冯向侠,赵福荣

（1.中核龙瑞科技有限公司，甘肃 嘉峪关 735100；2.甘肃土木工程科学研究院，甘肃 兰州 730020）

钢筋网喷射混凝土板墙加固砌体结构工程实践

冯向侠1,赵福荣2

（1.中核龙瑞科技有限公司，甘肃 嘉峪关 735100；2.甘肃土木工程科学研究院，甘肃 兰州 730020）

采用钢筋网喷射混凝土板墙加固砌体结构老旧建筑是一种合理有效的抗震加固方法，能够显著提高其抗震承载力，容易达到结构抗震构造要求。本论述通过对某砌体结构综合楼的抗震加固设计与施工管理的工程实践，提出了对于砌体抗震承载力有较多欠缺，且结构构造又不满足规范要求的厂矿企业老旧建筑的加固方法，对类似工程的加固具有借鉴意义。

钢筋网；喷射混凝土；加固；砌体结构；工程实践

0 引言

砌体结构是现阶段我国厂矿企业老旧建筑的主要结构形式之一，砌体结构建筑抗震承载力和抗震构造措施大都不满足现行《建筑抗震设计规范》要求，再加之砌筑砂浆强度较低导致其局部竖向受压承载力不足，因此，现阶段对此类砌体结构进行抗震加固就显得尤为重要[1]。对于受压承载力不足和抗震承载力不足的老旧砌体结构房屋，采用钢筋网喷射混凝土板墙加固是一种可靠性好、造价较低、施工简便又合理有效的加固方法，除了大幅度提高砌体的受压承载和抗震承载功能外还有助于提高结构的整体性[2-3]。由于砖砌体的抗拉、抗剪强度都很低，抗震能力较差，在地震作用下破坏非常严重，近年来大批砖砌体结构需要进行抗震加固与改造。钢筋网喷射混凝土板墙加固方法因易于施工、造价低、加固效果好等优点，在砌体结构抗震加固中被广泛使用[4]。

1 工程概况

某厂矿企业综合楼为四层砌体结构，建于上世纪80年代中期，建筑平面基本呈矩形布置，平面布置略不规则，立面布置规则。该综合楼长55.10m，宽12.70m，建筑面积为1 998.36 m2。一层层高为4.30m，二、三层层高均为3.90 m，室内外高差为0.45 m，建筑高度12.55 m。经检测，该综合楼的原砖强度等级为MU7.5，砌筑砂浆强度等级为M2.5，混凝土强度等级约为C20～C25之间。该综合楼基础为钢筋混凝土预制方桩基础，承重墙采用烧结实心粘土砖砌筑。楼盖和屋盖为预制钢筋混凝土屋面板和楼面板。综合楼经鉴定后可靠性综合评定为三级。地基基础可靠性评定为A级，上部结构的可靠性评定为C级，维护系统的可靠性评定为C级。鉴定结论为该综合楼可靠性不符合国家现行标准规范的可靠性要求，影响整体安全，在目标使用年限内明显影响整体正常使用，应采取加固措施进行处理。

该综合楼原建筑功能主要为办公，根据业主使用要求，将该综合楼改造为实验室，改造后建筑功能主要为试验、办公。该综合楼改造为化验室后部分建筑功能发生改变，根据业主使用要求和安全要求，对该楼进行加固，结构加固后的后续使用年限为30年。

原结构经复核计算，上部结构承重墙抗震承载力不满足规范要求，承重墙需进行抗震加固。根据计算结果，该综合楼承重墙采用钢筋网喷射混凝土板墙加固。经结构加固试算，承重墙加固后一～三层各个墙肢抗震验算抗力与效应之比均大于1.0，均满足规范要求，加固方案有效。该综合楼加固平面布置见图1所示。

图1 一层结构加固平面图

2 钢筋网喷射混凝土板墙加固原理

2.1 钢筋网喷射混凝土板墙加固原理

喷射混凝土是混凝土的一种新的施工工艺，在施工中，不用模板或少使用模板，以压缩空气为动力，借助于喷射机械和输送管路，把混凝土高速高压喷射到结构面上，集运输与振捣为一体。所以喷射混凝土工艺简单，快速灵活，力学性能高,新旧混凝土整体性好[5]。

钢筋混凝土板墙加固砌体结构是在砌体结构的一侧或两侧新增钢筋混凝土面层加固的方式。通过新加钢筋混凝土面层来提高砌体结构的抗压承载力，通过新加钢筋混凝土面层来大幅度提高砌体结构的抗震承载力。

