砌体结构加固改造的探析

2018-03-27于其飞

四川水泥 2018年3期

于其飞张超

（聊城大学建筑工程学院，山东聊城 252000）

0 引言

墙体钻孔是人们进行装饰装修、建筑作业、建筑设施维修维护等的常用作业方式之一，人们在家装当中必然会遇到，而在某些建筑物、路桥设施等加固维修中更是占据着重要地位。钻孔方式方法的科学与否则事关整个设施的整体外部效果以及安全效果。而注浆则是指向孔洞或者缝隙当中注入浆液，待浆液固化之后则可起到堵漏、防渗、加固的作用，从而改善施工对象的物理机能。

现代城市建筑多采用框架结构，只要不破坏柱和梁的承重体系，对墙体的相关施工不会影响到建筑物的安全系数。但绝大多数的农村建筑、农民住宅以及上世纪现存的城市建筑则为无圈梁构造柱的砌体结构，其安全系数较低，面对地震、强风等的自然灾害会丧失结构稳定性，严重影响居民的人身以及财产安全。08年汶川大地震后，全面的既有建筑的抗震加固项目开始启动，建筑物的抗震等级规范要求有所上调。对这些既有建筑的传统加固方式为外加圈梁和构造柱，而这种方式则存在着种种缺点：施工困难、施工成本较高、加固效果不明显、影响建筑物的整体性等等。对于既有建筑的加固难题，急需一种新技术新方案的提出，这也是本次项目研究的意义所在。

1 对砌体结构进行加固的原因

1.1 本身物理力学性能的不足

砌体结构，又称砖石结构，其有许多优点：容易就地取材，来源方便，价格低廉；在进行砌筑时不需要特殊的设备和模具，节约成本；冬季施工时不需要特殊的保温措施，节能效果明显等等。这些优点使得砌体结构在某些地区的使用尤为普遍。但随着钢筋混凝土的兴起，后者在性能方面远超前者，砌体的强度较低，构件的截面尺寸较大，材料耗用较多；砌体的施工方式多为手工，劳动力耗用较多而且工作效率不高；砌体的抗压强度不能充分发挥，抗弯能力低；与钢筋混凝土相比，砌体的抗剪、抗压强度都较低，因而在使用上受到很大限制。

1.2 抵抗自然灾害的迫切要求

近年来自然灾害频发对建筑的抗灾害能力提出了新要求。在汶川地震过后，人们看到了建筑物结构稳固的重要性，有关部门将各地区的建筑物的抗震等级上调。而现存的无圈梁的砌体房屋住宅延性性能极差，基本上可以说是“一震就倒”，在某些天气条件恶劣的地区，也极有可能经受不住狂风暴雨的考验。随着时代的发展，人们对于自己生活工作的建筑物的耐用性和安全性提出了更高的要求，抵御自然灾害的能力成为人们选择房屋建筑物的重要标准。因此对于既有砌体结构房屋的加固处理迫在眉睫。

2 对砌筑墙体的加固的一般做法

2.1 砌体结构的直接加固方法

2.1.1 扶壁柱加固

对原砌体墙面结构增设混凝凝土扶壁柱，其与钢筋混凝土外加层加固方法相近，但因其承载力提高有限，故较难满足抵抗地质灾害的要求，尤其是地震灾害，此法一般仅在非地震区应用，属于加大截面加固法的一种。

2.1.2 外加钢筋混凝土层加固

其法施工流程简单易操作，承载力将会得到较大改善。但此加固方法会对人们的生产和生活造成一定影响，并且现场的湿作业时间长，加固后会使建筑物的使用空间变小，属于复合截面加固法的一种。

2.1.3 外加钢筋水泥砂浆层加固

该法的具体做法是把砌体砖墙的表面除去粉刷层后，在砖墙两面附设φ 4-8mm 的钢筋网片，之后抹水泥砂浆面层的加固方法。此法操作简便，但承载力的提高不如外加钢筋混凝土外加层法。

2.2 砌体结构的间接加固方法

2.2.1 撑杆预应力加固法

该法是利用柱角的加固角钢和箍板或预应力拉杆固定，通过加热箍板或张拉拉杆产生预应力，使构件在三轴受压情况下提高其承载力的方法。它具有不增加柱截面、不会影响平面视觉效果、节约钢材、有利于抗震、加固费用低的优点。对于高应力、高应变的砌体结构的加固效果明显。但此法会严重影响建筑物的立面效果和整理美观性，造成建筑物使用空间的改变，会给人们的工作和生活带来不便。

2.2.2 无粘结外包型钢加固法

该法是将角钢用水泥砂浆固定在承重砌体砖柱的各个侧面，将角钢和缀板焊接成整体，用水泥浆覆盖以有效的保护角钢。此法施工操作简便、工程的工期短，承载能力强。但其施工费用较高，抗震能力不强。

