高層建筑地下核心筒－剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量問題分析與加固處理

　摘要：本文結(jié)合工程實例，詳細(xì)闡述了某高層建筑地下核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)施工存在的主要質(zhì)量問題和工程質(zhì)量檢測，分析了產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因；提出合理有效的補(bǔ)強(qiáng)加固處理方案，并對其結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固處理施工及處理效果進(jìn)行了評價和總結(jié)。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑；核心筒-剪力墻結(jié)構(gòu)；施工質(zhì)量問題；加固處理
　　
　　1工程概況

　　湖南某高層建筑為一幢三十二層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心簡結(jié)構(gòu)，按7度抗震設(shè)防，框架抗震等級為二級，剪力墻抗震等級為二級。該工程總建筑面積為50000m2，設(shè)三層地下室，四層裙房，總建筑高度為99.4m。地下室為停車庫，裙房為商業(yè)用房，五層以上為寫字樓。建筑物地下室平面簡圖如圖1所示。該建筑物柱網(wǎng)跨度大，雙核心簡集中布置，簡體剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件。
　　
　　2工程施工存在的主要質(zhì)量問題與質(zhì)量檢測

　　2.1主要質(zhì)量問題

　　該工程地下三層核心筒剪力墻設(shè)計混凝土等級為C50，混凝土澆筑施工后，按規(guī)范規(guī)定的拆模時間（中途進(jìn)行測溫，內(nèi)外溫差相等時）開始拆模。在拆模的過程中，發(fā)現(xiàn)筒體墻多處出現(xiàn)蜂窩、部分露筋和墻體裂縫等多種質(zhì)量問題。本次質(zhì)量問題主要發(fā)生在主樓部分的地下三層?xùn)|、西兩個核心簡體剪力墻上，在墻體轉(zhuǎn)角的暗柱、門洞暗柱、暗梁筋密集區(qū)以下。從檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：蜂窩面積較大，且露筋較多。根據(jù)建筑工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)，各項指標(biāo)均超過標(biāo)準(zhǔn)允許值，對整體結(jié)構(gòu)承載力造成較大影響。

　　2.2工程檢測

　　為了查清問題，及時處理，消除隱患，決定對筒體混凝土進(jìn)行全面回彈，必要時進(jìn)行抽芯，查出混凝土的實際強(qiáng)度。由于《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-29）能查到的最大強(qiáng)度換算值為49MPa，且地下室因連日陰雨，墻體潮濕，故筒體（混凝土C50）回彈檢測意義不大，且數(shù)據(jù)離散性也大。最后決定采用鉆芯法對核心筒混凝土進(jìn)行檢測，以進(jìn)行區(qū)域強(qiáng)度評價。 [Page]
　　
　　
　　檢測單位對核心筒剪力墻共鉆芯取樣57處，其中東筒鉆芯30處，西筒27處。檢測結(jié)果核心筒混凝土最大換算強(qiáng)度為66MPa，最小換算強(qiáng)度為21MPa，強(qiáng)度變化較大，達(dá)不到設(shè)計要求。東、西核心筒混凝土檢測換算強(qiáng)度區(qū)域代表強(qiáng)度分別詳見表1和表2。

　　3施工質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因分析

　　認(rèn)真分析這次施工發(fā)生重大質(zhì)量問題的原因，認(rèn)為主要如下：

　　3.1人員狀況：現(xiàn)場管理干部素質(zhì)差，組織和管理水平較差，沒有與各有關(guān)管理人員和施工操作員有效溝通。施工技術(shù)人員力量薄弱，責(zé)任不明確。工人素質(zhì)低，混凝土澆筑工未經(jīng)培訓(xùn)，沒有以往類似工程施工經(jīng)驗。

　　3.2技術(shù)原因：未按規(guī)范施工，質(zhì)量保證體系不健全，技術(shù)措施不落實，管理人員沒有將施工方案里的技術(shù)措施向施工人員交底，工序交接沒有記錄，沒有交底?；炷翝仓椒ú粚?，一次澆筑超高未設(shè)溜槽或串筒，致使混凝土在澆筑時出現(xiàn)離析現(xiàn)象，混凝土澆筑時又振搗不足，致使混凝土出現(xiàn)石子與砂漿不分離，石子多的地方出現(xiàn)蜂窩、孔洞，砂漿多的地方強(qiáng)度不足，混凝土體開裂。

