CN103147592A - 既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法，其步骤包括模型试验、部位端部及楼板开孔、梳形钢板安装、锚具安装和预应力筋截断。本发明方法采用拆除前将无粘结预应力筋在楼面的保留部分边缘端再锚固后截断的施工方法，确保了截断后保留部分无粘结预应力筋中预应力的有效性和整体结构的安全性。通过监测、补张等措施，使保留部分的预应力筋的预应力满足承载力要求。实践证明对无粘结预应力结构的冗余部分进行拆除中，采用该技术能够确保未拆除结构预应力损失较少，保障未拆结构的安全性。技术成熟，技术含量高，技术进步带来的经济和社会效益明显。核心技术为国内首创，为今后类似工程施工提供了宝贵的经验和数据。

Description

既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法

技术领域  

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法。

背景技术

随着社会经济高速发展，城市规划日益更新，许多城市既有建筑物不能满足新的规划要求，对城市景观及交通造成较大影响，需要部分拆除。特别是使用了预应力技术的既有建筑物的部分改造拆除，在国内外都未见有成功经验，也未有相关规范、标准可循。

长沙汇源大厦是一座18层的综合性商住楼，裙楼和主体梁、板采用了无粘结预应力结构形式。该建筑位于湘江中路与解放路交汇处的东北角，裙楼部分横跨湘江大道，严重影响城市交通和城市景观，市政府要求拆除。而该部分与主体部分的连接为无粘结预应力楼板，裙楼部分的拆除需要对楼板预应力筋重新锚固后进行剪断。若整栋拆除损失上亿元，若先加固后拆除则住户必须全部搬出，经济成本也很大。因此，设计出一种安全可靠、低成本且有效的施工方法显得非常重要。

专利CN201020655775.X中公开了由工作锚和工具锚组成的组合锚具。本发明方法采用该组合锚具，对建筑保留部分的预应力筋进行重锚固后将待拆除部分的预应力筋截断。

发明内容  

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法。本发明方法为了使既有结构保留部分的无粘结预应力筋的预应力损失在可控范围内，采用专利CN201020655775.X中公开的组合锚具，对建筑保留部分的预应力筋进行重锚固后将待拆除部分的预应力筋截断，通过模型试验、结构端部加固、锚固、截断监测、补张等配套施工技术，使保留部分的预应力筋的预应力满足承载力要求。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法，包括如下步骤：

（1）在建筑主体结构保留部分与拟拆除部分之间的截断部位的端部（本领域技术人员公知，拆除与保留部分之间原来不存在端部，所述端部是指拆除部分拆除后，保留部分形成的端部）采用自密实砼加固，当砼强度达到100%后开始对楼板分批凿出孔洞，找出预应力筋；  

（2）根据孔洞中预应力筋的根数及间距制作梳形钢板（由于凿面不是很平整，与锚具存在间隙，梳形钢板的作用主要是保证锚具接触面的平整），用胶结材料将凿孔时形成的楼板毛面抹平，然后将梳形钢板与抹平后的楼板毛面粘贴牢固；梳形钢板与预应力筋垂直，预应力筋卡在梳形钢板的齿槽中；

（3）将工作锚（永久性锚具）套在预应力筋上并紧贴梳形钢板安装，在工作锚外侧15—25mm处安装工具锚（可重复使用锚具）；

（4）将预应力筋按孔洞凿开顺序分批对称切割。

为了确保截断后预应力损失在有效控制范围内，施工前，做了锚固后截断试验，收集相关参数以指导施工。先通过对模型试验检测和现场测试提供拆除过程中预应力的变化数据，以该变化数据作为控制预应力筋（预应力钢绞线）再锚固、截断时预应力变化的参考；所述变化数据包括钢筋回缩量、预应力损失、柱倾斜量、楼板挠度及应变；为设计单位的计算复核提供参数，也为后续正式拆除工作提供施工监控的数据。