2.3 砌体结构的构造性加固方法

2.3.1 砌体结构的局部拆卸替换

当砌体结构发生局部破坏但尚未影响主体承重结构时，可将破坏的部分结构拆除，而以高强度砂浆和相应的砌体将该破坏结构修复，并以此提高其物理性能。

2.3.2 增设圈梁、构造柱

当建筑物的纵横墙交界处有明显的缺陷，或者房屋的整体性较差且承载能力有限时，可对该砌体建筑采用增设圈梁、构造柱的加固方法。

3 砌筑墙体钻孔注浆加固法的探析

砌体钻孔注浆加固的方法能够有效地解决上述加固方法的缺点，不会对建筑物的结构造成破坏，能够在不改变砌体房屋结构的情况下，提高砌体结构的物理性能，极大的减小了对人们工作生活的影响，而且工期较短，造价较低。

3.1 相关施工参数、材料等的确定

该法施工对象的要求如下：墙体厚度不低于 240mm，砌筑砖的强度不能低于MU5.0，砌筑砂浆强度不低于 M1.0。在进行施工前，需根据建筑物的具体情况进行专业的加固评估鉴定，确定施工中注浆芯柱孔以及暗圈梁的具体位置，还可根据不同地区发生相关自然灾害的不同而选择相应的加固布设方案。根据加固砌体的具体情况选择相应的孔径大小、灌注砂浆强度、钢筋的强度等等。

3.1.1 钻孔芯柱以及暗圈梁的位置确定

钻孔芯柱应该布设在较长墙体的中间部位、墙体的交叉部位、大洞口两侧等的较重要部位。而暗圈梁应设置在承重墙体内楼板下方 100mm-200mm处，圈梁需两端部相交或相接（交圈），较高的墙体中间部位也可设置暗圈梁以提高其稳定性。

3.1.2 钻孔直径大小的确定

钻孔直径的确定需保证不对原有墙体产生破坏，它的确定与原墙体的厚度、强度息息相关，灌注芯柱直径的具体选择方法如下：当砌筑墙体厚度为240mm时，孔径要为 75mm-100mm；当砌筑墙体的厚度为 370mm时，孔径要求为100mm-150mm，其与墙体的强度呈现正相关的关系。暗圈梁钻孔直径的具体选择方法如下：当砌筑墙体厚度为240mm时，孔径要求50mm-80mm; 当砌筑墙体的厚度为 370mm时，孔径要求为 80mm-120mm,同样其与墙体的强度呈现正相关的关系。

3.1.3 钢筋的确定

钢筋的选择要求直径为12mm-16mm，应采用Ⅱ级及以上的螺纹钢，灌注芯柱和暗圈梁内设置单根钢筋，钢筋的连接方式宜采用直螺纹连接。直螺纹连接，接头强度高，经济环保，应用范围广，连接过程不受工人素质的影响，性能稳定。

3.1.4 灌注砂浆的确定

砂浆应选择M30以上的高强度聚合物砂浆，砂浆因加有多种高分子聚合物改性剂、胶粉及抗裂纤维。因此具有良好的施工和易性、粘接性、抗渗性、抗剥落性、抗冻融性、抗碳化性、抗裂性、钢筋阻锈性能并具有高强度等性能。

3.2 施工方法提要

3.2.1 准备阶段

芯柱的施工应建立A型简易钻塔作为施工平台，暗圈梁水平钻孔支架宜采用铝合金管锁扣管搭成整体支架，并与墙体用螺栓进行刚性连接，如图 1所示。施工的流程为：芯柱钻孔→芯柱穿筋→芯柱孔内注浆→暗圈梁钻孔→暗圈梁穿筋→暗圈梁孔内注浆。

图1 A型简易钻塔（左）、暗圈梁水平钻操作平台（右）

3.2.2 施工阶段

开孔时应遵循轻压、慢转、中泵量的原则操作，用300mm的短岩芯管钻头，深度达到500mm后，必须进行检测，若出现偏差，则需立刻采取纠偏措施。正常钻进的过程中，操作人员应谨慎操作，每行进3m需做一次检测，以保证钻孔的质量。若遇砌体墙中有杂质阻碍钻头的行进或造成钻头的极大磨损，应采取慢转、轻压、大泵量的原则行进钻头，扫清障碍。

穿筋之前需采用仪器将钻孔清理干净，通过定位圆环使钢筋居中。注浆时，将芯柱的上端封堵，将暗圈梁的一端封堵，操作注浆装置注浆。注浆导入管道应始终保持在浆体表面一下，保证浆体中无气泡的残留。注浆速度应从高速开始，当倾注即将完成时转为低速高压倾注。