高层住宅剪力墙置换加固设计方案与施工技术研究

高层住宅剪力墙置换加固设计方案与施工技术研究

余文涛

武汉安居工程发展有限公司 , 湖北省武汉市 430014

摘要：随着我国住宅建筑高度逐步提升，高标号商品混凝土的运用越来越广泛，在生产高标号混凝土的过程中，对使用沙石、水泥等材料的配比控制出错，再加上施工过程中养护不到位，其成型后的强度若无法达到设计要求，甚至相差较大，会造成严重的安全隐患。混凝土置换加固对于处理此类施工事故是较为常用的技术手段，尤其适用于置换楼层强度严重不足，且上部施工荷载较小的情况。本文通过对某45层超高层住宅因中间层剪力墙混凝土强度严重不足，而采用置换加固处理并取得成功的案例分析，对高层住宅剪力墙置换加固的设计、施工方案及施工监控进行研究和探讨。

关键词：高层住宅剪力墙；置换加固方案；施工技术研究

引言

置换混凝土的加固技术是用符合设计强度要求的合格混凝土代替强度不足或有缺陷的混凝土，以恢复或提高构件的承载力，其目的是在不改变使用空间的情况下对混凝土构件进行大面积修复。近年来，由于检测技术的发展和国家相关质量控制部门对在建工程质量安全控制的重视，住宅混凝土强度不足的现象时有发生，各种处理混凝土加固的技术被付诸实践，这其中，对住宅剪力墙混凝土构件的置换加固技术因其可靠性及对使用空间的有效保障被越来越多地用于工程实践。但剪力墙混凝土置换技术的成功与否，应重点考虑置换层上部施工荷载的影响以及置换批次不同形成的竖向施工缝对整体性的影响，因此必须要对剪力墙混凝土置换施工进行科学的设计安排和施工质量的控制。

1施工方案选择

某地正在建设的超高层住宅，建筑主体为45层剪力墙结构，在施工至28层结构时，通过对20层结构混凝土强度等级进行抽检，发现其剪力墙、梁板强度等级远低于设计C40的强度要求，后通过专业检测单位进行抽芯取样，出具检测报告确认该层60%的剪力墙及梁板构件不合格，实际强度等级仅为C20左右。在进行方案选择时，对拆除原结构重新施工、加大截面法和置换加固法等3种常用加固处理方案进行了对比：(1)拆除原结构重新施工。本项目20层墙肢强度不足部分占比约60%，且其上部已完成8层主体结构施工，若全部拆除会造成巨大的经济损失，且会严重影响工期。(2)加大截面或包钢加固法。会增加自重，加大截面尺寸，减少户内使用面积，影响外观和使用，且由于实际强度等级远低于设计要求，此法并不适用。(3)置换加固法。对于强度达不到设计要求的剪力墙墙身混凝土，加固效果较明显，成本和工期可控，不影响户内使用面积，对本项目较为适用。

2置换加固设计方案

将20层不合格的剪力墙墙身拆除置换分为4个批次进行拆除置换施工：①→②→③→④，墙身分批应考虑同一片墙肢划分不同的批次，每批次置换混凝土的墙肢长度控制在800mm以内，拆除时间相邻墙肢应考虑受力影响合理划分置换批次，重点受力部位应根据上部实际荷载情况合理划分置换批次，且综合考虑剪力墙与梁板布置的影响。梁板拆除置换与剪力墙置换协调穿插进行。实际施工顺序为：将44处批次①全部同时拆除置换完成后，进行49处批次②同时拆除置换，再进行49处批次③同时拆除置换，最后进行剩余批次④的拆除置换。每批次剪力墙按照以下工序施工：按设计批次放线定位→搭设钢支撑→凿除、清理原混凝土→模板支设→钢筋修复、植筋、钢筋绑扎→安装预埋管线→混凝土浇筑→混凝土养护→模板拆除。因受模板和钢筋影响，实际新置换墙身混凝土振捣效果不能很好的保证，设计应考虑采用自密实混凝土，并在21层板面设计倒锥形浇筑口，要求实际施工过程中必须超灌，以确保墙身置换混凝土的密实度达到要求。

3剪力墙置换加固施工要点

(1)构件剔除。凿除工具严禁使用大锤，防止破坏钢筋网和相邻部位。前一批次浇筑的混凝土达到设计强度后，再进行后一批次构件的剔除。各批次置换区的浇筑一次性完成，浇筑时间控制在初凝时间内，不留施工缝。(2)钢筋整理。构件剔除后对钢筋网上残留混凝土颗粒清洁干净，保证钢筋与混凝土之间的握裹力。(3)交界面处理。交界面处采用小型电钻，以免振动过大造成交界面处破坏。凿毛1cm－2cm以增加结合面，交界面清洁干净并保持湿润状态，浇筑混凝土前应按设计要求涂刷界面剂。(4)模板搭设。模板按构件尺寸制作，两侧模板采用钢筋卡扣连接紧固，以减少作业面，便于施工。(5)混凝土浇筑。在本层剔除构件对应的上层楼板面与墙体结合处开洞，采用微膨胀的C45高强灌浆料进行浇筑。为避免置换区域顶面与上层构件连接处形成冷缝，在浇筑口设置喇叭口，使浇筑完成面高于连接面10cm，待混凝土初凝后凿除。

5设计与施工采取的对策及实施效果

在对本项目置换加固进行不同施工阶段的模拟计算中，发现在剪力墙拆除施工阶段，应力应变变化较弱，位移差值变化较小，无明显弹性。通过对MIDAS/GEN和PKPM计算结果进行比较，可以看出剪力墙底部两种软件模拟计算结果基本相同，可以认为计算结果更好地反映了结构的受力状态，也为随后的支撑卸载提供了理论基础。

施工过程中总的施工顺序为先墙、柱，其次梁，最后板。根据不同部位安装不同支撑，对于重点部位墙体暗柱、楼梯间大截面墙柱采用了增加型钢支撑的措施，进一步确保置换加固的可靠度与安全度。实际施工应提前编制施工方案与应急预案，严格按照设计置换批次要求采用跳拆置换，每道施工工序完成后应组织验收，合格后方可进入下道工序施工。本项目考虑工期的影响，施工中采取添加早强剂，加强对墙身置换混凝土的养护措施，并在征得设计方认可的前提下，充分考虑支撑及拆撑施工的工期、混凝土龄期以及相邻部位剪力墙及支撑受力的协调作用，对不同批次置换构件混凝土的间隔拆除顺序进行了优化，使得整个施工过程无明显等待期，提高了施工效率。

在剪力墙凿除的过程中，结构传力路径改变，结构应力重新分布，为了避免结构发生破坏，必须严格按照设计要求进行全过程的变形监测，变形监测应包含楼栋沉降观测及相关楼层的位移观测。通过分析现场变形监测数据，置换楼层竖向位移不断减小，整体变形峰值非常低，位移差异不明显，楼栋沉降观测无异常，印证了本次置换加固方案的可靠性。

结束语

在上述工程案例中，对于剪力墙墙身混凝土置换加固方案的选择，通过验算考虑了利用单片墙肢不同批次拆除后剩余墙体承受上部荷载，从而大大降低了支撑工作量和置换成本，同时墙体分批次凿除，剩余墙体在一定程度上满足结构的整体性受荷要求，保证了施工过程的安全性、可行性。通过全面的施工过程干预和施工关键节点控制，有力保障了施工质量和工程安全，还减小了项目建设成本，缩短了加固工程工期，为工程实践提供了一定的指导价值。

参考文献

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