2.2 加固前承重墙承载力的计算

根据《砌体结构设计规范》[6]，加固前承重墙轴力效应值NR计算公式为：

NR＝φFA

式中：φ为高厚比β和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数。

f为砌体的抗压强度设计值。

A为排架柱截面面积。

根据《砌体结构设计规范》[6]，加固前承重墙抗震剪力效应值VR为：

VR＝fVbZ

式中：fV为砌体的抗剪强度设计值，查《砌体结构设计规范》表3.2.2取得。

b为承重墙截面宽度。

z为内力臂，当截面为矩形时，z取2h/3。

砌体结构承重墙加固前的内力效应值得计算可根据计算机模型计算与读取。

通过以上公式计算，承重墙加固前的承载力计算详见表1所示。

2.3 加固后承重墙承载力的计算

根据《砌体结构加固设计规范》[7]，加固后承重墙轴力效应值N′R计算公式为：

式中φcom为轴心受压构件的稳定系数，可根据加固后截面的高度及配筋率查表取得。

fm0为原构件砌体强度设计值。

Am0为原构件截面面积。

αc为混凝土强度利用系数，对砖砌体取0.8。

fc为混凝土轴心受压强度设计值。

Ac为新增混凝土面层截面面积。

αS为钢筋强度利用系数，对砖砌体取0.85。

f′y为新增竖向钢筋抗压强度设计值。

表1 承重墙加固前的承载力计算表

AS为新增受压区竖向钢筋截面面积。

根据《砌体结构加固设计规范》[7]，加固后承重墙抗震剪力效应值V′R为：

Vm为原砌体受剪承载力，按《砌体结构设计规范》公式计算。

Vcs为利用钢筋混凝土面层加固后提高的受剪承载力。

Vcs=0.44αcftbh+0.8αsfyAs（h/s）

式中αc为混凝土强度利用系数，对于砌体结构取0.8。

ft为混凝土轴心抗拉强度设计值。

b为混凝土面层厚度。

h为墙体水平方向长度。

为水平向钢筋间距。

αs为钢筋强度利用系数，对于砌体结构取0.9。

fy为水平向钢筋抗拉强度设计值。

As为水平向单排钢筋的截面面积。

砌体结构承重墙加固前的内力效应值得计算可根据计算机模型计算与读取。

通过以上公式计算，承重墙加固后的承载力计算详见表2所示。加固[7]。

砌体承重墙体加固采用60 mm厚钢筋网喷射混凝土板墙进行加固[7]，水平钢筋遇墙肢间隔穿墙锚固，或者间隔设计水泥砂浆销键锚固，竖向钢筋在楼面处采用穿板连接筋的方式过渡与连接。墙体加固做法详见图2，墙体加固在楼面处做法详见图3，墙体加固在屋面处做法详见图4。

图2 墙体加固详图

图3 楼面处墙体加固详图

表2 承重墙加固后的承载力计算表

3 钢筋网喷射混凝土板墙加固设计

钢筋网喷射混凝土板墙加固砌体结构方案的制定是根据检测鉴定结果并经过结构计算选定的加固方法，经加固前计算分析与加固后计算分析，对受压和抗震承载力不足的墙体采用钢筋网喷射混凝土板墙

图4 屋面处墙体加固详图

4 钢筋网喷射混凝土板墙加固施工

4.1 施工工艺

铲除原墙面抹灰层，将松动灰缝剔除，用钢丝刷刷净残灰，吹净表面灰粉，润湿，喷素水泥浆一道。原墙面清理要进行清底、钻孔、清孔并用水冲刷干净，铺设钢筋网并设锚筋，浇水湿润墙面，抹水泥砂浆并进行养护，最后进行墙面维修处理及粉刷、涂料等恢复。

原墙面损坏、疏松层必须清除，已松动的勾缝砂浆应剔除，严重破损部分应局部拆除重砌。

当墙体存在严重裂缝时，应先对裂缝进行压力注胶处理，处理完毕后方可进行下一道工序，工程量现场确认。当墙体酥碱严重时，应先清除松散部分，并用1∶2水泥砂浆修复。

钢筋网在墙面的固定应平整牢固，与墙面净距不小于10mm，钢筋网外保护层厚度为不小于15 mm。墙面钻孔时，应按设计要求先划线标出S型穿墙筋位置，再钻孔。清孔后，将钢筋插入孔洞，然后采用M10水泥砂浆填实。

待钢筋绑扎完毕后进行喷射混凝土施工。钢筋网喷射混凝土板墙加固砌体结构施工工艺：先采用强度等级为C30喷射混凝土面层约60 mm厚，待混凝土初凝前，使用刮尺刮平表面，使混凝土面层厚度50 mm厚，再抹M10水泥砂浆，厚度为10 mm。

根据加固要求，若加固钢筋穿越楼板，则在楼板上需钻孔或凿洞，钻孔或凿洞应尽量避开楼板钢筋，穿入钢筋后应采用结构胶灌填密实，当凿洞孔洞较大时，采用细石混凝土填实。

4.2 施工工艺及施工管理

4.2.1 施工部署及施工准备

对于厂矿企业的老旧建筑改造加固项目，要求工期短，且施工空间有限，只能依靠人工和小型机械施工，因此施工部署要根据以上的特点进行灵活部署。

钢筋网根据设计钢筋规格现场下料与绑扎加工。砂浆现场搅拌，符合设计要求。喷射混凝土强度等级C30，配合比设计要合理，配合比首次使用前要进行开盘鉴定，模拟现场条件喷射，有必要的话再根据喷射工艺进行改进配合比，以最终达到设计要求和施工要求为准。

