论杭州市老旧居住建筑结构加固方式

2016-07-27 07:38徐敬杨

浙江建筑 2016年4期

关键词：安全性

徐敬杨

(杭州固特建筑加固技术工程有限公司,浙江杭州 310012)

论杭州市老旧居住建筑结构加固方式

徐敬杨

(杭州固特建筑加固技术工程有限公司,浙江杭州 310012)

摘要：多年以来，浙江省各加固改造施工单位，在对老旧居住建筑的改造形式上，采取了区别对待、分类改造的办法，不断改善居民的住房条件，提升老旧居住建筑的整体安全性能。具体可归纳为“功能性改造”“安全性加固”以及两者综合的改造方式。针对老旧居住建筑的基础、承重构件、及细部安全隐患等分别采取不同的加固方式进行加固以提高杭州市老旧居住建筑的使用安全性能。

关键词：老旧居住建筑；综合加固；加固方式；安全性

2014年4月4日，浙江奉化一幢5层居民楼发生倒塌，造成人员伤亡。5月4日清晨，上海虹口区新港路一老式居民楼发生倒塌，也造成了一定数量的人员伤亡。浙江、上海等地接连发生倒楼事件，给居民生命、财产造成巨大损失。因此，有必要开展老旧居住建筑的安全隐患排查和综合改造，全面防止房屋安全事故发生，保障人民群众生命财产安全。老旧居住建筑改造是指对其进行结构加固，调整平面布局，增添设备，完善使用功能，使房屋达到安全性、适用性及耐久性的房屋改造行为。近年来我国陆续颁布了《混凝土结构加固设计规范(GB 50367—2006)》《建筑结构加固工程施工质量验收规范(GB 50550—2010)》等一系列加固改造规范及图集。浙江省各加固改造施工单位在进行老旧居住建筑改造时均严格按照规范进行施工。本文根据笔者单位在老旧居住建筑综合改造中积累的经验，浅谈杭州市老旧居住建筑结构加固方式。

1老旧居住建筑结构改造概述

经调查发现，浙江省存在较多以20世纪70年代、80年代甚至90年代前期建设的，建造标准低、年久失修、安全隐患大的，老旧居住建筑，其综合改造势在必行。

1.1老旧居住建筑结构改造的定义

老旧居住建筑结构改造是指对其进行结构加固，调整平面布局，增添设备，完善使用功能，使房屋达到安全性、适用性及耐久性的房屋改造行为。

1.2老旧居住建筑存在安全隐患的三个指标

三个指标为：一是老旧居住建筑是否有明显倾斜异常情况；二是老旧居住建筑结构是否出现明显裂缝或者裂缝宽度发生变化，或出现墙体或天花板的面层突然大面积剥落，突然发出“噼里啪啦”异常的声音；三是周围地面出现沉陷或老旧居住建筑局部沉降。无论是倾斜、沉降还是出现裂缝，都是老旧居住建筑结构异常的征兆。

1.3老旧居住建筑结构改造的重要性和意义

1)据初步统计，浙江省城镇既有住宅房屋总数量约为21万幢、740万套，其中20世纪八九十年代建成的老旧居住建筑约有5万幢、180万套，约占总房屋数的四分之一。这些房屋建造的年份都较为久远，碍于当时的设计水平和施工质量不高，加速了房屋的损坏。由于浙江省每年都会遭受台风等恶劣天气和日晒雨淋、干湿冷热等天气变化的影响，老旧住房的构件风化较为严重，部分还出现剥落。浙江省老旧居住建筑的使用寿命是完全不能满足现在的设计规范要求的[1]。

2)浙江省老旧居住建筑缺乏长期的预防保养措施。房屋和辅助设施得不到及时修理和养护，失修失养现象较为普遍且维修由于受到空间的约束施工难度普遍偏高。这使得老旧居住建筑在存在结构性安全隐患时仍一直处于使用阶段中。

