專利名稱：一種柱身缺陷混凝土的置換方法
技術領域：
本發明涉及建筑物改造加固領域，具體涉及一種柱身缺陷混凝土的置換方法。
背景技術：
鋼筋混凝土框架結構(或框剪結構)建筑在施工過程中由于技術措施不當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強度不滿足設計要求(統稱為缺陷混凝土)時，需對柱身進行加固處理。鋼筋混凝土框架柱的加固一般有加大截面法、外包鋼法和柱身缺陷混凝土置換法等。采用加大截面法會影響建筑物對使用空間的要求；外包鋼法不能用于軸壓比不能滿足規范要求的柱和混凝土強度過低的柱；柱身缺陷混凝土置換方法不受上述局限，能夠徹底地解決柱身的混凝土質量問題。目前，柱身混凝土置換一般采用連續托梁置換技術，即在置換層柱的兩側或四周的上下鋼筋混凝土梁之間設置鋼管千斤頂，以保證置換混凝土時結構的整體穩定，由于鋼管千斤頂承受的重量是由其上下鋼筋混凝土梁來承擔，僅靠一層的梁往往不足以承擔所有的重量，故在置換層的上下相鄰若干層還需設置鋼管千斤頂支承，置換層以上連續托梁的層數應滿足有支承的各層之梁端抗剪承載力大于等于需置換之柱上部結構傳來的施工階段總荷載。如圖1，連續托梁置換技術的基本原理柱置換層以上的各層鋼管千斤頂分別承受上層梁傳來的施工階段荷載、上層鋼管千斤頂傳來的荷載，以及上層梁端傳來的部分柱的荷載，故置換層以上各層鋼管千斤頂實際承受的荷重向上逐層減小(如圖中從N層樓面 N+3層樓面)，即鋼管千斤頂在置換柱本層受荷最大，設置的鋼管千斤頂數量應最多，向上將逐層減少。置換層下一層鋼管千斤頂支承由于其上層柱在置換過程中處于上下脫離狀態，它將和梁端共同承受上層梁傳來的施工階段荷載和上層鋼管千斤頂傳來的荷載，由于柱置換層下各層梁在施工階段實際承受的剪力只占設計抗剪承載力的一部分，故還可以承擔部分上層鋼管千斤頂傳來的荷載，因此柱置換層下層的鋼管千斤頂設置的數量可比柱置換層減少(如圖中從從N層樓面 N-I層樓面)，且越往下鋼管千斤頂受荷越小，直至滿足可以不設鋼管千斤頂支撐或支承至柱基礎面為止。在設置好鋼管千斤頂后再進行操作S101， 即拆除柱身缺陷混凝土，重新澆筑混凝土。現有技術的缺點和不足
(1)采用連續托梁置換技術，影響的結構層數多，置換時結構的內力重分布狀況復雜， 內力分析計算及鋼管千斤頂的選用設計較為繁瑣。(2)施工的作業面大，施工工藝較復雜，需要設置較多的鋼管千斤頂，工程造價高， 施工周期長。(3)需要拆除的填充墻面積大，施工費用較高。(4)由于連續托梁需要在較多的樓層設置鋼管千斤頂裝置，施工過程中的變形控制較難、結構安全隱患較大。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種柱身缺陷混凝土的置換方法，在柱置換層的上下兩端分別設置置換平臺作為鋼管千斤頂的支承端直接進行一次性托換。該置換方法只需在置換層設置鋼管千斤頂支撐，無需進行鋼管千斤頂多層連續托梁， 可將鋼管千斤頂的支承荷載一次直接傳至置換平臺上，通過置換平臺將荷載傳回上下層柱身，其受力狀況明確、合理，并大大減少了鋼管千斤頂的設置數量，且施工作業面小、施工影響范圍僅在置換層本層及其上下各一層。具有設計和施工簡便、造價低、安全可靠等特點， 具體技術方案如下。一種柱身缺陷混凝土的置換方法，分別在置換層的上層樓板面設置上置換平臺， 在置換層樓蓋的梁底設置下置換平臺，選用鋼管千斤頂作為柱身缺陷混凝土置換時的托換支承，存在缺陷的柱身兩端分別為上層和下層，鋼管千斤頂置于上下層梁之間，通過梁身受壓將托換荷載傳至上下置換平臺，再通過置換平臺將托換荷載傳回上下層柱身，完成托換后拆除柱身缺陷混凝土并修復柱身，待柱身混凝土達到設計強度后再拆除鋼管千斤頂和上、下置換平臺。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，具體包括如下步驟
(1)設置上、下置換平臺在置換層的上層樓板面設置上置換平臺，在置換層樓蓋的梁底設置下置換平臺；
(2)安裝鋼管千斤頂支承鋼管與梁和千斤頂的接觸面設置鋼板，并在上層和下層的梁表面抹水泥砂漿找平，以使鋼管千斤頂受力均勻；
(3)拆除柱身缺陷混凝土鑿除需要置換的柱身缺陷混凝土，保留柱身鋼筋；
(4)新舊混凝土界面處理在所有新舊混凝土交結面處，鑿毛原砼表面；然后用清水和鋼絲刷把混凝土鑿毛面粉塵清洗干凈；
