上海现代建筑设计集团工程建设咨询有限公司上海200041
引言
新技术、新工艺在工程中的实践与运用是建筑领域高速发展的核心,近年来,我们国家在建筑行业的高新科技工法研究与开发的脚步从未停歇,逐步跻身世界前列,但是核心技术依然处于国际中游水平。
高性能水泥复合砂浆钢筋网加固工法是一种新型加固技术,近年来被应用于混凝土结构加固工程上,随着“世界环保”这一大概念的深入人心,混凝土结构的高碳污染也逐步被世人所知,世界各地也开展了一系列新型材料的开发与研究,在建筑加固领域实施新材料的技术研究工作刻不容缓,我国也开展了这方面材料研究工作,取得了一定的成绩和成果,证明了该项工法应用的可靠性和实用性。但由于这是新工艺新技术,普及起来存在难度,目前应用范围略窄。
随着国民经济的高速发展,特色小镇项目的兴起成为近年来我国建筑市场不可忽视的现象,其中,依托于传统古村落保护而建设的特色小镇占比逐渐增大。中国是一个具有五千年历史文明的大国,位列世界四大文明古国之一,散落于全国各地的古村落数不胜数,在国家领导重视和政策的扶持下,越来越多的资本转入传统古村落旅游小镇项目的建设中,巨大的旅游市场和多元的旅游需求积极推动了古村落小镇的发展,城市中高知群体“逃离城市”的理念更是给该类项目的推进注入了强心针。那么这种传统历史文明的保护自然而然的成为该类工程的重点难点,如何能够更好的保护和改造古建筑即成为了建设的重中之重。
结合这一时代背景,推进发展高性能水泥复合砂浆钢筋网加固功法这一核心技术在传统古村落特色小镇项目中的应用是该类项目发展的重中之重。
一、项目概况
国内某古村落文化旅游项目工程占地约42公顷,分三大块区建设,总建筑面积3.5万平方米,建设内容为:新建建筑、修缮整治建筑以及保留建筑、景观工程、总体管线、智慧旅游系统、道路工程、给排水工程等。
其中,修缮整治建筑为7747平米,该类型建筑的选定原则为豫晋古道(陆上丝绸之路)沿线,保存较为完好的家族式古院落,最远时期可追溯到宋朝,具有较高的文物保存价值,古建筑形式多为单层民房、古窑遗址等。
二、运营目标
根据运营团队的既定目标,修缮整治建筑群体被定义为本工程建设亮点及运营文化体验区,兼顾宣传甘泉古窑村文化村落民俗及部分商业业态注入的多元化运营中心。既要保留“原汁原味”的民俗特点,又要在既有建筑的建筑格局基础上注入新的商业业态,这对这类建筑群体的加固设计以及施工提出了更高的要求。
三、加固形式的选定
1.传统加固形式的应用分析
目前传统常用的加固方法有很多,如:混凝土构件增大截面法、局部置换混凝土法、外粘或外包型钢法、碳纤维加固法等。
根据本工程上位规划和《古村落文化核心区历史建筑保护实施方案和保障措施》专家评审意见的相关规定及精神,对于古村落群体的修缮应当遵循避免大拆大建、保持外立面风貌不变化的要求,且保证该类建筑能够注入一定形式的商业业态,如:商店、民宿、餐馆等。所以混凝土构件增大截面法、局部置换混凝土法、外粘或外包型钢法这类即占有结构内部空间又大面积破损既有建筑墙面实体的方式在本工程中的适用性相对较低。
碳纤维加固法使用的主要材料为碳纤维布,这种工法具有高效高强、耐腐蚀性和耐久性都较好,且成本较低,可较大提高被加固建筑的使用年限。但是采用该材料有个致命缺陷,就是碳纤维布与被加固主体之间采用粘结胶连接,这种粘结胶的抗剪强度随着温度的升高将急剧降低,在加固区域没有防火措施的前提下,碳纤维布加固法的耐火性能非常差。
2.新型高性能水泥复合砂浆钢筋网加固工法的优点
高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法实际上是钢筋网砂浆面层法的改良技术,由于钢筋网砂浆面层法采用普通水泥砂浆作为加固粘结材料,能够局部提高结构的静力承载力和抗震性能,但适用的面积较小,可用于局部加固。为了避免该种加固工法应用的局限性,采用高性能水泥复合砂浆代替传统砂浆,利用复合砂浆超强的粘结力和保护作用,结合外配筋共同作用使其整体受力,以提高被加固体结构的承载力。
