一种采用新增组合构件加固嵌墙悬挑楼梯的施工方法与流程

本发明涉及建筑结构加固，尤其涉及一种采用新增组合构件加固嵌墙悬挑楼梯的施工方法。

背景技术：

1、嵌墙悬挑楼梯是我国既有砌体结构建筑中应用广泛的楼梯形式，多见于上世纪八九十年代建成的住宅、学校、办公楼等民用与公共建筑中。该类楼梯依靠梯板一端嵌入砌体墙体形成嵌固端、另一端悬挑外伸的受力模式承担竖向使用荷载，在当时的工程建设条件下具备施工简便、空间利用率高的优势。随着老旧建筑改造更新需求的持续增长，大量服役多年的嵌墙悬挑楼梯进入性能提升与加固改造阶段，其结构安全性能直接影响建筑整体的使用可靠性。

2、在长期服役过程中，受环境侵蚀、材料老化、荷载累积等因素作用，嵌墙悬挑楼梯普遍出现混凝土碳化、受力钢筋锈蚀、梯板开裂、根部损伤及挠度变形超限等病害。同时，该类楼梯原设计采用的荷载标准与构造要求普遍低于现行规范，当建筑使用功能调整、人员密集度提升时，原有单一悬挑受力体系的固有缺陷进一步凸显：梯板根部弯矩高度集中，应力水平远超设计限值，而砌体墙体自身局部承压能力有限，梯板与墙体的连接节点易发生局部破坏；仅依靠原墙体嵌固作用的传力路径单一，缺乏冗余受力保障，难以满足现行结构安全标准，存在显著的安全隐患。

3、针对上述问题，现有工程应用中主要采用粘贴碳纤维布、外粘钢板、直接增大梯板截面等常规加固手段，相关专利文献也公开了多种技术方案：专利号为cn213683315u、名称为一种既有建筑楼梯加固结构的实用新型专利，通过在踏步板内布设穿墙钢筋、拉结筋并浇筑加固层强化梯板与墙体的连接，但其未改变原悬挑受力模式，无法从根本上降低梯板根部弯矩，也不能改善砌体墙体的局部承压状态；专利号为cn113482393a、名称为一种多层砌体房屋的钢筋混凝土悬臂式楼梯加固结构及加固方法的发明专利申请，采用加固钢板配合主次钢梁、钢柱构建钢结构支承体系以分担荷载，但该方案中钢结构与原混凝土梯板通过机械连接件传力，界面易发生剥离松动，且钢结构存在防腐维护成本高、与原混凝土结构协同受力性能弱的缺陷；专利号为cn111980319a、名称为一种踏步吊挂加固的构件式楼梯装配设计结构及其安装方法的发明专利申请，采用顶部吊杆吊挂踏步的加固形式，但其依赖上部结构的吊挂承载能力，适用场景受限，且无法缓解墙体根部的受力压力；专利号为cn211114956u、名称为一种混凝土楼梯抗震增稳加固结构的实用新型专利，通过底部加固板与端部支撑架提升梯板稳定性，但仍未突破原悬挑受力体系的局限，整体加固效果有限。综上，现有加固方案大多局限于提升梯板自身的承载能力，未能实现受力体系的根本性转换，难以同时解决梯板根部应力集中、砌体局部承压不足、新旧结构协同粘结可靠性差三类核心问题。基于此，本发明提出一种采用新增组合构件加固嵌墙悬挑楼梯的施工方法，通过重构荷载传递路径，将单一悬挑受力体系转换为多构件协同的组合支承受力体系，以全面提升嵌墙悬挑楼梯的结构安全性与使用耐久性。

技术实现思路

1、本发明提供一种采用新增组合构件加固嵌墙悬挑楼梯的施工方法，以解决老旧砌体结构中嵌墙悬挑楼梯的单一悬挑受力体系存在承载力不足、根部应力集中、砌体墙局部承压能力弱的缺陷，且常规加固手段无法有效重构传力路径、保证新旧结构可靠粘结并形成协同受力的组合支承受力体系。

