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结构改造施工方案

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2020年4月19日
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结构改造施工方案
南昌深国投商业中心当前施工至四层梁板，局部位置施工至五层梁板，应嘉德公司及甲方要求，设计图纸做了相应的设计修改，致使原已经施工好的基础至四层梁板部分涉及到砼的凿打、植筋以及碳纤维加固等改造工程。对此根据JIA—建施、结施修改图做以下具体介绍。
一、概况
该改造工程根据JIA—建施、结施修改图，具体修改内容为：1、5-7/K-J轴地下室底板原自动扶梯基础修改；2、3#货梯移位到消防水池并植筋做柱伸上来，一层至三层楼板需凿打混凝土，原位置需封板涉及到植筋；3、原预留的与江信接口的地下室外墙留洞，现需植筋做外挡墙；4、新增加自动扶梯处地下室底板及顶板需凿打混凝土，另外2-3层涉及到楼梁板柱的凿打及钢筋植筋、碳纤维加固；5、17/F-K，K/16-17新增加柱及柱截面加大，设计到打凿砼及植筋；6、地下室顶板至四层原自动扶梯加宽加大需凿打混凝土，并植筋及碳纤维加固；7、地下室顶板至四层3轴预留洞口加多改小需植筋；8、2#楼梯原部位需凿打掉，新移位位置需凿打楼梁板并植筋；9、一层1/G，E-F/17，F-G/15-16新增加梁需凿打楼板并植筋；10、一至四层1/B处及一层11-16/A—B处需进行碳纤维加固。11、新增加一卸货平台，该部位设计到植筋及碳纤维加固。具体结构改造部位详见各楼层结施图。
工程特点：该工程为结构改造工程，大部分为原结构将砼凿掉及新增加梁、板、柱，均没有预留钢筋，故该部分施工时主要涉及植筋问题；对新增加卸货平台部位及新增自动扶梯部位主要涉及到碳纤维加固。
施工时与原结施图配合施工，具体要求不明确的需参见原结构设计总说明。

二、结构改造
该结构改造以前涉及到对原搭设的脚手架进行拆除，对新增加自动扶梯范围的钢管脚手架需全部进行拆除并重新搭设，具体拆除和搭设范围详见结构改造图。
1、混凝土的凿打
改造工程施工前，根据设计图纸要求测放柱、梁、板尺寸线，并注明应该凿打掉部位，然后搭设凿打砼需用的满堂脚手架和脚手板，在每层改建部位四周搭设防护脚手架和满挂安全网，以防碎石飞溅伤人。
凿打方法：采用电动风镐凿打和人工配合进行凿打，对凿打后成悬挑状的梁板，在凿打混凝土之前应搭好顶撑架体。施工顺序：考虑该工程主体结构未封顶，且大部分模板还没有进行拆除，但考虑整个工程的施工进度，修改面积较小部位的改造工程需随主体结构同步进行，故宜从下至上逐层凿打和清运；而对2#楼梯、3#货梯及新增加自动扶梯部位板扩大的改造工程宜从上至下逐层凿打和清运。每层先打掉楼板砼，后凿掉梁砼，砼打完后、再切割梁板钢筋。凿下废碴采用人工水平运输和塔吊垂直运输，运到甲方指定地点。
2、植筋工程及钢筋工程：
（1）、加固部分梁纵筋（包括腰筋）、板筋及新增加柱筋（包括箍筋）均要求植筋胶在原砼上植筋。梁纵筋与植筋面连接采用机械连接（锥螺纹连接），Φ16以下钢筋采用电弧焊连接。柱竖向筋采用电渣压力焊焊接。
（2）、原结构为中跨梁现改为边跨梁处（包括框架梁和非框架梁），当梁纵筋不能满足《03G101—1》的锚固长度时，可另加一根钢筋将上、下纵筋焊接在一起。（见示意图）