墙面清理与清洁。清除墙面抹灰层和装饰面层，剔除松动的勾缝砂浆。在凿除墙面时，应加强管理，严格控制，防止野蛮施工导致墙面损坏，对原结构造成较大的损伤。用压缩空气和压力水流对砖墙表面进行清理，并喷射加固用界面剂，这是保证原有结构面层和加固面层有效结合的关键工序[8]。

4.2.2 施工工序及技术要求

喷射混凝土施工应分片分段分层进行，施工顺序为自下而上，施工前制定详细的施工技术方案，确定喷射施工顺序。喷射作业应控制好水灰比，并保持喷射混凝土表面平整，湿润光泽，无干块，无滑移流淌现象[9]。待喷射完成后，混凝土终凝前采用刮尺刮平整，表面采用塑料薄膜覆盖养护或者喷水养护。

4.3 施工验收

4.3.1 混凝土强度

喷射混凝土强度等级的评定借鉴与参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》[10]第10.1.1条及附录F，喷射混凝土强度等级试验评定方法如下。

（1）制作喷射混凝土试件：首先在喷射作业面附近，将模具敞开，一侧朝下，与水平面呈80°夹角；在模具外试喷，待操作正常后再向模具内喷射混凝土；再用抹刀刮平混凝土表面，养护1 d后脱模，在标准条件下养护7 d。

（2）用切割机去掉喷射混凝土试件周边和上表面后，加工成边长100 mm的立方体。在标准养护条件下养护28 d后进行抗压试验，并乘以0.95的系数进行调整，从而评定该喷射混凝土的强度等级。

4.3.2 喷射面层厚度及钢筋保护层

喷射混凝土施工28 d后，进行结构钻芯检验，既检验喷射混凝土面层厚度，又能够检验喷射混凝土内部及与砖砌体结合层处的密实程度。喷射混凝土钢筋保护层厚度检测采用局部凿开方法检查，或者采用钢筋检测仪器进行检测。

4.3.3 外观质量

检查喷射混凝土板墙是否有露筋、疏松、夹杂异物、空洞、裂缝及起皮等质量缺陷；采用锤击听声的方式进行检查是否有空洞、脱壳等质量问题。

5 结束语

砌体结构房屋经过钢筋网喷射混凝土板墙加固后受压承载力和抗震承载力均得到明显改善，整体性也得到提高，完善抗震构造措施，达到了房屋的安全使用要求。通过钢筋网喷射混凝土板墙对厂矿企业老旧砌体结构房屋的加固工程实践，了解了钢筋网喷射混凝土板墙加固的设计思路，总结出了较简便的施工工艺及施工方法，完善了类似的加固施工管理及施工验收。通过对这种方法加固的施工与管理，总结出厂矿企业老旧砌体结构的常规加固方法、施工管理、施工工艺和施工验收等，为厂矿企业老旧砌体结构房屋的加固设计提供参考，为这类型房屋的加固施工和施工管理、验收总结经验。

［1］ 周芬娟，单玉川.砌体砖墙抗震加固与节能改造一体化的试验研究［J］.建筑结构，2015,45（9）：73-75.

［2］ 张广泰，于孝军.不同高宽比的混凝土板墙加固砖墙试验研究［J］.四川建筑科学研究，3013,39（6）：92-95.

［3］ 康艳博，巩正光.混凝土板墙加固砖墙抗震性能综述［J］.工程抗震与加固改造，2010,32（4）：80-85.

［4］ 于建民，王玉清，等.钢筋网喷射混凝土板墙加固砖墙试验研究［J］.建筑结构，2014,44（11）：41-47.

［5］ GB50003-2011.砌体结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［6］ GB 50702-2011.砌体结构加固设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［7］ 信任，姚继涛等.多层砌体结构墙体典型抗震加固技术和方法［J］.西安建筑科技大学学报（自然科学版），2010,42（2）：251-255.

［8］ 季强，苏三庆，等.用外包钢筋混凝土法加固RC柱性能的试验研究［J］.工业建筑，2005,35（SI）：945-947.

［9］ 许锡庶.喷射混凝土板墙在抗震加固中的施工质量控制［J］.江苏建筑，2012,149（4）：54-55.

［10］ GB 50086-2001.锚杆喷射混凝土支护技术规范［S］.北京：中国计划出版社，2001.

TD352

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DOI 10.3969/j.issn.1672-6375.2016.12.021

2016-9-21

冯向侠（1984-），女，汉族，宁夏海原人，大学本科，工程师，主要研究方向：房屋建筑工程管理和造价咨询。