一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法与流程

本发明属于建筑工程施工技术领域，涉及一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法。

背景技术：

随着市场经济的迅速发展，高层建筑日益增多，大型园林绿化的房建项目普遍存在工程质量、功能质量通病，存在赶工期忽视了质量。其中近几年发生过多起地库顶板超负荷施工，导致地库顶板坍塌的质量事故，都是由于地下室顶板混凝土强度未达到龄期要求；地下室顶板覆土高度过高，重型货车集中荷载；使得施工过程不确定性因素很大，混凝土质量无法保证和满足设计荷载要求，导致地下室部分置换柱超荷载和受压损坏，置换柱内部孔隙分散且不均匀，纵向受力钢筋已弯曲变形，质量不能满足设计强度要求。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法：通过引进免振自密实混凝土技术、搭建圆形钢支撑以及用液压千斤顶实施对受损严重的置换柱进行托梁换柱卸荷；针对修补柱子的顶部框架施工缝结构，使用了型钢套箍干式连接法与楔块顶升法，解决了现有施工中超荷载导致置换柱受力变形问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法，该施工方法适用于现浇结构置换柱出现质量缺陷的修复加固施工，混凝土结构构件截面加大法的结构加固工程施工，其他在加固过程上部结构有承载能力的结构加固工程或施工过程的一些类似质量事故处理。

施工步骤为：

步骤一，在受损严重的置换柱周边搭设工作脚手架；

步骤二，对受损严重的置换柱进行荷载计算；

步骤三，对置换柱四周的钢支撑进行长细比验算；

步骤四，对支撑柱脚垫板所使用的钢材进行压强验算；

步骤五，在置换柱四周的横梁上进行钢支撑安装；

步骤六，采取人工或小型电动凿毛机凿除的方式进行剔凿受损置换柱的缺陷混凝土；

步骤七，将剔凿受损置换柱主筋旁边进行植筋与原主筋进行焊接；

步骤八，对置换柱的混凝土界面进行处理；

步骤九，采用注浆法对置换柱模板进行混凝土浇筑；

步骤十，新浇筑的柱子进行养护后，对新浇筑混凝土密实度进行雷达检测缺陷检查和对两次浇筑混凝土之间的结合面进行雷达检测质量检测。

进一步的，所述步骤一中搭设工作脚手架分为两个阶段：第一阶段首先搭设主体框架，留置出部分水平横杆不进行搭设；第二阶段临时钢支撑安装固定完成后，补缺第一阶段留置部分的水平横杆以及外围剪刀撑。

进一步的，所述步骤二中对受损严重的置换柱进行荷载计算分为以下步骤：

(1)对受损置换柱进行受力分析，计算出置换柱的总力和压杆失稳的临界力；

(2)对所需的钢支撑进行稳定性计算。

进一步的，所述步骤三中钢支撑长细比验算步骤分为：

(1)根据钢支撑稳定性计算选取合适的钢支撑长细比数值；

(2)运用长细比公式验算钢支撑是否满足稳定性。

进一步的，所述步骤五中钢支撑安装步骤分为：

(1)在支撑柱上套上顶撑牛腿，然后在支撑柱两侧分别使用千斤顶顶着顶撑牛腿带动支撑柱往上升，使支撑柱的下端面离地，上端面与受力点接触并挤压受力点，千斤顶施加的预力大小与该受力点所需的支撑力大小一致；

(2)在支撑柱下端面下方放置支撑柱脚垫板，使得支撑柱与支撑柱脚垫板之间存在间隙，然后在该间隙两侧同时插入钢楔，钢楔缓慢进入间隙中并顶紧上下两侧，直至千斤顶油压归零；

(3)将钢楔焊接在支撑柱和支撑柱脚垫板之间，拆除千斤顶和顶撑牛腿，钢支撑搭建完成。

进一步的，所述步骤六中在受损置换柱剔凿区域使用红色油漆进行标记，剔凿过程中，操作面设置有密目网、防坠网，脚手架外围设置密目安全网。

进一步的，所述步骤八中混凝土界面处理采用砂轮机进行打毛，用钢丝刷工具清除原构件混凝土表面松动的骨料、砂砾、浮沉和粉尘，并用清洁的压力水冲洗干净，然后对处理后的置换柱混凝土表面进行涂刷结构界面胶，对界面胶的用量质量均匀，无漏刷。

进一步的，所述步骤九中在混凝土的配比要求中添加微膨胀剂。

进一步的，所述步骤十中养护过程中采用塑料薄膜包裹覆盖，并保持塑料薄膜内有凝结水。

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法，针对受损严重的置换柱通过引进免振自密实混凝土技术对置换柱模板进行浇筑混凝土，能够保证置换柱中混凝土良好的密实，改善混凝土表面质量，不会出现表面气泡和蜂窝麻面，结构密实,强度提高,渗透性低,就能够提高耐久性能。