焊接

（3）、原结构为连续梁的，现改为端跨梁和悬挑梁的，需多凿打混凝土（一个锚固长度+10d），并重新下该增加部分钢筋（锚固长度加多凿混凝土长度）满足锚固要求与原设计的钢筋焊接，以满足设计及规范要求。
（4）、植梁、板、柱筋时，钢筋预留长度应满足要求。其钢筋接头应在规范允许范围之内，梁筋第一根从砼表面算预留1000㎜，相邻钢筋预留1875㎜，保证钢筋接头面积百分率不大于50%。柱子钢筋预留长度应大于700㎜，相邻的应大于700㎜+35d，同样保证钢筋接头面积不大于50%，板筋面筋采用焊接，底筋采用植筋，其接头连接区段长度应大于500㎜，其接头率应控制在50%以内。
（5）、对于跨度较小的梁、板采用一次植筋到位，不再采用机械连接或焊接连接。
（6）、植筋与原梁钢筋相碰时，植筋应往下植，见示意图。具体的植筋做法参见JIA-结施图中的结构大样图。

原梁筋 原梁筋 植筋

植筋

（7）、钢筋工程具体参见《施工组织设计》。当每一区段修改部位的老砼从上至下全部打凿干净并清运完毕后，应重新测放修改后尺寸线，并从下而上搭设植筋用满堂脚手架，由专业公司由下而上进行植筋施工，待植筋胶强度达到设计要求后，方可进行柱、梁筋的焊接（单面焊10d）或搭接绑扎（53d）。主筋焊接接头离老砼面距离必须>500，且同一连接区内接头百分率不大于50%。楼面板钢筋设计要求打毛露出老板筋与新板筋焊接（单面焊10d）。
自下而上逐层绑扎钢筋与安装模板，每层必须经设计、监理、业主检验合格、签字许可后，方可浇筑C35商品砼。
3、模板工程：
该改造工程为大部分为局部改造和结构增加楼板梁，支模及搭架均采用满堂架。具体的支模同高支模施工方案。
4、砼工程
（1）、新老砼相接处原砼表面应凿毛，要求打成麻坑或沟槽，坑或槽深度不小于6㎜。
（2）、采用商品砼，凡加固断面尺寸小于300部分混凝土均采用C35干硬性微膨胀砼；其余均采用C35微膨胀砼；地下室底板混凝土的抗渗等级为S8。
（3）、砼运输采用1# 和2#塔吊将砼吊运至A、K轴外的各层卸料平台上，然后人工推运至浇筑地点，机械振捣密实。砼浇水养护时间不得少于7天，待砼强度达到80%以上后方可拆模。
（4）、砼工程具体施工工艺参见《施工组织设计》。
三、植筋
工艺流程与操作要点
1.工艺流程
钻孔→清孔→孔干燥→孔除尘→钢筋及孔表面处理→配胶→灌胶→插筋→固定养护。
2.操作要点
（1）钻孔
①在钻孔前剔凿掉面层，露出结构基层。
②根据结构修改图或原有结构施工图中了解混凝上结构内钢筋分布情况。
③按设计图纸要求在施工面划定钻孔锚固准确位置、孔径，根据工艺要求一般为钢筋直径d＋4～5mm.开孔深度如下：
钢筋直径 （㎜）
8
10
12
14
16
18
20
22
25
钻孔深度（植筋深度） （㎜）
120
150
180
210
240
270
300
330
380
设计拉拔力 （KN）
≥10
≥18
≥35
≥50
≥65
≥85
≥105
≥125
≥165
④钻孔
根据钢筋直径、钢筋锚固深度要求选定钻头和机械设备。
20mm 以内孔径用冲击钻，20-40mm 间可用手持金刚石钻机，采用静力钻孔机（水钻）打孔。
钻孔按要求一次钻到规定深度。
⑤按施工顺序每钻孔成一定批量后，请甲方、监理验收孔径孔深等，合格后方可进行下一步施工，竖向孔要立即用木塞等将孔堵上临时封闭，以防异物掉人孔内。
（2）孔洞处理
①清除孔内集水，异物等，可采用风机加导管伸人孔内吹净。
②视孔内干燥程度采用自然风干或用加热杆烘干，以不向外排放热气为准。
③用棉丝擦去孔内粉尘，用丙酮清洗孔壁。
（3）钢筋处理
①对于钢筋的锈蚀部分，应用砂纸先打磨除锈，至露出金属光泽为止。
②钢筋锚固部分用丙酮清洗干净，成一定批量后经验收合格，方可使用。
（4）配胶
用于双组分结构胶，严格按使用说明书规定的比例配胶，搅拌均匀，一般在40-60min 时间内使用完毕，水平孔堵孔用胶应有较高的稠度，可在已配好的胶中加入适量水泥或其它规定填料（按使用要求配料）。同样能够采用成品植筋胶，具体由甲方及设计认可采用何种植筋胶。
（5）灌胶
垂直孔可将胶液缓慢细流注入孔中，水平孔须先将胶注入灌浆注浆器中（用塑料薄膜制作），然后注入孔中，孔外溢出粘合剂为最佳状态，灌胶应一次完成。
（6）栽筋
准备好的钢筋插入孔中，放入时缓慢转动钢筋，让孔与钢筋全面粘合，然后用堵孔胶堵口，放入钢筋时要防止气泡发生。
（7）养护
在常温下自然养护，养护期间不应扰动，一般3d 可受力使用。
3、 材料
（1）结构胶是一种以环氧树脂为主体，掺有多种改性辅助剂和填料的高分子聚合材料，一般为双组分材料，混合后搅拌均匀，呈胶稠状，特别适用于钢材与混凝土，钢材与钢材的粘结。
（2）结构胶有多种型号，适用于不同的温湿环境，使用时要根据施工现场及使用环境确定。结构植筋胶应经过建设部科技成果评估，用于生根的结构植筋胶应能在潮湿环境下施工和固化，并能确保钢筋锚固生根的可靠连接。
4、劳动组织及安全
劳动组织
（1）钻孔班
每台钻机配置2～3 人；每工作班配置钻机数及辅助工人数，依据工作面情况、工程量大小、进度要求而定。
（2）植筋班
按每班 4个注胶枪确定
劳动力组织表
序号
项目
劳动力
1
注胶
2人
2
配胶
≥2 人
3
植筋
4人
4
清孔
3人
5
钢筋运输除锈
2人

