固成本等方面綜合分析、優(yōu)化施工方案。只有這樣才能優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)地處理在建工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量缺陷。