2、为了解决上述问题，发明所采用的技术方案是：

3、一种采用新增组合构件加固嵌墙悬挑楼梯的施工方法，包括以下步骤：

4、s1.对原始嵌墙悬挑板底部进行凿毛处理，形成粗糙粘结结合界面；

5、s2.在原始砌体上开设安装槽口与梁端洞口，在预设的新增梯梁端部对应位置设置新增构造立柱，新增构造立柱沿竖向布置于原始砌体的墙面侧部；

6、s3.在原始嵌墙悬挑板底部设置新增梯梁，使新增梯梁的两端分别搭接于原始砌体的洞口内，新增梯梁的端部底面支承于新增构造立柱的顶端；

7、s4.在原始嵌墙悬挑板底部布设新增梯板钢筋网片，所述钢筋网片包括新增梯板纵向底筋和新增梯板横向底筋，将新增梯板纵向底筋的端部锚入新增梯梁内部；

8、s5.支设浇筑模板并采用开孔浇筑工艺，向模板与原始嵌墙悬挑板底部之间的浇筑空腔内灌注灌浆料，灌浆料硬化后形成新增梯板，且灌浆料与原始嵌墙悬挑板底部的凿毛界面粘结为一体，最终使新增梯板、新增梯梁、新增构造立柱与原始嵌墙悬挑板、原始砌体共同形成组合受力体系，将原单一悬挑受力体系转换为组合支承受力体系。

9、本方案的原理与优点在于：

10、本方案的工作原理在于首先通过对原始嵌墙悬挑板底部进行凿毛处理，在原混凝土表面形成粗糙凹凸的粘结界面，为后续灌浆料提供机械咬合的物理基础，保障新旧结构结合面的抗剪传力能力；随后在原始砌体上开设槽口与洞口，沿墙体侧部设置竖向新增构造立柱，并在悬挑板底部架设横向新增梯梁，使梯梁端部同时搭接于砌体洞口与构造立柱顶端，预先构建起下部双支承受力骨架，为原悬挑板提供额外的竖向支承点；再通过在悬挑板底部布设梯板钢筋网片，并将纵向底筋端部锚入新增梯梁内部，建立新增梯板与梯梁之间的刚性传力构造，确保后续成型的叠合层荷载可有效传递至支承梁体；最终支设模板并采用开孔浇筑工艺灌注灌浆料，灌浆料在浇筑过程中充分填充模板与原板之间的空腔并渗入凿毛界面的缝隙，硬化后与原始嵌墙悬挑板粘结为整体叠合构件，同时与新增梯梁、新增构造立柱及原始砌体形成完整的组合受力体系。在此体系下，原悬挑板根部的集中弯矩被大幅卸荷，竖向使用荷载经由叠合后的梯板结构传递至两侧新增梯梁，再由梯梁分别传递至端部原始砌体与下方新增构造立柱，最终由构造立柱传导至下部支承结构，实现荷载的多路径分散传递，从根本上降低悬挑根部的应力水平与砌体墙的局部承压压力。

11、与现有技术相比，本方案相较于粘贴碳纤维布、外粘钢板等表面类加固方式，本方案通过灌浆料浇筑形成的新增梯板与原混凝土板通过全底面凿毛界面形成整体粘结，传力均匀且不存在界面剥离失效的风险，长期受力可靠性与结构耐久性显著提升，避免了粘结类加固在长期疲劳荷载下易脱粘、耐久性不足的固有缺陷；相较于单纯增大梯板截面的加固方法，本方案通过新增梯梁与构造立柱重构了荷载传递路径，并未将新增构件的自重全部施加于原砌体墙嵌固端，反而通过构造立柱分担了大部分竖向荷载，有效缓解了砌体墙局部承压能力不足的问题，不会加剧原墙体的受力负担，解决了传统增大截面法加固自重越大、墙体承压风险越高的技术矛盾；相较于采用钢梁、钢柱的钢结构支承加固方案，本方案新增构件与原混凝土结构材性相近，温度变形与受力变形协调一致，无需额外防腐维护，且通过钢筋锚固实现构件间的内力传递，连接可靠性远高于机械连接件，避免了钢混组合加固中节点传力失效的隐患；本方案仅通过一套组合构件的施工，即同步实现了梯板抗弯承载力提升、悬挑根部应力卸荷、砌体局部承压增强、新旧结构整体协同工作四项核心目标，同时解决了嵌墙悬挑楼梯承载力不足、根部应力集中、墙体承压薄弱三类典型病害。