安全
（1）操作工人必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋，戴护目镜和口罩。
（2）操作架子必须稳固，防止倾倒，作业时必须确保安全施工。
（3）所有机电设备应由专人操作，维修，保养，她人不得私自拆卸。机电设备禁止超载和带病作业，带电维修。操作工人经过专业培训上岗。
（4）采用“三相五线制”配电，必须实行“一机一闸制”。
（5）手动工具使用前专人检查工具的安全性，电线不要张拉过紧，不得扭结和缠绕，不得在水中浸泡，以防漏电。
（6）易燃易爆有毒物品，要专人保管，使用时要严格限量领料，配胶及用丙酮清洗钢筋时注意防火。
5、质量要求
（1）严格按使用说明书使用胶料，计量要准确，按照比例用磅秤称（或做量桶标注），配胶由专人进行，搅拌要均匀，配好胶后要在规定的时间内用完。
（2）钻孔深度、孔径、钢筋处理、配胶等均要依据设计要求及材料、工艺要求进行专人验收，合格后方可进行下步施工。
（3）在施工现场同种环境下做抗拔试验，抗拔力应达到设计要求。
（4）结构胶配料时切忌有水滴入盛胶容器内，容器应清洁。
（5）确保养护质量，保证养护天数。
（6）钢筋植筋施工的验收
①在植筋生根的原件上抽样进行非破坏性抗拔试验，超过设计要求的标准强度值即可，抽样数量按规范或相关标准要求确定。
②主要仪器试验设备：千斤顶，传感器，试验油泵。
四、碳纤维布加固施工
1．工艺流程
基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
2．操作要点。
（1）基底处理
①清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣质混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。
②被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出结构新面，构件基面的混凝上要打磨平整，特别是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥20mm）。
③用吹风机将混凝上表面清理干净并保持干燥。
（2）涂底胶
①按主剂：固化剂的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，电动搅拌器均匀搅拌，根据环境温度决定用量并严格控制使用时间，一般情况下1h 内用完。
②用滚筒刷均匀涂抹于混凝上表面，等胶固化后（以指触干燥为准），再进行下一步施工。
（3）用整平材料找平
①混凝土上表面凹陷部位要用找平树脂填平，尽量减少高度差。
②转角的处理也应用找平树脂将其修补为光滑的圆弧，半径不应小于20㎜。
③待找平材料表面指触干燥时即可进行下一步施工。
（4）粘贴碳纤维布
①按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布。
②调配粘贴材料胶（使用方法同底胶），然后均匀涂抹于所要粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂抹一些。
③粘贴碳纤维布，在确定所贴部位无误后剥去离析纸，用特制的滚子重复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使粘贴材料胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。
④在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹粘贴材料胶，碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm。为便于构件表面砂浆批挡，在最后一层碳纤维片材施工完毕后，趁表面树脂尚未硬化时，在碳纤维片材表面粘贴的树脂刷一道后粘上干燥洁净的中等颗粒石英砂作处理。

