鐵路既有建筑改造加固設計探討

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摘要：隨著鐵路技術的發展，如何對待和妥當處理既有建筑是房建設計者的難題。通過利用閑置既有建筑改造為實訓基地，對既有建筑進行了結構鑒定，根據鑒定結果進行了加固設計，總結了建筑加固的施工要點及施工注意事項，為后續鐵路建筑改造加固提供了依據。

關鍵詞：鐵路既有建筑；閑置；改造；加固設計

1工程概況

徐州北站加冰所建成于20世紀90年代初（1992年建成投產），建有制冰車間及冰庫、辦公樓、鍋爐房、配電室、庫房、加冰臺等。其中辦公樓、鍋爐房、配電室、庫房為磚混結構，辦公樓、配電室還在使用。制冰車間及冰庫，總建筑面積為2738m2，建設時間為1990年，鋼筋混凝土排架結構，采用預制樁基礎，地上一層，屋蓋為鋼筋混凝土桁架及預應力鋼筋混凝土大型屋面板。按照“區域性與專業性相結合、深化專業管理與集中統一管理相結合”的工作思路，綜合利用閑置資源，提升相關專業培訓能力和辦學條件，根據鐵路局建設意見擬利用徐州北站加冰所改造成徐州北車務實訓基地，建成后可承擔調車組人員、接發列車人員、車號人員崗位資格性培訓、適應性培訓、實作技能訓練，并兼顧承辦專業技能大賽。改造后平面圖詳見圖1。

2改造方案

按照業主的要求最大限度降低對城市規劃的影響，最大限度利用閑置土地和閑置房屋，減少拆遷工程量，減少對環境影響的原則進行改造。根據實際調查及建設單位實際需求進行綜合分析和研究，利用既有加冰所制冰車間拆除南側低矮部分改造為實訓教室、圖片展覽室、實物展示廳、工具室。該既有建筑由于采用鹽水制冰工藝，對結構腐蝕較大，又閑置多年，拆除設備后未做必要的維護，且大部分柱子，部分梁、板出現順筋裂縫及鋼筋暴露、嚴重銹蝕現象。根據規范規定對既有結構進行改建、擴建或加固修復時，需重新設計，既有結構設計前，應根據現行國家規范進行檢測[1]。

3既有建筑結構鑒定

3.1宏觀檢測

該建筑內部分柱子出現順筋裂縫及鋼筋暴露、嚴重銹蝕現象，且大部分混凝土表面附有腐蝕性固態物質；拆除設備時，留有大量孔洞未封堵。

3.2構件混凝土強度檢測

采用回彈法（考慮齡期修正）對部分混凝土構件的混凝土抗壓強度進行檢測，所測構件混凝土強度滿足原設計要求。

3.3構件截面尺寸檢測

對部分混凝土構件的截面尺寸進行抽樣檢測，根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204—2015）“截面尺寸允許偏差為+10mm，-5mm”[2]的要求（根據承載力計算，截面尺寸大于設計值者認為滿足要求），12-2/B柱箍筋非加密區間距不滿足設計及驗要求，12-1/C-2/C梁、13-1/C-D梁箍筋加密區間距不滿足設計及驗收規范要求。

3.4框架梁撓度檢測

用SET230R無棱鏡電子全站儀對該建筑10-17軸間部分框架梁的撓度進行現場檢測，所測框架梁撓度滿足《混凝土結構設計規范》（GB50010—2010）規范要求，見表1[1]。

4加固設計

依據鑒定結構及現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB50011—2010[3]的要求進行抗震計算,并采用結構計算軟件PKPMV3.1對結構進行復核驗算，加固設計使用年限：后續設計使用年限為40年。對使用膠粘方法或是摻有聚合物加固的結構、構件，應定期檢查其工作狀態，初次檢查時間不應遲于10年。

4.1柱加固設計

根據現場宏觀檢測情況，10-17～B-1/C軸間的大部分柱子底部存在順筋裂縫、鋼筋嚴重銹蝕情況，必須采取加固措施。需將開裂、疏松、空鼓的混凝土剔除至密實處，對銹蝕鋼筋除銹，刷sika903阻銹劑，用修復砂漿（抗壓強度不低于25MPa，下同)修復至原截面。如果剔鑿面積較大，則改用C25細石混凝土或高強灌漿料澆筑。因縱筋銹蝕導致鋼筋截面損失較大，需外包角鋼進行補強。上述剔鑿、角鋼補強等措施處理范圍為柱基礎底至無明顯鋼筋銹蝕、混凝土開裂部位以上≥500mm。柱外包型鋼加固施工前，應先對原柱裂縫處、鋼筋銹蝕處進行修復處理及鋼筋的除銹工作。對于原柱表面的修復處理方法應依據現場施工時各加固框架柱裂縫處混凝土的疏松程度具體如下：①當剔除柱表面疏松混凝土至密實處的厚度＞60mm時應采取局部置換混凝土加固法；②當厚度≤60mm僅分層抹修復砂漿修復至原截面即可。部分柱加固詳圖詳見圖2、圖3。