3)浙江省老旧居住建筑不合理地改装、搭建，加层现象比较严重。以杭州市为例，因为老旧居住建筑所处的地理位置相对较好，周边生活条件便利，因此居民擅自加层现象也较为突出。近年来，随着网购的普及，更有甚者将老旧居住建筑的居民房擅自当做销售货物的储物仓库，严重违反房屋的使用功能。且承重墙体人为破洞现象非常普遍。

综合上述三点原因，浙江省老旧居住建筑结构改造迫在眉睫，在加强管理的同时，必须对房屋本身的结构进行维修与加固。

杭州市老旧居住建筑现状图见图1。

图1　杭州市老旧居住建筑现状图

2老旧居住建筑结构改造方式

2.1老旧居住建筑地基基础结构加固

老旧居住建筑的基础一般多为墙下条形基础(砖砌或混凝土)，受众多因素影响，如邻近新建建筑施工、深基坑开挖、遭受自然灾害、居民擅自加层等，大多老旧居住建筑地基基础都存在承载力不足或沉降不均匀等安全隐患，须进行结构加固。

老旧居住建筑地基基础加固主要处理方法如下：

2.1.1基础注浆补强

适用于老旧居住建筑的基础因受不均匀沉降、冻胀或其他原因引起的基础裂损时的加固。浆液主要采用水泥浆，水灰比可采用0.5～0.6，或采用环氧树脂等。

1)首先在裂缝处钻孔，单边基础每边不少于2孔。

2)条基可沿基础纵向间距1.5～2.0 m钻孔，且不小于2排。

3)注浆施工时，先在原基础裂损处钻孔，注浆管直径可为25 mm,钻孔与水平面的倾角不应小于30°,钻孔孔径应比注浆管的直径大2～3 mm,孔距可为0.5～1.0 m。

4)注浆压力可取0.1～0.3 MPa。如果浆液不下沉，则可逐渐加大压力至0.6 MPa，浆液在10～15 min内再不下沉则可停止注浆。注浆的有效直径为0.6～1.2 m。

2.1.2增大基础底面积法

加大基础底面积法适用老旧居住建筑由于加层等原因引起的地基承载力或基础底面积尺寸不满足现在设计要求时的加固，可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。

1)当基础承受偏心受压时，可采用不对称加宽；当承受中心受压时，可采用对称加宽。

2)在灌注混凝土前应将原基础凿毛和刷洗干净后，铺一层高强度等级水泥浆或涂混凝土界面剂，以增加新老混凝土基础的粘结力。

3)对加宽部分，地基上应铺设厚度和材料均与原基础垫层相同的夯实垫层。

4)当采用混凝土套加固时，基础每边加宽的宽度其外形尺寸应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范(GB 50007—2011)》中有关刚性基础台阶宽高比允许值的规定。沿基础高度隔一定距离应设置锚固钢筋。

5)当采用钢筋混凝土套加固时，加宽部分的主筋应与原基础内主筋相焊接。

6)对条形基础加宽时，应按长度1.5～2.0 m划分成单独区段，分批、分段、间隔进行施工。

7)当不宜采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积时，可将原独立基础改成条形基础；将原条形基础改成十字交叉条形基础或筏形基础；将原筏形基础改成箱形基础。见图2[2]。

2.1.3锚杆静压桩法

锚杆静压桩是通过静力压桩机以压桩机自重及桩架上的配重作反力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。

该工艺适用于老旧居住建筑加层的基础托换加固以及老旧居住建筑的纠倾加固工程。

图2　基础加大截面加固法

1)测量定位在桩身中心打入一根短钢筋，若在较软的场地施工，由于桩机的行走而挤压预打入的短钢筋，故当桩机基本就位之后要重新测定桩位。

2)桩机就位桩基行至桩位处，使桩机夹持钳口中心(可挂中心线陀)与地面上的样桩基本对准，调平压桩机后，再次校核无误，将长步履(长船)落地受力。

3)吊装喂桩静压预制桩桩节长度一般在12 m以内，可直接用压桩机上的工作调机自行吊装喂桩，也可以配备专门调机进行吊装喂桩。第一节桩(底桩)应用带桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，一般采用单点吊法起吊，采用双千斤(吊索)加小横梁的起吊法可使桩身竖直进入夹桩的钳口中。当接桩采用硫磺胶泥接桩法时，起吊前应检查浆锚孔的深度并将孔内的杂物和积水清理干净。

