主体结构立柱外包钢加固专项施工方案

结构立柱外包钢加固专项施工方案

***有限公司

二○年二○二月

一、工程概况

**g工程为“十字”换乘车站，周边为居民小区。（周边环境图…，其它情况…）

二、编制依据

1、施工设计图；

2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；

3、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010；

4、《钢结构焊接规范》GB50661-2011；

5、《混凝土强度检验评定标准》（GB/T50107-2010）；

6、《钢结构防火涂料应用技术规范》（CECS24：90）；

7、《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）；

8、《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB500046-2008）；

9、有关施工承包合同及合同附件，建筑监理委托合同。

三、设计概况

内部结构钢筋混凝土底板（梁）、顶板（梁）、中板（梁）及内衬墙(墙内暗柱、梁)为C35；柱混凝土强度等级为C50；底板下素混凝土垫层强度等级为C20，并采用早强混凝土；顶板纵梁、负一层顶板、负二层底板、侧墙的混凝土抗渗等级不小于P8；负三层底板及侧墙的混凝土抗渗等级不小于P10（埋深大于20米时，不小于P10)；后补孔、后浇带采用比原混凝土强度高一级的微膨胀混凝土。其他无特殊说明均为C35混凝土。

主体结构各部尺寸详见下表3-1。

图3-1  J2段负一层平面布置图

图3-2  4/S、5/V轴结构立柱配筋图

四、负一层4/S、5/V轴立柱施工情况

4/S、5/V轴立柱于2017年3月6日浇注，同批次浇注的结构有J2段负一层剩余的11根立柱，本批次13根立柱浇注时间为20：10~21：50，浇注过程中监理及施工单位技术人员全程旁站。

本批次立柱采用泵送施工，砼捣固采用插入式振捣，设计塌落度140±20mm，现场实测塌落度150mm，设计C50砼48方，实浇C50砼48方，现场见证取样标样试件1组、同条件试件1组，砼浇注连续，无突发异常情况。

主体结构验收前质监站监督抽查中发现4/S轴圆柱和5/V方柱回弹强度异常，后委**检测中心采用回弹取芯法进行检测，除4/S和5/V轴立柱芯样强度未达到设计强度，其余均满足设计C50强度要求。重新委托瑞邦检测中心对同一批次13根立柱进行回弹检测，发现除4/S和5/V结构柱回弹强度未达到设计强度外，其余结构柱强度均满足设计要求。现根据检测结果4/S 结构柱强度34.3Mpa，5/V结构柱强度39.6Mpa，强度未达到设计要求，需进行加固。现场检测结果详见附件一。

检测过程照片

原因分析：换乘节点负一层立柱同批次浇注13根，仅4/S和5/V轴立柱强度检测未到达设计要求，其它立柱均能到达设计强度，证明砼材料合格；4/S和5/V轴负一层结构立柱砼浇注过程中，由于立柱配筋较密，很可能存在操作人员振捣不到位现象，且砼浇注完成后，同批次立柱养护时可能存在漏洞，养护不到位，最终导致4/S和5/V轴立柱强度未能达到设计要求。

五、加固分析验算

5.1 J2段负一层4/S轴结构立柱

5.1.1加固分析计算

J2段负一层4/S轴结构立柱（5Z2）圆柱直径1000mm，混凝土设计强度为C50，配筋20Φ28mm，复合箍Φ14mm@100mm；螺旋箍Φ14mm@100mm；轴力N=14500kN，弯矩M=1200kN·m；按七度区二级抗震考虑；现根据检测结果该柱的混凝土强度为34.3Mpa，强度未达到设计要求，需进行加固。

5.1.2柱现有承载力复核

（1）计算相对界限受压区高度ξb, 根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)式6.2.7-1：

（2）计算轴向压力作用点至钢筋合力点距离e:

考虑二阶效应后控制截面的弯矩设计值M为：

；；；

；； 

kN·m

；；

（3）轴压比（根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.3.6节规定：沿柱全高采用复合螺旋箍、螺旋间距不大于100mm、箍筋肢距不大于200mm、直径不小于12mm，轴压比限值可增加0.10）。柱轴压比不满足要求。

（4）配筋计算

由《混凝土结构设计规范》E.0.4-1, E.0.4-2, E.0.4-3并取等号：

上述三式迭代求解可得: 

；；（原有配筋20￠28mm）

可知，按34.3Mpa混凝土强度计算，现有配筋量不满足要求，需进行加固。

5.1.3加固设计计算

根据计算结果，考虑用10mm厚的Q235B的钢板对圆柱进行外包钢加固，根据《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013第8章外包型钢加固法进行计算，加固后钢板承受的内力为： 