(2)本发明的一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法，针对受损严重的置换柱采用液压千斤顶、钢支撑对置换柱进行托梁换柱卸荷，避免了施工时置换柱过重导致了坍塌事故，使得置换柱只承受自重荷载，大大减轻了置换柱分摊的荷载。

(3)本发明的一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法，针对受损严重的置换柱进行重新浇筑混凝土时，采用自密实混凝土灌浆料掺微膨胀剂，确保混凝土质量和密实度，使承托梁和置换柱结合处得混凝土容易收缩。

(4)本发明的一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法，针对受损严重的置换柱主筋旁边进行植筋与原主筋进行焊接的方式，并对混凝土界面进行打毛、涂刷界面胶处理，使混凝土结构构件截面增大，起到抗震加固的效果。

(5)本发明的一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法，针对受损严重的置换柱采用外粘型钢加固法将型钢构架与混凝土粘接在一起，使得置换柱与钢构架共同受力，不易对新浇筑的置换柱产生损坏；用的外粘型钢能显著改善结构性能，对使用空间影响相对较小。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中地下室置换柱阴影部分示意图；

图2为是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中钢支撑定位图；

图3为是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中负二层范围钢支撑连接节点示意图；

图4是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中钢支撑安装结构图；

图5是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中钢支撑安装初始示意图；

图6是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中钢支撑安装添加钢楔示意图；

图7是本发明现一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法中钢支撑安装拆除千斤顶后的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法包括以下步骤：

步骤一、在受损严重的置换柱周边搭设工作脚手架；搭设工作脚手架分为两个阶段：第一阶段首先搭设主体框架，留置出部分水平横杆不进行搭设；第二阶段临时钢支撑安装固定完成后，补缺第一阶段留置部分的水平横杆以及外围剪刀撑；其中脚手架立杆间距为1000mm，距脚手架底部200mm处设置扫地杆，立杆与扫地杆的步距不大于1800mm，方便四周设置连续剪刀撑；在置换柱距离300mm处设置横杆，便于人员操作。

步骤二、对受损严重的置换柱进行荷载计算；荷载计算分为以下步骤：

(1)对受损置换柱进行受力分析如图1所示，计算出置换柱的总力和压杆失稳的临界力；

地下室阴影部位置换柱竖向受力荷载计算；

地下室柱主要承受结构自重荷载，受力分析如下：

①受力面积：8.0×8.0＝64m²

②负一层梁板未拆模板每平米按12kn/m²

③地下室顶板有堆载每平米按40kn/m²

负二层地下室柱总力p＝12*8.0*8.0+40*8.0*8.0＝3328kn/m²

根据现场实际情况，框柱可设置四根d＝160mm高为3000mm钢支撑进行托换卸荷；

pcr＝3328/4＝832kn

根据欧拉公式：

压杆失稳的临界力pcr＝π²*e*i/(ul)²

823*10³n＝π²*e*i/(ul)²

＝π²*2.1*10⁵*i/(2*3000)²

i＝823*10³*4*49*10⁶*10⁴/3.14²*2.1*10⁵

＝1447cm⁴

(2)对所需的钢支撑进行稳定性计算；

已知i截面惯性距为1447cm⁴，安全系数取1.5；

钢管截面惯性矩为：1447*1.5＝2170.5cm⁴

此钢管外径为160mm，钢管壁厚为12mm满足本次支撑要求。

步骤三、对置换柱四周的钢支撑进行长细比验算；钢支撑长细比验算步骤分为：

(1)根据钢支撑稳定性计算选取合适的钢支撑长细比数值如表1所示；

表1

(2)运用长细比公式验算钢支撑是否满足稳定性；

选取的钢支撑长为3.0米、钢柱直径为160mm，壁厚为12mm；

计算如下：d＝16cm，d＝14.4cm，l＝300cm，μ＝2

长细比公式：

λ＝l0/i

l0＝＝μ·l＝300×2＝600

l为构件的截面惯性矩；对于圆管截面的惯性矩为

a-圆管截面

可得回转半径

λ＝l0/i＝＝600/5.4＝111.11≤150满足稳定性。

步骤四、对支撑柱脚垫板所使用的钢材进行压强验算；

支撑柱为外径160mm刚管，柱脚钢材为q235钢，n＝832kn，底板混凝土采用型号为c35，考虑了局部受压的有利作用后用抗压强度设计值fc＝15.5n/mm²，钢材抗压性能如表2所示；

表2

地下室砼局部压强验算σ＝n/a＝3328*10³/3/250*250＝13.3mpa<fc。

步骤五、在置换柱四周的横梁上进行钢支撑安装，采用手动葫芦配合滑轮车的方式，工人使用m16膨胀螺栓将手动葫芦固定于梁底；

钢支撑平面分布图及节点做法如图2-3所示；

根据设计的计算书，上部传递荷载n＝3328kn；经计算，负二层范围钢支撑四根柱子内力为832kn，根据计算内力，利用千斤顶对负二层范围钢支撑施加预力；钢支撑安装好后如图4阴影部分所示；

