铁路既有建筑改造加固设计探讨

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摘要：随着铁路技术的发展，如何对待和妥当处理既有建筑是房建设计者的难题。通过利用闲置既有建筑改造为实训基地，对既有建筑进行了结构鉴定，根据鉴定结果进行了加固设计，总结了建筑加固的施工要点及施工注意事项，为后续铁路建筑改造加固提供了依据。

关键词：铁路既有建筑；闲置；改造；加固设计

1工程概况

徐州北站加冰所建成于20世纪90年代初（1992年建成投产），建有制冰车间及冰库、办公楼、锅炉房、配电室、库房、加冰台等。其中办公楼、锅炉房、配电室、库房为砖混结构，办公楼、配电室还在使用。制冰车间及冰库，总建筑面积为2738m2，建设时间为1990年，钢筋混凝土排架结构，采用预制桩基础，地上一层，屋盖为钢筋混凝土桁架及预应力钢筋混凝土大型屋面板。按照“区域性与专业性相结合、深化专业管理与集中统一管理相结合”的工作思路，综合利用闲置资源，提升相关专业培训能力和办学条件，根据铁路局建设意见拟利用徐州北站加冰所改造成徐州北车务实训基地，建成后可承担调车组人员、接发列车人员、车号人员岗位资格性培训、适应性培训、实作技能训练，并兼顾承办专业技能大赛。改造后平面图详见图1。

2改造方案

按照业主的要求最大限度降低对城市规划的影响，最大限度利用闲置土地和闲置房屋，减少拆迁工程量，减少对环境影响的原则进行改造。根据实际调查及建设单位实际需求进行综合分析和研究，利用既有加冰所制冰车间拆除南侧低矮部分改造为实训教室、图片展览室、实物展示厅、工具室。该既有建筑由于采用盐水制冰工艺，对结构腐蚀较大，又闲置多年，拆除设备后未做必要的维护，且大部分柱子，部分梁、板出现顺筋裂缝及钢筋暴露、严重锈蚀现象。根据规范规定对既有结构进行改建、扩建或加固修复时，需重新设计，既有结构设计前，应根据现行国家规范进行检测[1]。

3既有建筑结构鉴定

3.1宏观检测

该建筑内部分柱子出现顺筋裂缝及钢筋暴露、严重锈蚀现象，且大部分混凝土表面附有腐蚀性固态物质；拆除设备时，留有大量孔洞未封堵。

3.2构件混凝土强度检测

采用回弹法（考虑龄期修正）对部分混凝土构件的混凝土抗压强度进行检测，所测构件混凝土强度满足原设计要求。

3.3构件截面尺寸检测

对部分混凝土构件的截面尺寸进行抽样检测，根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2015）“截面尺寸允许偏差为+10mm，-5mm”[2]的要求（根据承载力计算，截面尺寸大于设计值者认为满足要求），12-2/B柱箍筋非加密区间距不满足设计及验要求，12-1/C-2/C梁、13-1/C-D梁箍筋加密区间距不满足设计及验收规范要求。

3.4框架梁挠度检测

用SET230R无棱镜电子全站仪对该建筑10-17轴间部分框架梁的挠度进行现场检测，所测框架梁挠度满足《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）规范要求，见表1[1]。

4加固设计

依据鉴定结构及现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011—2010[3]的要求进行抗震计算,并采用结构计算软件PKPMV3.1对结构进行复核验算，加固设计使用年限：后续设计使用年限为40年。对使用胶粘方法或是掺有聚合物加固的结构、构件，应定期检查其工作状态，初次检查时间不应迟于10年。

4.1柱加固设计

根据现场宏观检测情况，10-17～B-1/C轴间的大部分柱子底部存在顺筋裂缝、钢筋严重锈蚀情况，必须采取加固措施。需将开裂、疏松、空鼓的混凝土剔除至密实处，对锈蚀钢筋除锈，刷sika903阻锈剂，用修复砂浆（抗压强度不低于25MPa，下同)修复至原截面。如果剔凿面积较大，则改用C25细石混凝土或高强灌浆料浇筑。因纵筋锈蚀导致钢筋截面损失较大，需外包角钢进行补强。上述剔凿、角钢补强等措施处理范围为柱基础底至无明显钢筋锈蚀、混凝土开裂部位以上≥500mm。柱外包型钢加固施工前，应先对原柱裂缝处、钢筋锈蚀处进行修复处理及钢筋的除锈工作。对于原柱表面的修复处理方法应依据现场施工时各加固框架柱裂缝处混凝土的疏松程度具体如下：①当剔除柱表面疏松混凝土至密实处的厚度＞60mm时应采取局部置换混凝土加固法；②当厚度≤60mm仅分层抹修复砂浆修复至原截面即可。部分柱加固详图详见图2、图3。