；

；

圆柱承受的内力：

；

；

加固后原柱配筋量计算：

上述三式迭代求解可得: 

；；（原有配筋20￠28mm）配筋量满足要求。

，轴压比满足要求。

根据上述计算结果，考虑用10mm厚的Q235B的钢板对圆柱进行外包钢加固，满足要求。

5.2 J2段负一层5/V轴结构立柱

5.2.1加固分析计算

J2段负一层5/V轴结构立柱长1000mm，宽700mm，混凝土设计强度为C50，配筋b边6Φ28，h边8Φ28，复合箍Φ12@100，柱净高4850mm；设计轴力N=11676kN，弯矩M=1134kN·m；按七度区二级抗震考虑；现根据检测结果该柱的混凝土强度为39.6Mpa，强度未达到设计要求，需进行加固。

5.1.2柱现有承载力复核

（1）计算相对界限受压区高度ξb, 根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)式6.2.7-1：

（2）计算轴向压力作用点至钢筋合力点距离e:

考虑二阶效应后控制截面的弯矩设计值M为：

；；

；

；；

； 

kN·m

属于小偏压。

（3）配筋计算：

；

可知，按39.6Mpa混凝土强度计算，现有配筋量不满足要求，需进行加固。

5.1.3加固设计计算

（1）根据《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2013) 第8章外包型钢加固法进行计算，原截面受压较大边纵向钢筋和受压较大肢型钢应力：

（2）计算加固所需角钢的截面面积

选取4L180x12，每边2L180x12，实配面积。

六、施工方案

6.1施工前准备工作

（1）根据用电施工器具的动力电源功率将临时电源引至作业现场。同时准备照明条件，满足暗处、夜间施工需要。现场应有电源和干净水源。

（2）施工设备进场调试，安全防护设备架设。

（3）人员准备：为更好、更快、更安全地完成本工程，我公司将安排安全员1名，电工1名，钢结构安装工3名，灌胶工2名。

（4）清理现场，移走施工区域内的杂物等，对现场人员进行安全交底及技术交底。

（5）对拟加固的柱子进行钢筋探测，并做好钢筋位置标记以免钢板锚栓施工对原柱受力钢筋造成破坏。

（6）材料采购进场，本工程主要材料：10mm厚Q235B钢板、L180x12 Q235B角钢、M16化学锚栓、A级灌钢胶、E43XX焊条等，所有材料必须达到相关规范及设计的标准。

（7）现场周围做好围护及警示标志，保证安全文明施工。

6.2施工工艺流程

1、施工流程

取芯孔封堵→钢筋探测→基面处理→钢件拼装→安制灌浆嘴排气口→封缝→密封检查→配制胶料→压力灌注→封口→检查→表面防护处理（防腐、防火）。

2、施工工艺要求：

（1）清理干净待加固的结构立柱取芯孔污垢，使用高一强度标号的微膨胀混凝土封孔。

（2）包钢施工前，需对柱子进行钢筋位置探测，以防止化学锚栓施工对原柱受力钢筋造成破坏。钢筋探测采用KON-RBL(D+)钢筋探测仪，并用记号笔对钢筋位置进行标记。

（3）基面处理：用角磨机清除原构件表面的尘土、浮浆、污垢、油渍，剔除其风化、剥落、疏松、起砂、蜂窝、麻面、腐蚀等缺陷至露出骨料新面，直至完全露出坚实新结构面。

（4）完成上述毛化处理后，用钢丝刷、毛刷等工具清除原混凝土表面松动的骨料、沙砾、浮渣和粉尘，最后宜用压缩空气和水交替冲洗干净，待打磨工作完成后补加钢筋位置线。

（5）钢件处理：钢材粘接面须进行除锈和粗糙处理，用砂轮磨光机打磨出金属光泽，并用棉丝沾丙酮擦拭干净。 

（6）钢件组装：根据设计要求对钢件进行制作和组装焊接，加固用钢板加工包括切割、展平、矫正、制孔和边缘加工等，其施工过程控制和施工质量检验应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的规定。钢构件安装严格按照设计图纸执行，压力灌胶采用化学锚栓固定钢板，固定时加设钢垫片，使待贴钢板与表面之间留出约2mm的畅通缝隙，以备压注胶液。构件三段圆钢板焊缝错开设置。钢构件焊接焊缝应符合设计及《钢结构焊接规范》GB50661-2011要求。 

（7）封缝：焊缝检验合格后，用封边胶沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距，留出灌胶进胶孔和出气孔，进行封边密封性检查。待密封胶完全固化后，配置灌钢胶。