模型试验是施工前做的，主要用于指导施工，而现场检测是通过现场测量截断钢绞线的回缩量、结构变形观测点测量等技术参数收集、来确定保留部分的结构安全性。

其中，步骤（1）所述欲拆除部位端部自密实砼加固中端部加固梁与拆除部分的结构柱、梁和楼板间采用本领域常用的化学植筋方式连接锚固；所述植筋植于结构柱、梁的箍筋内侧以及楼板、剪力墙的分布筋内侧。步骤（1）中所述分批凿孔的过程为：先根据楼面设计要求，在建筑保留部分与欲拆除部分之间楼板的原预应力筋重新锚固处标记预凿矩形孔洞位置；然后用扫描仪将预应力筋和钢筋位置标记；再分批凿孔，找出预应力筋，凿孔洞时要分层凿除砼。分批凿孔包括分两批开孔和分三批开孔；所述分两批开孔是先以结构柱中心线为基准凿开长度为900mm，宽度为300mm的A孔洞，然后分别沿A孔洞两侧凿开长度为500mm，宽度为300mm的B孔洞；所述分三批开孔是先以两根结构柱之间的中心线为基准凿开长度为900mm，宽度为300mm的C孔洞，然后分别沿C孔洞两侧凿开长度为700mm，宽度为300mm的D孔洞，再沿D孔洞一侧凿开长度为700mm，宽度为300mm的E孔洞；当工作锚安装好后再按上述顺序分别将A、B、C、D和E孔洞拓宽至800mm。

所述步骤（2）中安装梳形钢板的具体过程包括：

（1）直接对楼板毛面进行打磨，去掉1—2mm厚的表层，压缩除去粉尘，待完全干燥后用丙酮檫试干净，作为粘贴面；用喷砂、砂布或平砂轮打磨梳形钢板，直至出现金属光泽；

（2）将胶结材料同时涂抹在经上述步骤处理好的粘贴面和梳形钢板表面，涂抹胶结材料时先用少量胶结材料在粘贴面来回刮抹数遍，再添抹至胶结材料厚度≤6mm,然后将梳形钢板贴于预定位置，用铁锤沿粘贴面轻轻敲击梳形钢板；

（3）梳形钢板粘好后立即用卡具或支撑固定并挤压，使胶结材料刚好从梳形钢板边缘挤出。

其中，所述胶结材料为市售的建筑胶结材料，具体来说，是A、B组分改性的环氧树脂类结构胶。

所述既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法中的步骤（3）是将工作锚套在预应力筋上并将该工作锚一端紧贴梳形钢板，螺栓初拧后敲打工作锚及其夹片，使工作锚与梳形钢板紧密相连，再反复拧紧螺栓确保其扭矩达标后安装副螺母；待工作锚安装好后，在其另一端外20mm处安装工具锚，所述工具锚同样套在预应力筋上；

所述既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法中的步骤（4）中切断预应力筋前，对锚具的螺栓紧固程度进行复查，检查其螺母是否松动，如有松动，要拧紧螺母，只有其紧固力达到要求时，才能切断预应力筋；切断预应力筋时，为减小预应力筋突然断开的冲击效应，每束预应力筋七丝分七次切断，第一次切割时切断点与工具锚的距离≥600mm；切断每一根预应力筋时控制其回缩量≤1.2mm，若回缩量大于1.2mm则重新张拉预应力筋，每根预应力筋的张拉力控制在140—145KN，补张拉量控制在1.5mm—2.5mm，优选地，每根预应力筋的张拉力控制在144KN，补张拉量控制在2mm；钢绞线在楼板中的位置要找准；钢绞线的可靠重锚是关键，特制的开口锚具及支承面要可靠；钢绞线的截断要分批、有序、缓慢，避免突然释放应力。 

另外，所述方法还包括在切割预应力筋后将工具锚埋入边梁砼中的步骤，防止锚具生锈。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果为：

本发明方法的整体工艺流程包括模型试验、部位端部及楼板开孔、梳形钢板安装、锚具安装和预应力筋截断。本发明方法采用拆除前将无粘结预应力筋在楼面的保留部分边缘端再锚固后截断的施工方法，确保了截断后保留部分无粘结预应力筋中预应力的有效性和整体结构的安全性。为了既有结构保留部分的无粘结预应力筋的预应力损失在可控范围内，本发明方法采用实验研发的工作锚和工具锚具组成的组合锚具对保留部分的预应力筋进行重锚固后将待拆除部分的预应力筋截断。通过监测、补张等措施，使保留部分的预应力筋的预应力满足承载力要求。实践证明对无粘结预应力结构的冗余部分进行拆除中，采用该技术能够确保未拆除结构预应力损失较少，保障未拆结构的安全性。技术成熟，技术含量高，技术进步带来的经济和社会效益明显。核心技术为国内首创，为今后类似工程施工提供了宝贵的经验和数据。