　　3.3設(shè)備狀況：運送混凝土的車輛不足，致使?jié)仓r不能連續(xù)施工，施工縫又沒能進(jìn)行必要的處理；經(jīng)常出現(xiàn)混凝土輸送泵堵管，維修不及時；振動棒等振動器材質(zhì)量不穩(wěn)定且數(shù)量不足，振動器材經(jīng)常壞或轉(zhuǎn)動無力，無法使用。 [Page]

　　4核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算分析與論證

　　甲方委托設(shè)計單位對該質(zhì)量事故進(jìn)行計算分析并提出加固補(bǔ)強(qiáng)處理方案，確保其承載能力能滿足建筑物的安全及使用要求?，F(xiàn)將計算分析過程簡述如下。

　　4.1核心筒主要是抗側(cè)力構(gòu)件，在框一剪（或框筒）結(jié)構(gòu)中剪力墻對結(jié)構(gòu)物的位移起控制作用，結(jié)構(gòu)變位取決于構(gòu)件總體剛度ECJ，設(shè)計中地下三層混凝土強(qiáng)度等級為C50，當(dāng)實際混凝土強(qiáng)度為C40時，其混凝土彈性模量EC的比值為Ec40/Ec80=3.25×104/3.45×101=0.94。在墻體截面不變（即J不變）時，墻體剛度僅降低6%，沒有引起剛度突變。從計算分析中得知，不管在風(fēng)荷載還是地震荷載作用下，底層的層作用力較小，層間位移角小于1/12000，故混凝土的E值變化對底層層間位移角也幾乎無影響。對整體結(jié)構(gòu)而言，因其它樓層剛度不變，故頂點位移變化很小，全樓最大層間位移變化甚微，建筑物位移受到影響很小。

　　4.2一般核心筒是個軸壓比較小的構(gòu)件，經(jīng)計算當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級在C35～C50之間變化時，本工程核心筒各墻肢軸壓比最大值為0.66～0.50范圍內(nèi)，主要承受抗側(cè)力的核心筒四周外壁軸壓比均小于0.60，混凝土的延性仍能得到保證。

　　4.3軸壓比的變化是因混凝土強(qiáng)度等級變化引起的，也就是說構(gòu)件軸壓力幾乎沒有變化。當(dāng)核心筒混凝土強(qiáng)度等級按C40計算時，該層各構(gòu)件內(nèi)力略有變化，電算分析結(jié)果顯示，柱軸壓比影響不大，柱子配筋仍按構(gòu)造要求配置；僅核心筒四周外壁墻體各段內(nèi)力在需要配筋計算的范圍內(nèi)，其余各墻肢（段）按構(gòu)造要求配筋，暗柱配筋為1.2%Ac，墻體水平筋配筋率為0.25%。本工程實際配筋暗柱多1.2%Ac，墻體水平筋配筋率為：墻厚500為0.536%，墻厚250為0.6%，墻厚200為0.565%，均遠(yuǎn)大于計算值。

　　4.4在計算分析中，并未考慮地下室外壁的剛度貢獻(xiàn)，其實地下室外壁剛度還是相當(dāng)大的，對結(jié)構(gòu)的變位帶來有利影響。本工程三層地下室埋深較大，塔樓采用大直徑人工挖孔樁，地下室側(cè)壁外回填土施工控制比較嚴(yán)格，密實度達(dá)到0.95以上，可以認(rèn)為地下室周圍有比較可靠的側(cè)限，地下室三層及大直徑樁可以祈禱固定端嵌固作用。實際上建筑物水平力進(jìn)入地面后，已逐漸衰減，地下三層水平力大大減少，地下三層的抗震等級可以降低，實際設(shè)計配筋對抵抗水平力有足夠保證。

　　綜合上述分析可知，由于施工質(zhì)量造成核心筒混凝土強(qiáng)度等級在不低于C40的情況下，不影響其承載力，結(jié)構(gòu)變位及配筋。因此，不需作整體加固補(bǔ)強(qiáng)措施，僅需對施工中出現(xiàn)的麻面、蜂窩、孔洞等導(dǎo)致混凝土等級降低太多的部位進(jìn)行局部加固補(bǔ)強(qiáng)。
　　
　　5結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)與加固處理施工

　　5.1缺陷部位補(bǔ)強(qiáng)處理

　　裂縫：清理墻基面的污垢、松散物體、刷洗干凈，用改性環(huán)氧化學(xué)灌漿液對所以裂縫進(jìn)行封閉補(bǔ)強(qiáng)。麻面：用鋼絲刷清理墻面浮漿，并沖洗干凈，充分濕潤，用1：2水泥沙漿抹壓平整。