钢支撑安装如图5-7所示步骤分为：

(1)在支撑柱上套上顶撑牛腿，然后在支撑柱两侧分别使用千斤顶顶着顶撑牛腿带动支撑柱往上升，使支撑柱的下端面离地，上端面与受力点接触并挤压受力点，千斤顶施加的预力大小与该受力点所需的支撑力大小一致；

(2)在支撑柱下端面下方放置支撑柱脚垫板，使得支撑柱与支撑柱脚垫板之间存在间隙，然后在该间隙两侧同时插入钢楔，钢楔缓慢进入间隙中并顶紧上下两侧，直至千斤顶油压归零；

(3)将钢楔焊接在支撑柱和支撑柱脚垫板之间，拆除千斤顶和顶撑牛腿，钢支撑搭建完成；

采用液压千斤顶、钢支撑对置换柱进行托梁换柱卸荷，避免了施工时置换柱过重导致了坍塌事故，使得置换柱只承受自重荷载，大大减轻了置换柱分摊的荷载。

步骤六、根据沉降监测初步划定剔凿区域，采取人工或小型电动凿毛机凿除的方式进行剔凿受损置换柱的缺陷混凝土，在受损置换柱剔凿区域使用红色油漆进行标记，剔凿过程中，将箍筋割除；置换柱主筋周围采用人工手工剥除的方式，工人的操作面需设置密目网、防坠网，脚手架外围需设置密目安全网。

步骤七、将剔凿受损置换柱主筋旁边进行植筋与原主筋进行焊接，焊接过程中，筋连接采用手工电弧焊的方式与双面5d搭接焊的形式，双面搭接的长度为100mm；焊接所使用的焊条采用e5003；机械连接置换柱旁边的植筋钢筋，并用箍筋进行加密后，对置换柱的原钢筋表面采用钢刷进行清理，去除锈斑及残留混凝土浆液。

步骤八、采用砂轮机对混凝土界面进行打毛，用钢丝刷工具清除原构件混凝土表面松动的骨料、砂砾、浮沉和粉尘，并用清洁的压力水冲洗干净；混凝土界面在打毛、清洁后，进行涂刷结构界面胶，对界面胶的用量质量均匀，无漏刷；在对混凝土界面进行打毛过程中，砂轮机在混凝土粘合面上打出方向垂直于构件轴线、纹深为3～4mm、间距约为50mm的横向纹路，使混凝土结构构件截面增大，起到抗震加固的效果；对混凝土界面涂刷使用的界面胶采用sikadur-32lp环氧粘结界面剂。

步骤九、浇筑混凝土前，采用外粘型钢加固法将型钢构架与混凝土粘接在一起，使得置换柱与钢构架共同受力，不易对新浇筑的置换柱产生损坏；用的外粘型钢能显著改善结构性能，对使用空间影响相对较小；

采用免振自密实混凝土技术对置换柱模板进行混凝土浇筑；能够保证置换柱中混凝土良好的密实，改善混凝土表面质量，不会出现表面气泡和蜂窝麻面，结构密实,强度提高,渗透性低,就能够提高耐久性能；

混凝土的配比要求为：水泥：水：沙子：石子＝1:7:11:5；

在混凝土的配比要求中添加微膨胀剂，在原有混凝土强度级提高了三个级配，形成为c50自密实微膨胀混凝土，使用c50自密实微膨胀混凝土浇筑置换柱模板确保混凝土质量和密实度，使承托梁和置换柱结合处得混凝土容易收缩。

步骤十、新浇筑的柱子进行养护后，对新浇筑混凝土密实度进行雷达检测缺陷检查和对两次浇筑混凝土之间的结合面进行雷达检测质量检测；养护过程中采用塑料薄膜包裹覆盖，并保持塑料薄膜内有凝结水，养护时间不得少于14天。

一种现浇结构托梁换柱卸荷的施工方法通过引进免振自密实混凝土技术对置换柱模板进行浇筑混凝土，能够保证置换柱中混凝土良好的密实，改善混凝土表面质量，不会出现表面气泡和蜂窝麻面，结构密实,强度提高,渗透性低,就能够提高耐久性能；采用液压千斤顶、钢支撑对置换柱进行托梁换柱卸荷，避免了施工时置换柱过重导致了坍塌事故，使得置换柱只承受自重荷载，大大减轻了置换柱分摊的荷载；对受损严重的置换柱进行重新浇筑混凝土时，采用自密实混凝土灌浆料掺微膨胀剂，确保混凝土质量和密实度，使承托梁和置换柱结合处得混凝土容易收缩；在受损严重的置换柱主筋旁边进行植筋与原主筋进行焊接的方式，并对混凝土界面进行打毛、涂刷界面胶处理，使混凝土结构构件截面增大，起到抗震加固的效果；采用外粘型钢加固法将型钢构架与混凝土粘接在一起，使得置换柱与钢构架共同受力，不易对新浇筑的置换柱产生损坏；用的外粘型钢能显著改善结构性能，对使用空间影响相对较小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。

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