卜昌富， 徐 敏， 董 鸽
（上海建工七建集团有限公司，上海200050）
[摘要]上海浦东国际机场T1航站楼流程改造工程中，为满足既有连廊上部结构加建后的承载力要求，对既有连廊首层基础结构进行加固。既有连廊首层净空高度仅约为4m，加固施工的全过程中既有连廊二层、三层均处于正常运营状态，且加固设计节点复杂，给围护结构施工、增设混凝土灌注桩以及首层结构加固带来了极大的困难。经过现场实测并结合设计图纸反复研究，采取改进施工机械、调整压顶梁结构设计、优化加固节点施工流程等措施，解决了不停航条件下既有连廊基础结构加固施工难题，加快了工程进度，节约了工程费用，确保了基础结构加固过程中航站楼不停航运营的安全。
[关键词]航站楼；不停航施工；结构加固；节点处理
中图分类号：TU744 文章编号：1002-848X( 2016) 05-0102-05
1 工程概况
上海浦东国际机场T1航站楼（简称T1航站楼）为主楼一连廊-长廊的前列式国内、国际综合型航站楼，位于东西两侧的长廊和主楼通过3层的南、北连廊连接。为满足客流量增大后的运营要求，T1航站楼流程改造工程将在位于航站楼主楼和长廊内以及主楼与长廊之间的中庭区域进行改扩建施工，同时要求加固施工时保证航站楼不停航运营。
整个改造工程分为新建和改建两个部分，总建筑面积116 070m2。其中改建区域主要位于既有航站楼主楼和长廊内部，建筑面积48 300m2；新建区域位于航站楼主楼、长廊和连廊之间的中庭区域，建筑面积67 770m2，整个新建区域分为A区、B区、CD区、E区、F区，为满足不停航施工要求，仅在新建区域北端设置一个出入口，如图1所示。
新建区域中B区和E区较为特殊，为航站楼既有南、北连廊，根据改造设计要求，将在其上部加建3层钢结构，用于增加机场办公区域面积。加建所增加的荷载经过既有连廊的混凝土结构柱直接传递至既有承台，进而通过桩基础传递至地基，因此在钢结构加建施工开始前，须完成此部分基础结构加固以满足承载力要求（图2）。
2 既有连廊结构概况及加固设计要求
既有连廊为3层钢筋混凝土框架结构，无地下室，东西方向宽48m，南北方向长53. 45m，既有屋面结构面标高17. 28m，二层、三层东西两侧分别与主楼和长廊连通，既有连廊南、北两侧均为新建区域。既有连廊首层既有承台共12个，轴心间距9.8~18m，每个承台下方设计有数量不等的ɸ600和ɸ800PHC管桩，承台之间通过地梁相互连接。设计要求既有首层结构混凝土强度等级达到C30，首层至二层结构梁底净空高度约为4m。
如图3所示，为满足在既有连廊上加建3层钢结构的荷载要求，既有连廊的承台、地梁及结构柱均需进行加固处理：地梁需加大截面，结构柱采用外包钢以及碳纤维加固的方法，承台采用增加长、宽、高三维截面尺寸的方法，相应地在承台截面扩大部分下方增设混凝土钻孔灌注桩。
3 加固工程施工难点分析
(1)不停航施工管理要求高
T1航站楼流程改造工程为国内首个不停航施工项目，不停航即为在整个改造工程进行过程中，保证机场正常运营，任何新建、改建施工作业不能对机场的运营产生任何干扰。
(2)设计图纸与场地现状存在误差
T1航站楼于1998年竣工，由于存在结构沉降，既有首层基础结构标高与原设计标高已有一定出入，既有结构现状均需通过现场实测来确定。
(3)施工区域净空高度低
既有连廊首层结构面至二层结构梁底的净空高度不足4m，给混凝土钻孔灌注桩的施工带来很大障碍。
(4)加固工艺多样且交叉施工
本次加固工程涉及灌胶包钢、碳纤维加固、植筋、钢筋安装、混凝土浇筑等多种施工工艺，各工艺之间需相互穿插、相互配合。
4 关键技术路线及实施
4.1既有结构现状
对既有连廊首层所有结构的加固施工，如构件截面加大、加高、加宽，外包钢以及碳纤维加固等，都是在既有结构的基础上进行的。既有结构（承台、地梁、立柱）现状尺寸与加固后尺寸之间的实际差值、既有结构间距的实测值以及既有结构的沉降情况，决定了加固材料的下料尺寸。因此在加固施工开始前，需要对既有结构进行实测实量，明确实际的截面尺寸、间距、标高等会对加固施工产生直接影响的因素。经过现场实测可知，既有承台混凝土强度等级均达到C30，能够满足设计要求。
4.2钻孔灌注桩施工
由于既有连廊下方需要增设钻孔混凝土灌注桩，直径为800mm，设计桩深最深达83m，混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P6。常规情况下，所需要的机械设备的尺寸尤其是机械设备的高度远大于既有连廊首层与二层之间4m左右的净高。针对现场实际情况，通过对原有设备进行改造，使设备高度降低至3. 8m左右，同时将整根钢筋笼分解成2.5m的分段进行焊接施工，满足了现场施工条件，现场施工情况如图4所示。
4.3既有承台加固
既有承台加固共分为两种：第一类是将其平面尺寸扩大后进行全部或部分加高（图5）；第二类是在既有平面尺寸基础上直接将其加高（图6）。直接加高的承台共6个，平面尺寸均较小，其余18个承台均属于第一类情况。承台扩大平面尺寸部分以及加高部分的混凝土强度等级为C40。