4.2梁加固设计

既有框架梁混凝土保护层厚度偏小，钢筋外露锈蚀严重，需将疏松混凝土剔除至密实处，对锈蚀钢筋除锈，刷sika903阻锈剂，外抹20mm厚聚合物水泥砂浆以保证耐久性，梁外侧采用一层碳纤维布U形箍进行加固处理，以保证其强度。4.3墙加固设计对于抗震承载力不足的墙体采用钢筋混凝土板墙加固处理。板墙加固主要有喷射混凝土法和支模现浇法两种施工工艺，一般首选喷射混凝土法。两种施工工艺都应沿高度分段，且需使用免振混凝土或高流动混凝土，且加强养护及采取必要措施使墙顶与楼板交界处混凝土密实。板墙加固前，应清除干净墙面原有抹灰，并铲除油漆或瓷砖装修既有表层，铲除原墙面碱蚀严重或有松散部分，并用细石混凝土补充铲除部分。加固前，应浇透原墙墙面。墙面钻孔应按设计要求先标出锚筋或穿墙筋位置，在砖缝处采用电钻打孔。穿墙孔直径应比穿墙筋直径大3mm。L形锚筋，其孔洞为正方形60mm，孔深≥100mm，将锚筋插入孔洞后采用水泥基灌浆料、微膨胀混凝土进行填实[4]。对墙壁加固时不得损伤既有结构钢筋。铺设钢筋网片时，竖向钢筋应靠墙面并采用钢筋头支起。钢筋网在墙面的固定应平整牢固。加固施工完成后为防干裂或与原墙面脱开应浇水对墙面养护，气温低于零下时应采取防冻措施[4]。钢筋网与原有墙面、周边构件的拉结筋应检验合格后方可进行下一道工序的施工。

5施工要点及注意事项

（1）加固改造施工中需做好对新旧混凝土结合面的处理，浇筑混凝土前，混凝土结合面应清洗干净，涂一层混凝土界面结合剂，保证连接面的质量及可靠性。（2）对使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构、构件，尚应定期检查其工作状态。第一次检查时间为10年；以后每5年一次。（3）施工时采用必要措施减少或避免施工中对既有结构的损伤。如施工中发现与加固设计不符或存在严重缺陷，应会同设计采取处理必要措施去除缺陷后方可施工。加固工程施工前应卸除相关部位活荷载；加固完成后装修工程按原状恢复[5]。（4）由于加固施工为铁路临近营业线施工，必须把确保行车安全放在首位，严格执行《中国铁路上海局集团有限公司营业线施工安全管理实施细则》(上铁运〔2020〕203号文)和中国铁路上海局集团有限公司关于公布《中国铁路上海局集团有限公司营业线施工工务安全监督管理办法》的通知（上铁〔2020〕345号）等有关营业线施工确保行车安全的有关规定。施工中所采取的技术措施，应以铁道行业的现行有关法规、规范、标准等为依据，杜绝违章蛮干行为。

6结论

（1）鉴定工作至关重要，应根据鉴定结果对结构存在的缺陷进行设计。（2）加固设计，应整体分析全面考虑各种状况，在不改变原结构特性前提下进行设计。（3）加固施工时应考虑距离铁路的距离，若属于邻近营业线施工，需按所属铁路局规定进行施工。（4）工程项目已按设计就行施工并投入使用，满足业主最大限度利用闲置土地和闲置房屋的要求，使用至今，安全状态良好。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范：GB50010—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]混凝土结构工程施工质量验收规范：GB50204—2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[3]混凝土抗震设计规范：GB50011—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4]朱岳兴，付中英，温海燕.某中学校舍砖混结构抗震加固设计方法及施工关键技术[J].江苏建筑，2012（5）：37-39.

[5]建筑抗震加固技术规程：JGJ116—2009[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

作者：鲁凤明 单位：中铁上海设计院集团有限公司徐州设计院