根据结构加固的要求以及加固体受力特征,高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法可分为单侧加固、双侧加固、三侧和四侧外包式加固等,在传统古村落群建筑加固中为了保存建筑立面的完整性以及考虑文物保护、历史建筑维护等方面的因素,多采用单面内侧加固形式。
高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法相较传统结构加固工法主要有以下几个优势:
①占用施工资源少,便于狭小地区的加固施工,且施工功效高;
②加固结构耐火性能、耐久性能、抗腐蚀能力好;
③经济实用,可广泛应用;
④适用范围广,迄今为止已被广泛运用于混凝土建筑以及桥隧工程的结构加固、补强等修复修缮工程;
⑤对于结构外表面的破损和外观的影响小;
⑥加固后结构整体抗震性能好。
四、高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法在传统古村落文化旅游项目建设中的应用
根据设计及运营要求,本项目中共含加固建筑106幢,古窑28座,其中加固建筑多为单层小空间民居,古窑则为异形顶圆柱形结构,本工程加固难度高、总体体量大,为结构加固的专项设计和施工提出了更高的要求。
1.满足空间要求,采用单面内侧加固形式
考虑到既有建筑需要注入新鲜业态,空间利用率的提高是重中之重,在保证结构安全的基础上尽可能少的占用建筑内部空间,被加固建筑为砖瓦结构,多已千疮百孔需要修复,设计上采用内部高性能水泥复合砂浆钢筋网进行整体加固,配合植筋技术使其与旧建筑紧密结合、共同受力。
2.房顶的内侧加固
甘泉古窑村坐落在丘陵地带,房屋布置呈错落式,且建筑单体的房顶经常被作为楼上建筑单体的走道和院落,其布置形式相当特殊,由于砖砌建筑的透水性比较强,基本不具备密封条件,建筑单体防水性能极差,古人发挥聪明才智,在屋顶铺设一层细粒黏土层以及一台石碾,一旦进入多雨季节,便拉动石碾,压碎这些本来风干的细粒黏土层,使得其吸水饱和具有一定粘结力,去填充屋顶所存在的空隙,达到暂时性密封和防水的作用。
在本工程里,屋顶的防水和加固是重难点,考虑到现行施工规范相关规定,决定采用内外双层高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法,后铺设防水卷材的加固防水方式。
3.异形结构体加固
在本工程中存在28座古窑址需要进行结构加固,该处古窑址多为圆柱体窑身,圆锥体窑顶,但我国现行结构加固施工规范中没有相关异形建筑加固规定和参数可参照,计算以及分析都比较困难,目前我国针对异形结构体加固还在研究阶段,设计和施工人员只能以试验体的方式,对一座具有标志性和代表性的古窑进行试验性加固,采用高性能水泥复合砂浆钢筋网内侧单层加固法,尽量保守的进行加固施工,采用《GB50550-2010建筑结构加固工程施工质量验收规范》进行检验,达到国家检测规范相关标准,现场监理、施工、设计、业主方签认后,质监站认可该成果,该异形结构加固标准可应用到本工程中相类似结构上。
结束语
传统古村落群旅游小镇项目的特殊要求,需要被加固建筑单体外观不受损换,内部应运营要求需要留有大空间进行常规商业业态的注入,这就注定了在这类建筑加固工法的选型上,高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法具有非常明显的优势,其加固结果也表明了这种新工法、新工艺在本工程中的实践运用相当成功,为今后该工法在此类项目的应用提供了可靠的实际案例。近年来,我国研究人员已在该领域开展开发和研究工作,并且取得了一定的成绩,但是与世界先进水平还是具有一定差距的,理论源于实际,这一理论体系还存在很多方面需要完善,一系列的实践运用将为理论研究提供相当丰富的数据支撑,为我国加固工艺在古建筑修缮工程中的理论开发与研究注入了新的动力。