4.2梁加固設計

既有框架梁混凝土保護層厚度偏小，鋼筋外露銹蝕嚴重，需將疏松混凝土剔除至密實處，對銹蝕鋼筋除銹，刷sika903阻銹劑，外抹20mm厚聚合物水泥砂漿以保證耐久性，梁外側采用一層碳纖維布U形箍進行加固處理，以保證其強度。4.3墻加固設計對于抗震承載力不足的墻體采用鋼筋混凝土板墻加固處理。板墻加固主要有噴射混凝土法和支模現澆法兩種施工工藝，一般首選噴射混凝土法。兩種施工工藝都應沿高度分段，且需使用免振混凝土或高流動混凝土，且加強養護及采取必要措施使墻頂與樓板交界處混凝土密實。板墻加固前，應清除干凈墻面原有抹灰，并鏟除油漆或瓷磚裝修既有表層，鏟除原墻面堿蝕嚴重或有松散部分，并用細石混凝土補充鏟除部分。加固前，應澆透原墻墻面。墻面鉆孔應按設計要求先標出錨筋或穿墻筋位置，在磚縫處采用電鉆打孔。穿墻孔直徑應比穿墻筋直徑大3mm。L形錨筋，其孔洞為正方形60mm，孔深≥100mm，將錨筋插入孔洞后采用水泥基灌漿料、微膨脹混凝土進行填實[4]。對墻壁加固時不得損傷既有結構鋼筋。鋪設鋼筋網片時，豎向鋼筋應靠墻面并采用鋼筋頭支起。鋼筋網在墻面的固定應平整牢固。加固施工完成后為防干裂或與原墻面脫開應澆水對墻面養護，氣溫低于零下時應采取防凍措施[4]。鋼筋網與原有墻面、周邊構件的拉結筋應檢驗合格后方可進行下一道工序的施工。

5施工要點及注意事項

（1）加固改造施工中需做好對新舊混凝土結合面的處理，澆筑混凝土前，混凝土結合面應清洗干凈，涂一層混凝土界面結合劑，保證連接面的質量及可靠性。（2）對使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結構、構件，尚應定期檢查其工作狀態。第一次檢查時間為10年；以后每5年一次。（3）施工時采用必要措施減少或避免施工中對既有結構的損傷。如施工中發現與加固設計不符或存在嚴重缺陷，應會同設計采取處理必要措施去除缺陷后方可施工。加固工程施工前應卸除相關部位活荷載；加固完成后裝修工程按原狀恢復[5]。（4）由于加固施工為鐵路臨近營業線施工，必須把確保行車安全放在首位，嚴格執行《中國鐵路上海局集團有限公司營業線施工安全管理實施細則》(上鐵運〔2020〕203號文)和中國鐵路上海局集團有限公司關于公布《中國鐵路上海局集團有限公司營業線施工工務安全監督管理辦法》的通知（上鐵〔2020〕345號）等有關營業線施工確保行車安全的有關規定。施工中所采取的技術措施，應以鐵道行業的現行有關法規、規范、標準等為依據，杜絕違章蠻干行為。

6結論

（1）鑒定工作至關重要，應根據鑒定結果對結構存在的缺陷進行設計。（2）加固設計，應整體分析全面考慮各種狀況，在不改變原結構特性前提下進行設計。（3）加固施工時應考慮距離鐵路的距離，若屬于鄰近營業線施工，需按所屬鐵路局規定進行施工。（4）工程項目已按設計就行施工并投入使用，滿足業主最大限度利用閑置土地和閑置房屋的要求，使用至今，安全狀態良好。

參考文獻

[1]混凝土結構設計規范：GB50010—2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[2]混凝土結構工程施工質量驗收規范：GB50204—2015[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[3]混凝土抗震設計規范：GB50011—2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]朱岳興，付中英，溫海燕.某中學校舍磚混結構抗震加固設計方法及施工關鍵技術[J].江蘇建筑，2012（5）：37-39.

[5]建筑抗震加固技術規程：JGJ116—2009[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

作者：魯鳳明 單位：中鐵上海設計院集團有限公司徐州設計院