CN102505866A - 一种柱身缺陷混凝土的置换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柱身缺陷混凝土的置换方法，其在柱置换层的上下二端分别设置置换平台作为钢管千斤顶的支承端直接进行一次性托换的钢筋混凝土框架柱缺陷混凝土置换。该置换方法只需在置换层设置钢管千斤顶支撑，无需进行钢管千斤顶多层连续托梁，可将钢管千斤顶的支承荷载一次直接传至置换平台上，通过置换平台将荷载传回上下层柱身，其受力状况明确、合理，并大大减少了钢管千斤顶的设置数量，且施工作业面小、施工影响范围仅在置换层本层及其上下各一层。具有设计和施工简便、造价低、安全可靠等特点。

Description

一种柱身缺陷混凝土的置换方法

技术领域

本发明涉及建筑物改造加固领域，具体涉及一种柱身缺陷混凝土的置换方法。

背景技术

钢筋混凝土框架结构（或框剪结构）建筑在施工过程中由于技术措施不当或施工管理不善等原因造成柱身局部混凝土缺陷或混凝土强度不满足设计要求（统称为缺陷混凝土）时，需对柱身进行加固处理。钢筋混凝土框架柱的加固一般有加大截面法、外包钢法和柱身缺陷混凝土置换法等。采用加大截面法会影响建筑物对使用空间的要求；外包钢法不能用于轴压比不能满足规范要求的柱和混凝土强度过低的柱；柱身缺陷混凝土置换方法不受上述局限，能够彻底地解决柱身的混凝土质量问题。

目前，柱身混凝土置换一般采用连续托梁置换技术，即在置换层柱的两侧或四周的上下钢筋混凝土梁之间设置钢管千斤顶，以保证置换混凝土时结构的整体稳定，由于钢管千斤顶承受的重量是由其上下钢筋混凝土梁来承担，仅靠一层的梁往往不足以承担所有的重量，故在置换层的上下相邻若干层还需设置钢管千斤顶支承，置换层以上连续托梁的层数应满足有支承的各层之梁端抗剪承载力大于等于需置换之柱上部结构传来的施工阶段总荷载。

如图1，连续托梁置换技术的基本原理：柱置换层以上的各层钢管千斤顶分别承受上层梁传来的施工阶段荷载、上层钢管千斤顶传来的荷载，以及上层梁端传来的部分柱的荷载，故置换层以上各层钢管千斤顶实际承受的荷重向上逐层减小（如图中从N层楼面~N+3层楼面），即钢管千斤顶在置换柱本层受荷最大，设置的钢管千斤顶数量应最多，向上将逐层减少。置换层下一层钢管千斤顶支承由于其上层柱在置换过程中处于上下脱离状态，它将和梁端共同承受上层梁传来的施工阶段荷载和上层钢管千斤顶传来的荷载，由于柱置换层下各层梁在施工阶段实际承受的剪力只占设计抗剪承载力的一部分，故还可以承担部分上层钢管千斤顶传来的荷载，因此柱置换层下层的钢管千斤顶设置的数量可比柱置换层减少（如图中从从N层楼面~N-1层楼面），且越往下钢管千斤顶受荷越小，直至满足可以不设钢管千斤顶支撑或支承至柱基础面为止。在设置好钢管千斤顶后再进行操作S101，即拆除柱身缺陷混凝土，重新浇筑混凝土。

现有技术的缺点和不足：

（1）采用连续托梁置换技术，影响的结构层数多，置换时结构的内力重分布状况复杂，内力分析计算及钢管千斤顶的选用设计较为繁琐。

（2）施工的作业面大，施工工艺较复杂，需要设置较多的钢管千斤顶，工程造价高，施工周期长。

（3）需要拆除的填充墙面积大，施工费用较高。

（4）由于连续托梁需要在较多的楼层设置钢管千斤顶装置，施工过程中的变形控制较难、结构安全隐患较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种柱身缺陷混凝土的置换方法，在柱置换层的上下两端分别设置置换平台作为钢管千斤顶的支承端直接进行一次性托换。该置换方法只需在置换层设置钢管千斤顶支撑，无需进行钢管千斤顶多层连续托梁，可将钢管千斤顶的支承荷载一次直接传至置换平台上，通过置换平台将荷载传回上下层柱身，其受力状况明确、合理，并大大减少了钢管千斤顶的设置数量，且施工作业面小、施工影响范围仅在置换层本层及其上下各一层。具有设计和施工简便、造价低、安全可靠等特点，具体技术方案如下。