(5)根據有缺陷的柱身設計要求對保留的進行鋼筋修整；
(6)模板制安在柱側面上端封斜模；
(7)澆筑混凝土及養護采用推、插、振相結合的施工工藝澆筑置換層新混凝土；
(8)拆除鋼管千斤頂支承養護混凝土至設計強度后，拆除鋼管千斤頂；
(9)拆除上、下置換平臺。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，根據置換層柱施工階段受力大小選擇鋼管千斤頂作為柱身缺陷混凝土置換時的托換支承。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，所述上置換平臺圍在上層柱身上，下置換平臺圍在下層柱身上，上置換平臺、下置換平臺均采用鋼模-混凝土組合平臺，平臺的四個側面采用平面鋼模，平臺的四個角部采用1/4圓弧狀鋼模，鋼模間用高強螺栓連接，鋼模內澆筑素混凝土。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，鋼模采用Q235或 Q345鋼板，鋼板厚度10 20mm，鋼模與柱側面的間距為200 300mm ； 1/4圓弧狀鋼模的半徑為500mm，平臺的四個側面采用200mm和500mm寬的平面鋼模。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，鋼管與梁和千斤頂的接觸面設置10 20mm厚鋼板。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，步驟(2)在上層和下
5層的梁表面抹1 2水泥砂漿找平。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，步驟(4)中，鑿毛深度為10 20mm ；在澆筑新混凝土前，淋水養護鑿毛面不少于12小時，并在澆筑混凝土前半小時內涂刷水灰比為0. 5的水泥漿；步驟(6)中，斜模上端應高出置換層頂部250mm。作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，步驟(7)中，混凝土坍落度為8 10cm，混凝土強度等級比原混凝土高一等級，澆搗時采用推板把混凝土推送至前端，采用插桿人工插搗，插搗后再用推板推緊前端混凝土，然后再推送后一部分混凝土， 循環作業，直至柱邊；最后在斜模內澆筑混凝土高出置換層頂面200mm，采用振動棒振搗密實；澆筑混凝土后第二天，鑿除凸出柱面的混凝土，并用1:2水泥砂漿修平混凝土側面；澆筑混凝土后五小時開始淋水養護，為保證養護濕度；
作為上述的柱身缺陷混凝土的置換方法進一步優化的方案，步驟(3)中，柱身上下混凝土面在整體上是一個凹凸不平的面，且不是一個斜面或錐面，采用機械鉆孔、機械鑿除和人工修整相結合的施工方法。本發明在置換柱身混凝土時，托換支承是保持結構安全和整體穩定的關鍵。鋼管千斤頂置于上下層梁之間，通過梁身受壓將托換荷載傳至上下置換平臺，再通過置換平臺將托換荷載傳回上下層柱身，對結構不會產生不良影響，傳力途徑明確，受力安全可靠。與現有技術相比，本發明創造具有如下優點和有益效果 1、本發明創造的優點
(1)該置換方法受力明確、合理，避免了復雜的結構變形和內力重分布，無需進行復雜的內力重分布分析計算及連續多層的鋼管千斤頂的選用設計，設計簡便、安全可靠。(2)施工的作業面小，施工工藝較簡單，托換支承僅在置換層本層設置，影響范圍小，大大減少鋼管千斤頂的設置，施工過程安全可靠，施工周期短、工程造價低。(3)需要拆除填充墻的樓層僅限于置換層，附加費用低。總之，本發明創造不僅設計和施工方便、受力可靠、費用較低，而且可確保施工過程中建筑物的整體安全，適用于各種鋼筋混凝土柱身缺陷混凝土的置換工程，可避免由于加大混凝土柱而影響建筑物的使用效果，同時也避免了連續托梁置換施工過程中易產生的不安全隱患，且大大節約投資，其經濟和社會效益十分顯著。