12、进一步，所述s3中，新增梯梁内部配置新增梯梁纵向钢筋和新增梯梁箍筋，新增梯梁纵向钢筋的端部伸入并锚固于原始砌体内，新增梯梁箍筋沿新增梯梁的纵向均匀间隔布置；新增梯梁两端伸入原始砌体洞口内的搭接长度不小于180mm，新增梯梁外壁与原始砌体洞口内壁之间的缝隙采用细石混凝土填实，所述细石混凝土的强度等级不低于c25，在新增梯梁内部配置纵向钢筋与均匀间隔布置的箍筋，能够分别提升梯整体抗弯性能与抗剪承载力，避免梯梁在长期竖向荷载作用下发生弯曲、剪切破坏，纵向钢筋端部锚固进原始砌体可实现梯梁端部内力向墙体的可靠传导，防止钢筋与砌体界面滑移脱开；将梯梁两端伸入砌体洞口搭接长度控制在不小于180mm，能够保证梯梁与砌体之间具备充足承压接触面积，分散端部集中压力，降低砌体局部压溃风险，洞口缝隙采用不低于c25强度等级细石混凝土密实填充，可消除梯梁与砌体间的空隙，实现二者紧密贴合协同受力，避免荷载作用下出现局部应力突变、缝隙开裂脱空的问题，整套构造配合可稳定将梯梁承担的荷载均匀分流至原始砌体，大幅提升梯梁端部支承节点的整体性、承载力与长期耐久性能。

13、进一步，所述s2中，新增构造立柱通过在原始砌体墙面开槽形成安装空间，新增构造立柱内部配置新增构造立柱纵向钢筋和新增构造立柱箍筋，新增构造立柱纵向钢筋的底部锚入下部支承结构，新增构造立柱的顶端顶面与新增梯梁的端部底面紧密接触并传递竖向荷载；所述下部支承结构为下层结构梁、地圈梁或结构基础，通过在原始砌体墙面开槽设置新增构造立柱，可依托原有墙体限定立柱安装位置，无需额外占用室内使用空间，施工扰动范围更小；立柱内部配置纵向钢筋与箍筋能够形成完整钢筋骨架，大幅提升立柱竖向抗压及抗侧变形能力，避免受压屈曲开裂；将立柱纵筋底部锚入下层结构梁、地圈梁或下部基础这类稳定支承结构，可把立柱承受的竖向荷载完整向下传递至建筑主体承重体系，不会将附加压力集中作用于局部砌体墙面；立柱顶面与新增梯梁端部底面紧密贴合直接传力，能够消除二者之间的传力间隙，让梯梁端部竖向荷载可直接、均匀地由构造立柱分担，显著减轻原始砌体洞口处的局部承压压力，从整体优化组合受力体系的荷载分流效果，提升砌体墙体、新增梯梁与构造立柱三者协同受力的稳定性和长期耐久性能。