一种柱身缺陷混凝土的置换方法，分别在置换层的上层楼板面设置上置换平台，在置换层楼盖的梁底设置下置换平台，选用钢管千斤顶作为柱身缺陷混凝土置换时的托换支承，存在缺陷的柱身两端分别为上层和下层，钢管千斤顶置于上下层梁之间，通过梁身受压将托换荷载传至上下置换平台，再通过置换平台将托换荷载传回上下层柱身，完成托换后拆除柱身缺陷混凝土并修复柱身，待柱身混凝土达到设计强度后再拆除钢管千斤顶和上、下置换平台。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，具体包括如下步骤：

（1）设置上、下置换平台：在置换层的上层楼板面设置上置换平台，在置换层楼盖的梁底设置下置换平台； 

（2）安装钢管千斤顶支承：钢管与梁和千斤顶的接触面设置钢板，并在上层和下层的梁表面抹水泥砂浆找平，以使钢管千斤顶受力均匀；

（3）拆除柱身缺陷混凝土：凿除需要置换的柱身缺陷混凝土，保留柱身钢筋；

（4）新旧混凝土界面处理：在所有新旧混凝土交结面处，凿毛原砼表面；然后用清水和钢丝刷把混凝土凿毛面粉尘清洗干净；

（5）根据有缺陷的柱身设计要求对保留的进行钢筋修整；

（6）模板制安：在柱侧面上端封斜模；

（7）浇筑混凝土及养护：采用推、插、振相结合的施工工艺浇筑置换层新混凝土；

（8）拆除钢管千斤顶支承：养护混凝土至设计强度后，拆除钢管千斤顶；

（9）拆除上、下置换平台。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，根据置换层柱施工阶段受力大小选择钢管千斤顶作为柱身缺陷混凝土置换时的托换支承。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，所述上置换平台围在上层柱身上，下置换平台围在下层柱身上，上置换平台、下置换平台均采用钢模-混凝土组合平台，平台的四个侧面采用平面钢模，平台的四个角部采用1/4圆弧状钢模，钢模间用高强螺栓连接，钢模内浇筑素混凝土。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，钢模采用Q235或Q345钢板，钢板厚度10～20mm，钢模与柱侧面的间距为200～300mm； 1/4圆弧状钢模的半径为500mm，平台的四个侧面采用200mm和500mm宽的平面钢模。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，钢管与梁和千斤顶的接触面设置10～20mm厚钢板。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，步骤（2）在上层和下层的梁表面抹1:2水泥砂浆找平。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，步骤（4）中，凿毛深度为10～20mm；在浇筑新混凝土前，淋水养护凿毛面不少于12小时，并在浇筑混凝土前半小时内涂刷水灰比为0.5的水泥浆；步骤（6）中，斜模上端应高出置换层顶部250mm。

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，步骤（7）中，混凝土坍落度为8～10cm，混凝土强度等级比原混凝土高一等级，浇捣时采用推板把混凝土推送至前端，采用插杆人工插捣，插捣后再用推板推紧前端混凝土，然后再推送后一部分混凝土，循环作业，直至柱边；最后在斜模内浇筑混凝土高出置换层顶面200mm，采用振动棒振捣密实；浇筑混凝土后第二天，凿除凸出柱面的混凝土，并用1:2水泥砂浆修平混凝土侧面；浇筑混凝土后五小时开始淋水养护，为保证养护湿度；

作为上述的柱身缺陷混凝土的置换方法进一步优化的方案，步骤（3）中，柱身上下混凝土面在整体上是一个凹凸不平的面，且不是一个斜面或锥面，采用机械钻孔、机械凿除和人工修整相结合的施工方法。

本发明在置换柱身混凝土时，托换支承是保持结构安全和整体稳定的关键。钢管千斤顶置于上下层梁之间，通过梁身受压将托换荷载传至上下置换平台，再通过置换平台将托换荷载传回上下层柱身，对结构不会产生不良影响，传力途径明确，受力安全可靠。

与现有技术相比，本发明创造具有如下优点和有益效果：

1、本发明创造的优点

（1）该置换方法受力明确、合理，避免了复杂的结构变形和内力重分布，无需进行复杂的内力重分布分析计算及连续多层的钢管千斤顶的选用设计,设计简便、安全可靠。

（2）施工的作业面小，施工工艺较简单，托换支承仅在置换层本层设置，影响范围小，大大减少钢管千斤顶的设置，施工过程安全可靠，施工周期短、工程造价低。

（3）需要拆除填充墙的楼层仅限于置换层，附加费用低。

总之，本发明创造不仅设计和施工方便、受力可靠、费用较低，而且可确保施工过程中建筑物的整体安全，适用于各种钢筋混凝土柱身缺陷混凝土的置换工程，可避免由于加大混凝土柱而影响建筑物的使用效果，同时也避免了连续托梁置换施工过程中易产生的不安全隐患，且大大节约投资，其经济和社会效益十分显著。