4)桩身对中调直桩被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩缓慢降到桩尖离地面100 mm左右为止，然后夹紧桩身，微调压桩机使桩尖对准桩位，并将桩压入土中0.5～1.0 m，暂停下压，再从桩的两个正交侧面校正桩身垂直度，当桩身垂直度偏差小于0.5%时才可正式压桩。

5)压桩通过主机的压桩油缸生成的力将桩压入土中，压桩油缸的最大行程因不同型号的压桩机而有所不同，一般为1.5～2.0 m，所以每一次下压，桩入土深度约为1.5～2.0 m，然后松夹具→上升→再夹紧→再压，如此反复进行，方可将一节桩压下去。当一节桩压到其桩顶离地面800～1 000 mm时，可进行接桩或放入送桩器将桩压至设计标高。

6)接桩常用接头形式有电焊焊接和硫磺胶泥锚固接头。电焊焊接施工时焊前须清理接口处砂浆、铁锈和油污等杂质，坡口表面要呈金属光泽，加上定位板。接头处如有孔隙，应用锲形铁片全部填实焊牢。焊接坡口槽应分3～4层焊接，每层焊渣应彻底清除，焊接采用人工对称堆焊，预防气泡和夹渣等焊接缺陷。焊缝应连续饱满，焊好接头自然冷却15 min后方可施压，禁止用水冷却或焊好即压。见图3[2]。

图3　锚杆静压桩接桩示意图

2.1.4树根桩法

树根桩法是利用小型钻机按设计直径，钻进至设计深度，然后放入钢筋笼，同时放入灌浆管，注入水泥浆或水泥砂浆，结合碎石骨料成桩，树根桩可以根据需要，做成垂直的，也可以是倾斜的；可以是单根的，也可以是成束的。

适用于老旧居住建筑加层、危房加固以及老旧居住建筑的纠倾加固工程。

1)成孔一般采用小型钻机钻孔，采用水或泥浆作为循环冷却钻头和除渣手段，同时循环水在钻进过程中，水和泥土搅拌混合在一起亦变成泥浆状。有时为了提高树根桩的承载力，多采用正循环方法，当遇到较硬土层时，换上水力扩孔钻头，以达到扩孔目的。在饱和软土层钻进时，经常遇到流砂层，钻进时，进尺速度要慢，依靠岩心管在流砂层表面磨动旋转，加上孔内泥浆，使孔壁表面形成泥皮，以达到护孔目的。表土层松散时，用套管护孔，套管口一般高出地面100 mm，钻至设计标高。

2)清孔成孔后对孔内泥浆转换，达到要求的一定比重泥浆水或基本达到溢出清水。

3)钢筋笼的制作钢筋笼根据设计荷载确定其含量钢量，每段钢筋笼的长度可以视现场条件和机具的吊放能力而定。一般每节长5～6 m，钢筋笼的接头采用绑扎或焊接均可，其搭接长度应符合规范要求，由于树根桩的直径均较小，故钢筋的混凝土保护层15～29 mm，对于特殊要求另作处理。

4)灌浆管的制作当考虑拔出时，接头处采用外缩节，使外管壁光滑，容易从砂浆中拔出。为防止泥浆进入管内，需在管底口用黑胶布或聚乙烯胶布封住，在管底口以上1.0 m范围做成花管形状，其孔眼直径8 mm，纵向间距100 mm，竖向4排，灌浆管一般放在钢筋笼内，一起放到钻孔内。