扩大截面加固方法具有经验成熟、施工简便、适应性强等优点。扩大截面施工工艺的核心在于如何确保新旧混凝土的整体受力性能，其关键在于新旧混凝土交界面的处理，主要包括两类措施：一类是对既有混凝土表面进行凿毛处理；另一类是在新旧混凝土交界面处设置一定数量的贯穿结合面的抗剪钢筋，通过化学植筋的方式植入既有混凝土，植入深度和预留长度均须满足设计要求，如图6，7所示。化学植筋的施工工艺为：机械成孔→孔洞清理→钢筋处理→灌注胶体→插入钢筋→静置养护。
4. 4既有地梁加固
在既有承台之间分布有东西方向和南北方向的既有地梁，加固既有承台的同时需对既有地梁进行加固。既有地梁加固分为两类：第一类为原梁保留；第二类为原梁凿除。原梁保留是指保留既有结构梁并进行表面处理，在此基础上进行梁截面加大。原梁凿除是指将相邻承台之间的既有结构梁完全凿除，仅保留梁底纵向受力钢筋，然后按照增大后的梁截面施工新结构梁。加固后结构梁混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P6。
如图8所示，对于原梁保留的类型，采用在梁侧植入拉结筋，同时将新增箍筋与既有箍筋以焊接的方式进行连接。对既有地梁的顶面、侧面进行凿毛、清理并涂刷界面剂，以增强新老混凝土结合强度。对于原梁凿除的类型，采用将底部部分纵筋与保留的既有钢筋以焊接的方式进行连接。
4.5既有结构柱加固
既有连廊与主楼、既有连廊与长廊之间设置了结构变形缝，并通过设置双柱或三柱对上部结构进行支承。按照加固设计要求，既有连廊范围内的既有结构柱主要采用灌浆包钢的方法进行加固，对于既有三胞胎柱，由于其间距较近，采用粘贴碳纤维加固方式进行加固。
灌胶包钢加固节点示意如图9所示。经过测量，确定各既有结构柱的实际尺寸后，钢套筒的加工尺寸即可依既有结构柱的实测外径来确定。灌胶包钢施工工艺流程：既有结构柱实体测量→钢材下料加工→结构柱表面处理→放线定位→钢板现场焊接→结构与包钢间隙检查→柱脚节点部位钢筋施工→配制环氧树脂胶体→压力灌胶→静置→二次灌胶→钢材表面防护。其中实体测量、混凝土表面处理、钢板现场焊接、灌胶等环节较为关键，图10为既有结构柱包钢施工现场。
碳纤维加固施工具有轻质高强、施工简便、外形适应性强等特点，本工程碳纤维加固节点如图11所示。碳纤维加固施工工艺流程：基层处理→涂刷底胶→批刮环氧腻子→粘贴碳纤维布→养护→涂刷碳纤维专用保护漆。
4. 6既有承台、地梁、结构柱节点处理
既有承台顶面钢筋双层双向设置，既有地梁顶面钢筋三层双向、局部四层双向设置，需要灌胶包钢的既有结构柱需在既有承台靠近柱脚周围的位置分别植入内排1字形钢筋和外排7字形钢筋，同时在水平方向设置箍筋并植入拉结筋，另外还需在既有结构柱脚部位进行包钢施工，如图12所示。
同时，由于既有承台、地梁、结构柱加固的施工工艺不尽相同，施工范围互有穿插，尤其是节点部位钢筋施工时，在非常有限的局部空间内，水平方向和竖直方向钢筋均需要相互避让，因此上述三类结构构件的节点加固施工非常复杂，如图13所示。
最终，节点部位的施工流程确定为：既有结构局部混凝土凿除→柱脚内圈竖向1字形钢筋植筋→柱脚包钢→柱脚外圈竖向7字形钢筋植筋→承台新老混凝土结合面植筋→承台顶面钢筋、地梁顶面钢筋施工→其余部位结构加固钢筋施工→混凝土浇筑。为保证1字形钢筋定位尽量准确，现场设计了钢套筒用于钢筋定位。
地梁截面扩大后的钢筋分为纵向受力主筋、箍筋和横向拉结筋。纵向受力主筋分布在梁顶和梁底，梁顶主筋分为绕柱贯通和焊接在柱包钢外侧加劲板上两类。柱脚包钢连接板宽150mm，连接板边缘距离承台扩大后外边缘230mm。
既有结构混凝土凿除、植筋以及结构钢筋施工与节点以外部位施工类似。现场施工中重点处理了柱脚包钢后连接板面至-0.28m标高范围内的承台、地梁钢筋之间的关系。
如图14所示，该部位一部分钢筋需以约400角经4次弯折后绕柱贯通，还有一部分钢筋需焊接在连接板面上，剩余其他钢筋需下锚至既有承台面。经统计，需从连接板上方通过的结构钢筋包括承台钢筋（双层双向）以及相互垂直的两个方向的地梁钢筋，再加上还需要留出混凝土保护层厚度，经过三维模拟可知，连接板上方至结构完成面至少需要130mm高的空间。经过与结构设计协商，将原图纸中该部位尺寸从50mm调整至130mm，并最终顺利完成既有承台、地梁、结构柱脚加固节点的施工。
5 现场实施效果
T1航站楼既有北连廊和南连廊基础结构加固分别于2013年4月和7月开始施工，同时配合现场总体施工道路翻交的安排，将该区域基础结构进行分块。两个连廊先后于2013年8月和12月顺利完成基础结构加固施工，为上部结构加建施工及其他后续施工内容奠定了坚实的基础。
目前本工程已全面竣工并交付使用，通过上海岩土工程勘察设计研究院的监测，到目前为止，承台最大垂直位移累计值为3. 99 mm，最大单次变化量为0. 38 mm，无水平位移，该变形量均符合设计要求，证明了本次不停航条件下既有连廊承台加固施工的成功。