附图说明

图1为结构柱的梁支座处植筋施工平面图；

图2为结构柱植筋施工平面图；

图3为结构柱植筋施工侧视图；

图4为长沙汇源大厦拆除施工平面图；图4中的是心黑圈表示结构柱；

图5为图4中C、H轴处凿孔施工放大图；

图6为图4中E、F轴处凿孔施工放大图；

图7为施工中预应力筋切断点平面示意图；

图8为施工中预应力筋与梳形钢板位置关系图；

图9为梳形钢板结构图；图9中L根据每次板面矩形凿孔内预应力筋分布宽度确定，L1根据每次板面矩形凿孔内预应力筋间距确定，h根据每次板面矩形凿孔内预应力筋至板面距离确定。

图中：1—17表示长沙汇源大厦拆除实验中拆除施工平面中的拆除标识线；18、结构柱；19、结构柱中心线；20、预应力筋；21、楼板；22、A孔洞；23、B孔洞；24、C孔洞；25、D孔洞；26、E孔洞；27、两根结构柱之间的中心线；28、工具锚；29、工作锚；30、切断点；31、胶结材料；32、梳形钢板；OA、A、B、C、D、E、F和H表示长沙汇源大厦拆除拆除施工平面中的轴线。

具体实施方式

实施例1

以长沙汇源大厦为例，拆除标识线14以西为拆除部分；所述既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋20（以下简称“钢绞线”）重锚及截断施工方法，包括如下步骤：

（1）模型及现场试验检测

通过对模型试验检测和现场测试提供拆除过程中预应力的变化数据为设计单位的计算复核提供参数，也为后续正式拆除工作提供施工监控的数据。

先进行钢筋回缩量及预应力损失的测量，同时对反映结构安全的柱倾斜量、楼板挠度及应变进行监控。采用加设穿心式测力传感器及千斤顶再张拉的方式，通过回缩量控制来测试结构的原存预应力及钢绞线再锚固、截断后的最终预应力，由此推断按目前的再锚固、截断钢绞线方式所产生的预应力损失能否满足设计规定的要求。此处“设计规定的要求”是指在截断过程中，原预应力钢绞线的回缩量控制在1.2mm以内，

试验将钢绞线拉到锚具不受力时，此时测力器上的力即为锚具承担的钢绞线的最终预应力；将钢绞线张拉到原长（即截断前的长度），认为此时的预应力即为结构原存的预应力。通过钢绞线的回缩量可以间接说明钢绞线应力的变化。试验和监测表明，钢绞线长度变化为0.7mm时，钢绞线上的力变化了3kN。钢绞线长度变化0.1mm，相应的钢绞线上的力变化为0.3～0.4kN。只要有效控制预应力筋再锚固、截断时的预应力变化，在截断过程中，原预应力筋的回缩量控制在1.2mm以内，结构的性能不会发生大的改变。

（2）主体结构端部加固及开孔

本工程边跨锚固端加固梁与结构柱18、梁、楼板连接锚固采用化学植筋方式，施工图见图1至图3：

其中，端部植筋位置：对梁、柱植于箍筋内侧，对板、剪力墙值于分布筋内侧。（根据混凝土结构可知，柱、梁的箍筋和剪力墙的分布筋的外侧只有3cm左右厚度的混凝土保护层，植于内侧才能形成钢筋混凝土结构）。