5)灌浆成孔在钢筋笼和灌浆管沉入钻孔之后，压入水泥砂浆，灌浆管在灌注过程中，一般要埋入水泥浆中2～3 m，以保证桩体的质量。灌浆后，立即投入碎石(50～250 mm)用钢筋插捣，使骨料均匀分布于桩身。

6)注浆注入搅拌好并经筛选的浆液，浆液采用水泥砂浆，水灰比宜为0.4～0.5，配合比为0.5∶1.0∶0.3(水∶水泥∶砂)，黄砂采用细砂，颗料均匀，最大粒径不超过0.5 mm。采用二次注浆工艺，在第一次注浆初凝后，方可进行第二次注浆，第一次注浆工作压力为1.5～2.0 MPa，第二次注浆压力为2.0～4.0 MPa。见图4[2]。

图4　锚杆静压桩注浆示意图

2.2老旧居住建筑主体结构加固

老旧居住建筑一般多为砖混结构，受众多因素影响，如邻近新建建筑施工、深基坑开挖、遭受自然灾害、居民擅自加层、擅自拆除承重结构等，大多老旧居住建筑存在着墙体开裂、天花脱落、阳台根部开裂等众多隐患，须进行结构加固。

老旧居住建筑主体结构加固主要处理方法如下：

2.2.1老旧居住建筑承重墙体加固

1)砂浆面层加固是用一定强度等级的水泥砂浆、混合砂浆、纤维砂浆及树脂水泥砂浆等喷抹于墙体表面，达到提高墙体承载力的一种加固方法。适用于承载能力相差不多的静力加固和抗震加固。

2)钢筋网砂浆面层加固是在面层砂浆中配设一道钢筋网或钢板网或焊接钢丝网，达到提高墙体承载力和变形性能(延性)的一种加固方法。见图5[2]。

注：老旧居住建筑中有较多的空斗墙，在钢筋网砂浆面层加固时须梅花桩增设梅花桩拉结螺栓。图5　墙体钢筋砂浆面层加固法

2.2.2老旧居住建筑砖柱加固

1)混凝土围套加固壁柱对于无筋砖壁柱，当截面抗弯承载力和抗剪承载力不足时，可采用钢筋混凝土外包围套加固，混凝土强度等级≥C20，围套厚度≥100 mm。竖向钢筋应通长设置，下端伸至基础顶面，中间穿过各楼层，上端伸至加固层上层楼板表面或屋面板表面。最小竖向配筋为6φ12+4φ10。箍筋分开口与闭合两种，开口箍筋取φ6@200，闭合箍筋取φ10@600。箍筋应穿过主梁，当梁高<400mm时，可于梁上下表面用较大直径的加强箍取代。

2)混凝土围套加固独立柱对于无筋独立砖柱，当截面抗弯和抗剪承载力不足时，可采用钢筋混凝土外包围套加固。围套厚度≥100mm，基础部分厚200mm,混凝土强度等级≥C20。竖向钢筋应通长设置，下端伸至基础顶面，中间穿过各楼层,上端伸至加固层上层楼板表面或屋面板表面。最小竖向配筋为4φ12+4φ10，箍筋φ6@200。见图6[2]。

图6　混凝土围套加固示意图

3)外包钢加固独立柱对于无筋独立砖柱，当截面承载力严重不足，且不允许增大截面尺寸时，可采用外包角钢加固。角钢应通长设置，下端伸至基础顶面，中间穿过各楼层，上端应伸至加固层上层楼板表面或屋面板表面(对于静力加固可伸至底面)，基础部分设≥200mm厚的混凝土锚固墩。角钢最小规格为4L75×5。角钢以缀板焊接连接,缀板规格为-60×4@300。角钢与砖柱贴合面间应以乳胶水泥或环氧树脂胶粘结。角钢及缀板外露表面应进行防腐处理。

2.2.3老旧居住建筑梁加固

1)新增托梁加固法：老旧居住建筑中，由于居民为了满足现代生活的空间需求，拆除部分承重墙体，此加固方法可满足此类需求。见图7、图8[2]。