圖1為現有柱身缺陷混凝土置換支撐示意圖。圖2為存在缺陷混凝土的柱身示意圖。圖3為在圖2所示結構裝設換平臺的示意圖。圖4為在圖3所示結構裝設鋼管千斤頂的示意圖。圖5為拆除柱身缺陷混凝土的示意圖。圖6為修整鋼筋、澆注混凝土修復柱身的示意圖。圖7為拆除鋼管千斤頂支撐和置換平臺的示意圖。 圖中，上層柱1，上層樓面結構2，下層樓面結構3，下層柱4，上置換平臺5，下置換平臺6，鋼管千斤頂7。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施作進一步說明，但本發明的實施和保護范圍不限于此。本發明的施工工藝分別設置上置換平臺5、下置換平臺6 —安裝鋼管千斤頂7支承一拆除柱身缺陷混凝土一修整鋼筋一模板制安一澆筑混凝土及養護一拆除鋼管千斤頂支承一拆除上、下置換平臺。(1)設置上、下置換平臺存在缺陷混凝土的柱身如圖2所示，中間是缺陷柱身，缺陷柱身上下分別為上層樓面結構2和下層樓面結構3，上層樓面結構2上面對應的是上層柱1，下層樓面結構3下面對應的是下層柱4，在置換層的上層樓面上設置上置換平臺5，在置換層樓蓋的梁底設置下置換平臺6，如圖3。置換平臺采用鋼模-混凝土組合平臺，鋼模采用Q235或Q345鋼板，鋼板厚度10 20mm，由兩種鋼模板組成，工廠制作現場拼裝、可重復使用。鋼模與柱側面的最大間距為200 300mm，四個角部采用1/4圓弧狀鋼模，半徑為 500mm,四個側面根據需要采用200mm和500mm寬的平面鋼模，鋼模間用高強螺栓連接，鋼模內澆筑素混凝土。圖中，S301表示對上置換平臺與上層柱之間進行新舊混凝土界面的處理； S302表示對下置換平臺與下層柱之間進行新舊混凝土界面的處理，即在有新舊混凝土交界面處可以進行鑿毛處理。(2)安裝鋼管千斤頂支承如圖4，鋼管兩端及梁與千斤頂的接觸面設置10 20mm 厚鋼板，并在上下梁表面抹1:2水泥砂漿找平，以使鋼管千斤頂受力均勻。施工期間，應確保千斤頂不變形、不卸荷，保證施工安全。(3)拆除柱身缺陷混凝土 S501 如圖5鑿除需要置換的柱身缺陷混凝土，保留柱身鋼筋。要求柱身上下混凝土面在整體上是一個凹凸不平的水平面，而不能是一個斜面或錐面，可采用機械鉆孔、機械鑿除和人工修整相結合的施工方法。(4)新舊混凝土界面處理如圖6所示，在所有新舊混凝土交界面處，鑿毛原砼表面，要求全表面露出新鮮混凝土，鑿毛深度為10 20mm ；然后用清水和鋼絲刷把混凝土鑿毛面粉塵清洗干凈；在澆筑新混凝土前，應淋水養護鑿毛面不少于12小時，并在澆筑混凝土前半小時內涂刷水灰比為0. 5的水泥漿。接下來進行操作S601，即修整鋼筋、澆筑混凝土修復柱身，包括以下(5) (7)。(5)修整鋼筋按設計要求修整鋼筋。(6)模板制安在柱側面上端封斜模，斜模上端應高出置換層頂部250mm。(7)澆筑混凝土及養護混凝土應采用低水灰比，坍落度控制在8 10cm。采用推、 插、振相結合的施工工藝澆筑置換層新混凝土，確保混凝土澆搗密實，混凝土強度等級應比原混凝土高一等級。澆搗時采用推板把混凝土推送至前端，采用插桿人工插搗，插搗后再用推板推緊前端混凝土，然后再推送后一部分混凝土，循環作業，直至柱邊。最后在斜模內澆筑混凝土高出置換層頂面約200mm，采用振動棒振搗密實。澆筑混凝土后第二天，鑿除凸出柱面的混凝土，并用1:2水泥砂漿修平混凝土側面。澆筑混凝土后五小時開始淋水養護，為保證養護濕度，用麻包緊貼混凝土面淋濕養護，并用木方壓緊麻包。(8)拆除鋼管千斤頂支承養護混凝土至設計強度后，拆除鋼管千斤頂支撐。(9)拆除上、下置換平臺先松開連接螺栓，再拆除鋼模，最后拆除素混凝土，得到如如圖7所示的修復后的柱身。
從以上內容可知，本發明創造不僅設計和施工方便、受力可靠、費用較低，而且可確保施工過程中建筑物的整體安全，適用于各種鋼筋混凝土柱身缺陷混凝土的置換工程， 可避免由于加大混凝土柱而影響建筑物的使用效果，同時也避免了連續托梁置換施工過程中易產生的不安全隱患，且大大節約投資，其經濟和社會效益十分顯著。
權利要求
1.一種柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于分別在置換層的上層樓板面設置上置換平臺，在置換層樓蓋的梁底設置下置換平臺，選用鋼管千斤頂作為柱身缺陷混凝土置換時的托換支承，存在缺陷的柱身兩端分別為上層和下層，鋼管千斤頂置于上下層梁之間，通過梁身受壓將托換荷載傳至上下置換平臺，再通過置換平臺將托換荷載傳回上下層柱身， 完成托換后拆除柱身缺陷混凝土并修復柱身，待柱身混凝土達到設計強度后再拆除鋼管千斤頂和上、下置換平臺。