碳纤维搭接示意图
⑤碳纤维端部固定用粘贴横向碳纤维固定。
⑥注意施工安全，碳纤维施工完毕后注意保护已粘贴的碳纤维片材，不得在加固构件表面进行钻孔、敲击、切割等工作。
（5）保护
保护层采用M15水泥砂浆，厚度梁为20㎜，板为15㎜
3、材料
碳纤维材料加固修补结构所用材料主要为碳纤维材料与粘贴用树脂。
⑴碳素纤维片材 采用碳素纤维片材
型号 200g/㎡ 300 g/㎡
材料厚度 ≥0.111㎜ ≥0.167㎜
抗拉强度标准值 ≥3400Mpa ≥3400MPa
弹性模量 ≥240000 Mpa ≥240000 Mpa
延伸率 ≥1.7% ≥1.7%
⑵配套树脂类粘贴材料 采用碳纤维粘贴剂
采用碳素纤维片材进行加固修护时，应采用配套树脂类底层树脂、找平树脂、浸渍树脂或粘结树脂。
底层树脂性能指标 ≥2.5 Mpa且大于被加固混凝土抗拉强度的1.2倍
找平树脂性能指标 ≥2.5 Mpa且大于被加固混凝土抗拉强度的1.2倍
浸渍树脂或粘结树脂 ≥2.5 Mpa且大于被加固混凝土抗拉强度的1.2倍
拉伸剪切强度 ≥10 Mpa
拉伸强度 ≥30 Mpa
弯曲强度 ≥40 Mpa
⑶碳素纤维片材和配套树脂类粘贴材料需提供相应匹配性试验报告
4、机具设备
碳纤维加固的机具设备，视现场情况及施工面积和工期要求合理配置。
施工机具统计表
序号
名称
数量
1
混凝土角磨机
根据现场实际需要进行配置
2
吹风机
3
剪刀
4
滚子
5
砧子
6
灌浆设备
5、劳动组织及安全
（1）劳动力组织
视现场工期及施工面积确定班组数，
（2）安全
①裁剪及使用碳纤维布时应尽量远离电源，与高压电线及输电线路要有可靠隔离措施。
②碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射。
③现场施工人员应穿工作服，佩戴口罩和手套，严禁在现场吸烟。
④配制及使用胶的场所必须保持良好的通风。
⑤脚手架要有足够的安全性，高空作业必须配戴安全带。
6、质量要求
（1）验收时必须有碳纤维及其配套胶生产厂家所提供的材料检验证明，验收以国家标准为验收依据。
（2）每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。
（3）现场验收以评定碳纤维布与混凝上之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实的现象应采用针管注胶的方法进行补救，粘结面积若少于90％则判定粘结无效，需重新施工。
（4）对于碳纤维布粘贴面积在100m2 以上的工程为检验其加固效果应与甲方设计协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定及使用要求。
（5）大面积粘贴前需做样板，待有关方面验证后，再大面积施工，为了确保碳纤维布与构件之间的粘结质量，基底处理首先检查要加固的部位本身是否有空鼓现象，再进行表面检查，最后对不符合要求的部位采取相应的措施。
（6）严格控制施工现场的温度和湿度，施工要有可靠的技术措施保证。
五、安全、文明措施：
1、各临边洞口应做好防护工作，禁止从高空抛物。
2、搭设卸料平台时支点严禁设在脚手架上，应固定在室内柱或预埋拉结点上。
3、参见《施工组织设计》相关章节。
施工前应做好各种准备工作，植筋前应事先弹好线，并按要求打凿，工长应做好交底，钢筋、植筋、碳纤维验收应会同甲方、监理认可后方可进入下道工序。整个施工过程严格按照施工规范操作，而且ISO9000— 、ISO14001及OHSMS18001贯穿整个施工过程。