锚固胶配制：采用专业公司生产的合格产品，严格按照使用说明书的要求配制使用。

端部加固梁采用C40自密实砼。

楼板开孔及梳形钢板安装

楼板按设计要求分批开孔：待边跨锚固端加固梁砼强度达100%后，首先在楼面上根据设计要求在建筑保留部分与欲拆除部分之间楼板的原预应力筋重新锚固处将孔洞A、B、C、D、E位置标记出来，再采用扫描仪将预应力筋、钢筋位置扫描标记；然后如图4至图6所示，在标好拆除标示线1—17和轴线A至H的拆除平面上，C、H轴分两批开孔，即，先以结构柱中心线19为基准凿开长度为900mm，宽度为300mm的A孔洞22，然后分别沿A孔洞22两侧凿开长度为500mm，宽度为300mm的B孔洞23；E、F轴分三批开孔，即，先以两根结构柱之间的中心线27为基准凿开长度为900mm，宽度为300mm的C孔洞24，然后分别沿C孔洞24两侧凿开长度为700mm，宽度为300mm的D孔洞25，再沿D孔洞25一侧凿开长度为700mm，宽度为300mm的E孔洞26；凿孔洞时必须分层凿除砼，找出钢绞线，严禁凿除砼时破坏钢绞线，待孔洞按300mm成形后将安装梳子钢板位置精凿。待待工作锚安装好后再按上述顺序分别将A、B、C、D和E孔洞拓宽至800mm。

（3）梳形钢板（厚度为12mm）的安装

将梳形钢板32从上向下套住预应力筋20，用胶结材料31将精凿出的原混凝土楼板毛面抹平并将梳形钢板32粘贴牢固,常温5℃—25℃需待3天以后（即待楼板21与钢板间的胶结材料达到强度）再用工作锚29将孔洞中的预应力筋锚固好后，梳形钢板32安装必须与预应力筋20垂直。

梳形钢板安装要点如下：

1）胶结材料31系A、B两组分改性环氧树脂类结构胶，符合规范、标准A级胶要求，通过国家标准90天湿热老化性能试验。

2）胶结材料强度高，试验强度达到c80，特别是钢-砼粘结抗剪强度高。固化条件宽松，可在常温接触压力下固化。

3）对于砼粘结表面先直接对粘合面进行打磨，去掉1-2mm厚表层，用压缩除去粉尘，待完全干燥后用丙酮檫试干净。对钢板可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽。

4）胶结材料需现场按照说明书的要求按比例混合均匀配置，配胶必须称量，随配随用，搅拌必须均匀。

5） 胶结材料配置好后，用抹刀同时涂抹在已处理好的砼粘合面和钢板表面，为使胶能充分浸润、渗透、扩散、粘附于粘合面，宜先用少量胶于粘合面来回刮抹数遍，再添抹至所需厚度（6mm以内）,然后将钢板贴于预定位置。钢板粘贴后，用铁锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实。

6）钢板粘好后立即用卡具、支撑等固定，并适当加压，以使胶粘剂刚好从钢板边缘挤出为度。

7）胶结材料在常温接触压力下固化，施工后应立即固化，固化期间避免扰动。

（4）锚具安装

梳形钢板32粘贴牢固达到强度后先将工作锚29一端贴紧梳形钢板，螺栓初拧后用锤子敲打工作锚29及其夹片，使之与梳形钢板32紧密相连，再反复拧紧螺栓确保其扭矩达设计要求后安副螺母，工作锚29每螺栓的螺母要求为2个，工作锚29安装好后在距离其另一端20mm左右安装2个工具锚28，将原楼板21凿开的300mm宽的洞加凿至800mm宽。

（5）无粘结预应力筋切断

钢绞线按孔洞A、B和C、D、E顺序分批对称切断，分批对称切断将预应力分批分散传递，切断预应力钢绞前，必须对锚具的螺栓紧固程度进行复查，检查其螺母是否松动，如有松动，要拧紧螺母，只有其紧固力达到要求时，才能切断预应力筋，切断预应力筋时，为减小钢绞线突然断开的冲击效应，每根钢绞线七丝分七次切断，不能将七丝一次切断。为方便补张拉时千斤顶能握住钢绞线，钢绞线第一次切断点30离工工具锚不小于600mm。待钢绞线回缩量测量能满足设计要求时再次将其切断至设计位置。

（6）钢绞线回缩量的测量与记录

钢绞线切断前在工具锚28安装百分表和采用游标卡尺测量工具锚28与工作锚29之间的距离，切断后读数与测量，求出其差值得到钢绞线切断回缩量，并将每根钢绞线编号作好原始记录。

（7）补张拉

切断每一根钢绞线时，要测量和记录钢绞线的回缩量。若钢绞线回缩量大于1.2mm，需重新张拉预应力筋，每根钢绞线的张拉力控制在144KN，补张拉伸长量一般控制在2 mm为最佳。