（8）配胶：灌钢胶配制和使用严格按产品使用说明书的规定进行，拌合胶粘剂时，应采用低速搅拌机充分搅拌。拌好的胶液色泽应均匀，无气泡，并应采取措施防止水、油、灰尘等杂质混入。严禁在室外和尘土飞扬的室内拌和胶液。胶液应在规定的时间内使用完毕，严禁使用超过规定适用期（可操作时间）的胶液。一次配胶量不宜过多，30分钟用完为宜。 

（9）注胶：用气泵和注胶罐进行注胶，注胶时竖向按从下向上的顺序，水平方向按同一方向的顺序，注胶时待下一注胶管（孔）溢出胶为止，依次注胶，直至所有注胶管（孔）均注完。最后一个注胶管（孔）用于出气孔，可不注胶，注胶结束后清理残留胶液。对加压注胶过程应进行实时控制，压力保持稳定，且始终处于设计规定的区间内。当排气孔冒出胶液时应停止加压，并以环氧胶泥堵孔。然后以较低的压力维持10min，方可停止注胶。

（10）检查及补灌：用小锤轻轻敲击钢材表面，从音响判断粘接效果，如有个别空洞声，表明局部不密实，须再次用高压注胶方法补实。 

（11）表面防护：

依据《工业建筑防腐蚀设计规范》，防腐使用环氧漆分底、中、面三次涂刷，每层涂料厚度要均匀、连续完整、无针孔，涂层干膜总厚度不宜小于200um。

钢板表面涂防火涂料，耐火等级为一级，耐火极限为1.0h；依据《钢结构防火涂料应用技术规范》，防火涂料采用超薄型防火材料，涂料粘接强度不小于0.15MPa，涂层厚度不低于5.5mm。

（12）检验和验收：施工前提供灌钢胶及钢材合格证。按《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010中相关规定检查验收。

七、安全文明施工保证措施及制度  

7.1施工机械安全措施

（1）所有机电设备都要满足认证。机械夜间作业必须保证有充足的照明。  

（2）建筑施工、安装所使用的机械要按其技术性能要求正确使用。缺少安全装置或安全装置已失效的机械设备不得使用。  

（3）机械操作人员和配合操作人员，都必须按规定穿戴劳动保护用品，长发不得外露。高空作业必须系安全带，不得穿硬底鞋和拖鞋。严禁酒后作业。 

（4）施工现场施工的各类施工机械，必须一机一闸一漏电，做好接零保护。处在运行和运转中的机械严禁对其进行维修、保养或调整等作业。  

（5）机械和机电使用前应经调试达到运转正常后方可使用。工长和安全员应经常检查与建筑物拉结的可靠性。  

（6）有关切割系统、钻石钻孔机、电锤钻的操作步骤，以及操作时安全注意事项，得依据原厂技术手册指示说明。  

7.2高空作业规定

（1）高空作业衣着要灵便，禁止穿硬底和带钉易滑的鞋，高空作业所用材料要堆放平稳，传递物件禁止抛掷。  

（2）无安全措施禁止在未固定的物件上行走和作业。  

（3）凡高空作业人员必须使用好安全带。 

7.3安全生产教育制度

（1）对于进入工地施工的工人，必须经过安全教育培训，使工人充分了解本工地的安全管理制度以及安全操作规程。

（2）工人入场必须进行安全教育，现场规章制度和遵章守纪教育主要包括：

①现场施工安全基本知识，安全生产制度、规定及安全注意事项；

②本工种的安全技术操作规程，机械设备、电器安全及高处作业安全基本知识；

③防火、防毒、防尘、防爆知识及紧急情况安全处置和安全疏散知识； 

④防护用品标准及防护用具、用品使用的基本知识。

（3）班组安全生产教育由班组长主持进行，本工种岗位安全操作及班组安全制度、纪律教育的主要内容包括：

①本班组作业特点及安全操作规程；

②班组安全活动制度及纪律；

③爱护和正确使用安全防护装置（设施）及个人的劳动保护用品； 

④本岗位易发生事故的部安全因素及其防范对策；

⑤本岗位作业环境及使用机械设备、工具的安全要求。

（4）在工程突击赶任务、工程收尾、施工条件好、季节气候变化的时期进行适时安全教育。

7.4其他安全措施  

（1）、作业环境要做好必要的维护措施及安全牢固的支撑。

（2）、脚手架四周需进行安全围护。 

（3）、气割作业场所必须清除易燃物品，乙炔气和氧气存入距离不小于5米，使用时两者距离不得少于10米。