附图说明

图1为现有柱身缺陷混凝土置换支撑示意图。

图2为存在缺陷混凝土的柱身示意图。

图3为在图2所示结构装设换平台的示意图。

图4为在图3所示结构装设钢管千斤顶的示意图。

图5为拆除柱身缺陷混凝土的示意图。

图6为修整钢筋、浇注混凝土修复柱身的示意图。

图7为拆除钢管千斤顶支撑和置换平台的示意图。

   图中，上层柱1，上层楼面结构2，下层楼面结构3，下层柱4，上置换平台5，下置换平台6，钢管千斤顶7。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。

本发明的施工工艺：分别设置上置换平台5、下置换平台6→安装钢管千斤顶7支承→拆除柱身缺陷混凝土→修整钢筋→模板制安→浇筑混凝土及养护→拆除钢管千斤顶支承→拆除上、下置换平台。

（1）设置上、下置换平台：存在缺陷混凝土的柱身如图2所示，中间是缺陷柱身，缺陷柱身上下分别为上层楼面结构2和下层楼面结构3，上层楼面结构2上面对应的是上层柱1，下层楼面结构3下面对应的是下层柱4，在置换层的上层楼面上设置上置换平台5，在置换层楼盖的梁底设置下置换平台6，如图3。置换平台采用钢模-混凝土组合平台，钢模采用Q235或Q345钢板，钢板厚度10～20mm，由两种钢模板组成，工厂制作现场拼装、可重复使用。钢模与柱侧面的最大间距为200～300mm，四个角部采用1/4圆弧状钢模，半径为500mm，四个侧面根据需要采用200mm和500mm宽的平面钢模，钢模间用高强螺栓连接，钢模内浇筑素混凝土。图中，S301表示对上置换平台与上层柱之间进行新旧混凝土界面的处理；S302表示对下置换平台与下层柱之间进行新旧混凝土界面的处理，即在有新旧混凝土交界面处可以进行凿毛处理。

（2）安装钢管千斤顶支承：如图4，钢管两端及梁与千斤顶的接触面设置10～20mm厚钢板，并在上下梁表面抹1:2水泥砂浆找平，以使钢管千斤顶受力均匀。施工期间，应确保千斤顶不变形、不卸荷，保证施工安全。

（3）拆除柱身缺陷混凝土S501：如图5凿除需要置换的柱身缺陷混凝土，保留柱身钢筋。要求柱身上下混凝土面在整体上是一个凹凸不平的水平面，而不能是一个斜面或锥面，可采用机械钻孔、机械凿除和人工修整相结合的施工方法。

（4）新旧混凝土界面处理：如图6所示，在所有新旧混凝土交界面处，凿毛原砼表面，要求全表面露出新鲜混凝土，凿毛深度为10～20mm；然后用清水和钢丝刷把混凝土凿毛面粉尘清洗干净；在浇筑新混凝土前，应淋水养护凿毛面不少于12小时，并在浇筑混凝土前半小时内涂刷水灰比为0.5的水泥浆。

接下来进行操作S601，即修整钢筋、浇筑混凝土修复柱身，包括以下（5）~（7）。

（5）修整钢筋：按设计要求修整钢筋。

（6）模板制安：在柱侧面上端封斜模，斜模上端应高出置换层顶部250mm。

（7）浇筑混凝土及养护：混凝土应采用低水灰比，坍落度控制在8～10cm。采用推、插、振相结合的施工工艺浇筑置换层新混凝土，确保混凝土浇捣密实，混凝土强度等级应比原混凝土高一等级。浇捣时采用推板把混凝土推送至前端，采用插杆人工插捣，插捣后再用推板推紧前端混凝土，然后再推送后一部分混凝土，循环作业，直至柱边。最后在斜模内浇筑混凝土高出置换层顶面约200mm，采用振动棒振捣密实。浇筑混凝土后第二天，凿除凸出柱面的混凝土，并用1:2水泥砂浆修平混凝土侧面。浇筑混凝土后五小时开始淋水养护，为保证养护湿度，用麻包紧贴混凝土面淋湿养护，并用木方压紧麻包。