（8）封锚

无粘结预应力再锚固锚具保护：先在已凿开200mm宽锚具区域内的加固梁顶部采用化学植筋方法将原设计的反边箍筋锚固，并绑扎好反边梁支模浇灌砼将工具锚29埋入砼中。

拆除过程中，通过适时监控，监控结果表明，各测点的垂直度偏差、保留结构的预应力损失量等在设计容许的范围之内，保证了切断无粘结预应力筋时原无粘结预应力筋中预应力的有效性和整体结构的安全，未拆除部分结构是安全的。 

Claims (10)

1.一种既有建筑部分拆除中无粘结预应力筋重锚及截断施工方法，包括如下步骤：

（1）在建筑主体结构保留部分与拟拆除部分之间的截断部位的端部采用自密实砼加固，当砼强度达到100%后开始对楼板分批凿出孔洞，找出预应力筋； 

（2）根据孔洞中预应力筋的根数及间距制作梳形钢板，用胶结材料将凿孔时形成的楼板毛面抹平，然后将梳形钢板与抹平后的楼板毛面粘贴牢固；梳形钢板与预应力筋垂直，预应力筋卡在梳形钢板的齿槽中；

（3）将工作锚套在预应力筋上并紧贴梳形钢板安装，在工作锚外侧15—25mm处安装工具锚；

（4）将预应力筋按孔洞凿开顺序分批对称切割。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述欲拆除部位端部自密实砼加固中端部加固梁与拆除部分的结构柱、梁和楼板间采用化学植筋方式连接锚固；所述植筋植于结构柱、梁的箍筋内侧以及楼板、剪力墙的分布筋内侧。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述分批凿出孔洞的过程为：先根据楼面设计要求，在建筑保留部分与欲拆除部分之间楼板的原预应力筋重新锚固处标记预凿矩形孔洞位置；然后用扫描仪将预应力筋和钢筋位置标记；再分批凿孔，找出预应力筋，凿孔洞时分层凿除砼。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述分批凿出孔洞包括分两批开孔和分三批开孔；所述分两批开孔是先以结构柱中心线为基准凿开长度为900mm，宽度为300mm的A孔洞，然后分别沿A孔洞两侧凿开长度为500mm，宽度为300mm的B孔洞；所述分三批开孔是先以两根结构柱之间的中心线为基准凿开长度为900mm，宽度为300mm的C孔洞，然后分别沿C孔洞两侧凿开长度为700mm，宽度为300mm的D孔洞，再沿D孔洞一侧凿开长度为700mm，宽度为300mm的E孔洞；当工作锚安装好后再按上述顺序分别将A、B、C、D和E孔洞拓宽至800mm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中安装梳形钢板的具体过程包括：

（1）直接对楼板毛面进行打磨，去掉1—2mm厚的表层，压缩除去粉尘，待完全干燥后用丙酮檫试干净，作为粘贴面；用喷砂、砂布或平砂轮打磨梳形钢板，直至出现金属光泽；

（2）将胶结材料同时涂抹在经上述步骤处理好的粘贴面和梳形钢板表面，涂抹胶结材料时先用少量胶结材料在粘贴面来回刮抹数遍，再添抹至胶结材料厚度≤6mm,然后将梳形钢板贴于预定位置；

（3）梳形钢板粘好后立即用卡具或支撑固定并挤压，使胶结材料刚好从梳形钢板边缘挤出。

6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述胶结材料为A、B组分改性的环氧树脂类结构胶。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）是将工作锚套在预应力筋上并紧贴梳形钢板，螺栓初拧后敲打工作锚及其夹片，使工作锚与梳形钢板紧密相连，再反复拧紧螺栓确保其扭矩达标后安装副螺母；待工作锚安装好后，在其外侧20mm处安装工具锚。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中切断预应力筋前，对锚具的螺栓紧固程度进行复查；切断预应力筋时，为减小预应力筋突然断开的冲击效应，每束预应力筋七丝分七次切断，第一次切割时切断点与工具锚的距离≥600mm；切断每一根预应力筋时控制其回缩量≤1.2mm，若回缩量大于1.2mm则重新张拉预应力筋，每根预应力筋的张拉力控制在140—145KN，补张拉量控制在1.5mm—2.5mm。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，每根预应力筋的张拉力控制在144KN，补张拉量控制在2mm。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在切割预应力筋后将工具锚埋入边梁砼中的步骤。

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