　　蜂窩：鑿除墻面浮漿浮石，并洗刷干凈，充分濕潤，用1：2水泥砂漿抹壓平整。

　　孔洞：將孔洞處不密實的混凝土和突出的石子顆粒鑿除，直至無空隙為止，要鑿成斜形，避免死角，已銹蝕的鋼筋應(yīng)除銹。再將鑿好的孔洞用水沖洗，清刷干凈，充分濕潤24小時后，刷水泥漿一道，用C50微膨脹細(xì)石混凝土澆灌，細(xì)石混凝土的水灰比控制在0.5以內(nèi)，采用小振搗棒仔細(xì)振搗密實，混凝土澆灌應(yīng)超高超寬澆灌，拆模后將多余混凝土鑿除，或采用噴射混凝土施工。
　　

　　露筋：將外露鋼筋上的混凝土殘渣、浮漿浮石清除，用鋼絲刷刷除銹皮。

　　5.2東、西核心筒剪力墻加固處理 [Page]

　　由于混凝土強(qiáng)度等級不同程度低于設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級C50的要求（見表1、表2），故需進(jìn)行加固處理。本設(shè)計采取的補(bǔ)強(qiáng)加固措施，是結(jié)合實測混凝土缺陷處及強(qiáng)度較弱（小于C40）處將筒體剪力墻鑿成多條豎向加強(qiáng)帶，加強(qiáng)帶采用微膨脹混凝土，強(qiáng)度等級為C50，加強(qiáng)帶鑿斷面要清刷干凈，并充分濕潤12h。澆混凝土前，要刷一道水泥漿，混凝土要振搗密實。加強(qiáng)帶的具體位置要求見圖2，在層頂處設(shè)一道加強(qiáng)暗圈梁，以形成整體加強(qiáng)。

　　5.3施工要求

　　5.3.1所有缺陷定義劃分，應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑安裝工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行劃分，分別采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

　　5.3.2所有已銹鋼筋均應(yīng)除銹，當(dāng)鋼筋截面銹蝕削弱≥10%（面積比）時，應(yīng)綁條焊加強(qiáng)。

　　5.3.3所以修補(bǔ)部位的水泥砂漿及細(xì)石混凝土均應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)，確保砂漿及混凝土強(qiáng)度。

　　5.3.4缺陷補(bǔ)強(qiáng)及加強(qiáng)帶位置、范圍，放線后要經(jīng)有關(guān)單位核實后方可鑿打。

　　5.3.5在缺陷補(bǔ)強(qiáng)時，鑿除浮漿、浮石、除銹清刷工作完成后，應(yīng)通知建設(shè)、質(zhì)檢、監(jiān)理、設(shè)計檢查滿足設(shè)計要求后，再做下步工作。

　　5.3.6混凝土鑿打，不能采用大錘大力撞打。應(yīng)采用鋼釬鑿打，不得損傷旁邊的混凝土，不得打斷鋼筋。
　　
　　6加固處理效果評價

　　按照上述要求補(bǔ)強(qiáng)、加固后，確認(rèn)整體混凝土的強(qiáng)度等級可達(dá)C40。經(jīng)計算復(fù)核：建筑物層間位移及頂點位移滿足規(guī)范限值要求；筒體剪力墻軸壓比均小于0.60，滿足設(shè)計要求，剪力墻仍保證一定的延性，剪壓比控制在規(guī)范范圍內(nèi)；筒體剪力墻的配筋按原設(shè)計滿足要求，承載力滿足使用要求，建筑物安全、可靠。對新補(bǔ)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行超聲一回彈綜合法檢測和新舊混凝土結(jié)合面超聲法檢測，按檢測結(jié)果評定修補(bǔ)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度代表值為48MPa，相當(dāng)于C49實際強(qiáng)度水平，具95%保證率。為設(shè)計強(qiáng)度等級（C50）的97.8%，滿足設(shè)計要求。修補(bǔ)構(gòu)件混凝土內(nèi)部密實度情況良好，無明顯蜂窩、孔洞及脫空等缺陷，新舊混凝土結(jié)合正常。
　　
　　7結(jié)語

　　綜上所述，通常地下室核心筒（剪力墻）是一個軸壓比較小的構(gòu)件，且地下室承擔(dān)的水平力由地面向下逐漸衰減，地下室剪力墻抗震等級可以降低，對該類構(gòu)件的發(fā)生質(zhì)量問題時不需作整體加固補(bǔ)強(qiáng)措施，只需對缺陷部位進(jìn)行局部加固補(bǔ)強(qiáng)，即可滿足結(jié)構(gòu)抗震承載力要求。
　　
　　參考文獻(xiàn)：

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