（8）拆除钢管千斤顶支承：养护混凝土至设计强度后，拆除钢管千斤顶支撑。

（9）拆除上、下置换平台：先松开连接螺栓，再拆除钢模，最后拆除素混凝土，得到如如图7所示的修复后的柱身。

从以上内容可知，本发明创造不仅设计和施工方便、受力可靠、费用较低，而且可确保施工过程中建筑物的整体安全，适用于各种钢筋混凝土柱身缺陷混凝土的置换工程，可避免由于加大混凝土柱而影响建筑物的使用效果，同时也避免了连续托梁置换施工过程中易产生的不安全隐患，且大大节约投资，其经济和社会效益十分显著。

Claims (10)

1.一种柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于分别在置换层的上层楼板面设置上置换平台，在置换层楼盖的梁底设置下置换平台，选用钢管千斤顶作为柱身缺陷混凝土置换时的托换支承，存在缺陷的柱身两端分别为上层和下层，钢管千斤顶置于上下层梁之间，通过梁身受压将托换荷载传至上下置换平台，再通过置换平台将托换荷载传回上下层柱身，完成托换后拆除柱身缺陷混凝土并修复柱身，待柱身混凝土达到设计强度后再拆除钢管千斤顶和上、下置换平台。

2.根据权利要求1所述的一种柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于具体包括如下步骤：

（1）设置上、下置换平台：在置换层的上层楼板面设置上置换平台，在置换层楼盖的梁底设置下置换平台； 

（2）安装钢管千斤顶支承：钢管与梁和千斤顶的接触面设置钢板，并在上层和下层的梁表面抹水泥砂浆找平，以使钢管千斤顶受力均匀；

（3）拆除柱身缺陷混凝土：凿除需要置换的柱身缺陷混凝土，保留柱身钢筋；

（4）新旧混凝土界面处理：在所有新旧混凝土交结面处，凿毛原砼表面；然后用清水和钢丝刷把混凝土凿毛面粉尘清洗干净；

（5）根据有缺陷的柱身设计要求对保留的进行钢筋修整；

（6）模板制安：在柱侧面上端封斜模；

（7）浇筑混凝土及养护：采用推、插、振相结合的施工工艺浇筑置换层新混凝土；

（8）拆除钢管千斤顶支承：养护混凝土至设计强度后，拆除钢管千斤顶；

（9）拆除上、下置换平台。

3.根据权利要求1或2所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于根据置换层柱施工阶段受力大小选择钢管千斤顶作为柱身缺陷混凝土置换时的托换支承。

4.根据权利要求1或2所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于所述上置换平台围在上层柱身上、下置换平台围在下层柱身上，上置换平台、下置换平台均采用钢模-混凝土组合平台，平台的四个侧面采用平面钢模，平台的四个角部采用1/4圆弧状钢模，钢模间用高强螺栓连接，钢模内浇筑素混凝土。

5.根据权利要求4所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于钢模采用Q235或Q345钢板，钢板厚度10～20mm，钢模与柱侧面的间距为200～300mm； 1/4圆弧状钢模的半径为500mm，平台的四个侧面采用200mm和500mm宽的平面钢模。

6.根据权利要求5所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于钢管与梁和千斤顶的接触面设置10～20mm厚钢板。

7.根据权利要求2所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于步骤（2）在上层和下层的梁表面抹1:2水泥砂浆找平。

8.根据权利要求2所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于：

步骤（4）中，凿毛深度为10～20mm；在浇筑新混凝土前，淋水养护凿毛面不少于12小时，并在浇筑混凝土前半小时内涂刷水灰比为0.5的水泥浆；

步骤（6）中，斜模上端应高出置换层顶部250mm。

9.根据权利要求2所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于步骤（7）中，混凝土坍落度为8～10cm，混凝土强度等级比原混凝土高一等级，浇捣时采用推板把混凝土推送至前端，采用插杆人工插捣，插捣后再用推板推紧前端混凝土，然后再推送后一部分混凝土，循环作业，直至柱边；最后在斜模内浇筑混凝土高出置换层顶面200mm，采用振动棒振捣密实；浇筑混凝土后第二天，凿除凸出柱面的混凝土，并用1:2水泥砂浆修平混凝土侧面；浇筑混凝土后五小时开始淋水养护，为保证养护湿度。

10.根据权利要求2～9任一项所述的柱身缺陷混凝土的置换方法，其特征在于步骤（3）中，柱身上下混凝土面在整体上是一个凹凸不平的面，且不是一个斜面或锥面，采用机械钻孔、机械凿除和人工修整相结合的施工方法。

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