14、进一步，所述s5中的开孔浇筑工艺具体包括以下子步骤：s51、在原始嵌墙悬挑板底部支设封闭模板，模板围合形成的上部空间与原始嵌墙悬挑板底部共同构成浇筑空腔；s52、在模板上开设浇筑孔和排气孔，浇筑孔用于注入灌浆料，排气孔用于排出浇筑空腔内的空气；s53、从浇筑孔向浇筑空腔内连续注入灌浆料，灌浆料在流动过程中将空腔内的空气经排气孔排出，同时灌浆料渗入原始嵌墙悬挑板底部凿毛面的凹陷缝隙内；s54、待灌浆料初凝硬化后形成新增梯板，新增梯板通过灌浆料的粘结作用与原始嵌墙悬挑板底部的凿毛界面结合为整体，采用该开孔浇筑工艺，通过封闭模板围合形成密闭浇筑空腔，可完整限定新增梯板成型尺寸，避免灌浆料流淌漏浆；模板同步开设浇筑孔与排气孔，能够在持续灌注灌浆时同步排出空腔内部滞留空气，有效杜绝新增梯板内部出现蜂窝、空洞等密实度缺陷；灌浆料持续流动过程中可充分渗入原悬挑板底部凿毛面的凹凸缝隙，依靠硬化后的机械咬合大幅提升新旧混凝土结合面的粘结抗剪性能，不存在外粘加固易剥离的隐患；待灌浆料整体初凝后一体成型新增梯板，使新增梯板与原始嵌墙悬挑板无缝粘结形成叠合整体，荷载可在新旧梯板之间均匀传递，同步提升梯板整体抗弯承载力与界面协同受力能力，整套工艺操作简便、成型质量可控，能够稳定保障新旧结构一体化加固效果。

15、进一步，所述浇筑孔和排气孔沿模板的长度方向、宽度方向交错均匀布置；浇筑时从模板标高低的一端向标高高的一端依次通过各浇筑孔灌注灌浆料，直至相邻浇筑孔之间的灌浆料液面连通；排气孔持续排气至有灌浆料连续溢出后进行封堵，将浇筑孔与排气孔沿模板长宽方向交错均匀布设，可使灌浆料在空腔内多方位均匀扩散，避免局部形成空气死角；由模板低位向高位依次灌注灌浆料，能够利用浆液自重自流填充整个空腔，借助液面逐步抬升有序驱赶内部空气，直至各浇筑孔间浆液连通，保证空腔无缺料空隙；排气孔待连续溢出灌浆料后再封堵，可确认空腔内部空气完全排净、浆液完全充满，从排布方式、灌注顺序、封堵时机三方面协同规避新增梯板出现蜂窝、空鼓、分层等质量缺陷，充分保证灌浆料与原始嵌墙悬挑板凿毛面紧密咬合，稳定提升新旧结构叠合层整体密实度与界面粘结可靠性。

16、进一步，所述s1中，凿毛处理的凿毛深度不小于6mm，凿毛点间距不大于100mm，凿毛面积占原始嵌墙悬挑板底部总面积的比例不小于60%，凿毛后露出混凝土粗骨料的面积占凿毛总面积的比例不小于50%，限定凿毛深度不小于6mm、凿毛点间距不大于100mm，可在原始嵌墙悬挑板底部形成密集且具备足够凹凸高差的粗糙界面，凿毛面积占比不小于60%、裸露粗骨料面积不小于50%能够大幅增大原板与灌浆料的接触咬合面积，灌浆料灌注后可充分嵌入凿毛形成的凹陷缝隙并包裹外露粗骨料，形成大量机械咬合节点，有效提升新旧结构结合面的抗滑移、抗剪能力，避免受力后界面脱开分层，整套参数统一把控凿毛施工标准，保证全范围粘结性能均匀稳定，杜绝局部粘结薄弱区域，长久维持新增梯板与原始嵌墙悬挑板一体化协同受力效果。