2.根據權利要求1所述的一種柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于具體包括如下步驟(1)設置上、下置換平臺在置換層的上層樓板面設置上置換平臺，在置換層樓蓋的梁底設置下置換平臺；(2)安裝鋼管千斤頂支承鋼管與梁和千斤頂的接觸面設置鋼板，并在上層和下層的梁表面抹水泥砂漿找平，以使鋼管千斤頂受力均勻；(3)拆除柱身缺陷混凝土鑿除需要置換的柱身缺陷混凝土，保留柱身鋼筋；(4)新舊混凝土界面處理在所有新舊混凝土交結面處，鑿毛原砼表面；然后用清水和鋼絲刷把混凝土鑿毛面粉塵清洗干凈；(5)根據有缺陷的柱身設計要求對保留的進行鋼筋修整；(6)模板制安在柱側面上端封斜模；(7)澆筑混凝土及養護采用推、插、振相結合的施工工藝澆筑置換層新混凝土；(8)拆除鋼管千斤頂支承養護混凝土至設計強度后，拆除鋼管千斤頂；(9)拆除上、下置換平臺。
3.根據權利要求1或2所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于根據置換層柱施工階段受力大小選擇鋼管千斤頂作為柱身缺陷混凝土置換時的托換支承。
4.根據權利要求1或2所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于所述上置換平臺圍在上層柱身上、下置換平臺圍在下層柱身上，上置換平臺、下置換平臺均采用鋼模-混凝土組合平臺，平臺的四個側面采用平面鋼模，平臺的四個角部采用1/4圓弧狀鋼模，鋼模間用高強螺栓連接，鋼模內澆筑素混凝土。
5.根據權利要求4所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于鋼模采用Q235或 Q345鋼板，鋼板厚度10 20mm，鋼模與柱側面的間距為200 300mm ； 1/4圓弧狀鋼模的半徑為500mm，平臺的四個側面采用200mm和500mm寬的平面鋼模。
6.根據權利要求5所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于鋼管與梁和千斤頂的接觸面設置10 20mm厚鋼板。
7.根據權利要求2所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于步驟(2)在上層和下層的梁表面抹1 2水泥砂漿找平。
8.根據權利要求2所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于步驟(4)中，鑿毛深度為10 20mm ；在澆筑新混凝土前，淋水養護鑿毛面不少于12小時，并在澆筑混凝土前半小時內涂刷水灰比為0. 5的水泥漿；步驟(6)中，斜模上端應高出置換層頂部250mm。
9.根據權利要求2所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于步驟(7)中，混凝土坍落度為8 10cm，混凝土強度等級比原混凝土高一等級，澆搗時采用推板把混凝土推送至前端，采用插桿人工插搗，插搗后再用推板推緊前端混凝土，然后再推送后一部分混凝土，循環作業，直至柱邊；最后在斜模內澆筑混凝土高出置換層頂面200mm，采用振動棒振搗密實；澆筑混凝土后第二天，鑿除凸出柱面的混凝土，并用1:2水泥砂漿修平混凝土側面；澆筑混凝土后五小時開始淋水養護，為保證養護濕度。
10.根據權利要求2 9任一項所述的柱身缺陷混凝土的置換方法，其特征在于步驟 (3)中，柱身上下混凝土面在整體上是一個凹凸不平的面，且不是一個斜面或錐面，采用機械鉆孔、機械鑿除和人工修整相結合的施工方法。
全文摘要
本發明提供一種柱身缺陷混凝土的置換方法，其在柱置換層的上下二端分別設置置換平臺作為鋼管千斤頂的支承端直接進行一次性托換的鋼筋混凝土框架柱缺陷混凝土置換。該置換方法只需在置換層設置鋼管千斤頂支撐，無需進行鋼管千斤頂多層連續托梁，可將鋼管千斤頂的支承荷載一次直接傳至置換平臺上，通過置換平臺將荷載傳回上下層柱身，其受力狀況明確、合理，并大大減少了鋼管千斤頂的設置數量，且施工作業面小、施工影響范圍僅在置換層本層及其上下各一層。具有設計和施工簡便、造價低、安全可靠等特點。
文檔編號E04G23/02GK102505866SQ201110370580
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者毛桂平, 王瓊, 黃小許 申請人:廣州華特建筑結構設計事務所