17、进一步，所述s4中，新增梯板纵向底筋锚入新增梯梁内部的锚固长度不小于受拉钢筋基本锚固长度；新增梯板纵向底筋的端部设置90°弯钩，弯钩直线段长度不小于新增梯板纵向底筋直径的12倍，弯钩内径不小于新增梯板纵向底筋直径的4倍，限定新增梯板纵向底筋锚固长度不小于规范规定的受拉钢筋基本锚固长度，能够保证钢筋与梯梁灌浆料之间具备充足粘结握裹力，避免荷载作用下钢筋从梯梁内部拔出滑移；在钢筋端部设置90°弯钩，并控制弯钩直线段长度不小于钢筋直径12倍、弯钩内径不小于钢筋直径4倍，既可以通过弯钩形成机械锚固作用进一步提升锚固可靠性，又能避免弯钩弯折曲率过小造成钢筋内部应力集中、产生脆断隐患，双重构造约束可实现新增梯板承受的荷载完整、连续传递至新增梯梁，保障钢筋与混凝土之间内力传递顺畅无滑移，稳定维持组合受力体系内部传力路径完整可靠。

18、进一步，所述s5中，灌浆料为c30灌浆料，其28d抗压强度不低于30mpa，初始流动度不低于260mm；灌浆料中掺入膨胀剂，掺量满足灌浆料的水中限制膨胀率28d不低于0.015%、3d不低于0.010%，选用28d抗压强度不低于30mpa的c30灌浆料，可使成型后的新增梯板具备匹配原悬挑板的承载能力，能够共同承担楼梯使用荷载，不会因新增梯板强度不足出现受压开裂；灌浆料初始流动度不低于260mm，流动性充足，灌注时可顺畅布满狭小浇筑空腔并充分渗入凿毛缝隙，减少浇筑死角、空鼓缺陷；灌浆料内掺入适配掺量的膨胀剂，满足3d限制膨胀率不低于0.010%、28d不低于0.015%的指标要求，可抵消灌浆料硬化过程中的干缩变形，防止新增梯板与原始嵌墙悬挑板之间因收缩产生分离缝隙，持续维持新旧结构紧密咬合的整体受力状态，全面提升叠合梯板的密实度、结构强度与界面粘结耐久性能。

19、进一步，所述s1之前还包括前置修复步骤：对原始嵌墙悬挑板存在的裂缝、缺损等表面缺陷部位采用m40聚合物砂浆进行找平修缮；所述m40聚合物砂浆的28d抗压强度不低于40mpa，28d抗折强度不低于6.0mpa，施工前采用抗压强度不低于40mpa、抗折强度不低于6.0mpa的m40聚合物砂浆对原始嵌墙悬挑板裂缝、缺损位置修补找平，能够完整复原原板完整受力截面，消除局部应力集中缺陷，高强度聚合物砂浆自身抗裂、粘结性能优异，可与原混凝土牢固结合，避免缺陷持续扩张；同时平整光滑的板面可避免局部凹凸造成后续凿毛深浅不一，保证凿毛施工质量均匀，也能防止局部空隙积存空气、影响灌浆料贴合，从源头保障新旧结构结合界面完整连续，为后续开孔浇筑形成一体化组合受力体系奠定平整、完好的基底条件。

20、进一步，所述s5中，组合受力体系的荷载传递路径为：原始嵌墙悬挑板与新增梯板承受的使用荷载共同传递至新增梯梁，新增梯梁将荷载分别传递至两端的新增构造立柱与原始砌体，新增构造立柱将竖向荷载传导至下部支承结构，实现多构件协同受力，该荷载传递路径将单一悬挑荷载拆分形成多通道分流模式，原始嵌墙悬挑板与新增梯板协同承载后统一将荷载传导至新增梯梁，再由梯梁同步向两端原始砌体、下方新增构造立柱分散传递，构造立柱进一步把竖向荷载传导至下层结构梁、地圈梁或基础等稳定下部支承结构，大幅削减原悬挑板根部集中弯矩与砌体局部承压荷载，解决传统加固仅依靠墙体嵌固传力带来的应力超限问题，多构件分段分担荷载可大幅提升整体安全冗余，各构件分工明确、传力连续顺畅，使原悬挑构件、新增混凝土构件、砌体墙体形成有机整体协同受力，从根本改善老旧嵌墙悬挑楼梯受力缺陷，显著提升整体承载力与长期使用稳定性。