混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工及方案的優(yōu)選
來源：來源于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)間：2009-06-05 15:11:31
混凝土構(gòu)筑物因出現(xiàn)功能性改變，如接建、增加荷載等，或在出現(xiàn)質(zhì)量問題，如配筋不足、災(zāi)后修補(bǔ)、混凝土強(qiáng)度不夠等，都需要進(jìn)行加固。其加固施工及加固方案的制定尤為重要，對(duì)于需要加固的構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的不同情況制定不同的加固方案。方案的確定要遵循安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、施工方便的原則，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
優(yōu)秀的加固方案具體體現(xiàn)在其施工作業(yè)方便、施工技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效果好、加固質(zhì)量高等四方面的特點(diǎn)。
1．良好的施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一
加固工程方案的優(yōu)劣，首先要把是否具有施工作業(yè)方便作為必要條件，沒有良好的施工性是阻礙加固工程施工的一個(gè)攔路虎。有的加固方案雖然具有解決問題的可行性，但是，由于其方案在施工過程中增加了一定的施工難度，而造成施工工期長(zhǎng)，勞動(dòng)用工大，安全系數(shù)低的弊端，結(jié)果是將影響到加固質(zhì)量。例如，新鄉(xiāng)市某技工學(xué)校辦公樓因冬季施工，摻加不合格防凍劑，超標(biāo)的氯離子破壞了鋼筋鈍化膜，致使十架大梁產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，需要進(jìn)行加固，原施工設(shè)計(jì)方案之一是采取簡(jiǎn)易修補(bǔ)法，即，將大梁裂縫處出現(xiàn)的酥松混凝土鑿除，露出鋼筋后，將銹蝕的鋼筋周圈進(jìn)行除銹后，用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉，達(dá)到加固目的；方案之二是采取加大截面加固法，即，通過增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、鋼度、穩(wěn)定性和抗裂性，并達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的。經(jīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案分析，此兩種方案除具有工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)外，還有以下不足之處：
1．1 技術(shù)可行性差，由于此大梁跨度大，鑿除混凝土梁則需分段進(jìn)行，要用大量的臨時(shí)支撐進(jìn)行安全防護(hù)，造成周轉(zhuǎn)材料不必要的浪費(fèi)；
1．2 勞動(dòng)強(qiáng)度高，在鑿除混凝土梁時(shí)，因分段施工時(shí)，只能鑿一米挪一米，成倍增加了勞動(dòng)強(qiáng)度；
1．3 工效低，大量的重復(fù)勞動(dòng)和落后的施工作業(yè)方法，延誤了施工工期并導(dǎo)致勞動(dòng)效率下降；
1．4 安全性差，因所有大梁必須將鋼筋鑿除外露，大梁承載力減小，在施工時(shí)，須時(shí)刻注意防護(hù)措施是否到位，麻痹大意則易出現(xiàn)意外事故；
1．5 產(chǎn)值效益小，大量的周轉(zhuǎn)材料和人工費(fèi)用的浪費(fèi)，加大了生產(chǎn)成本，減少了生產(chǎn)效益；
1．6 加大的截面影響房屋外觀和空間尺寸。
基于這些原因，經(jīng)與甲方和設(shè)計(jì)院商討，改變加固方案，采用先進(jìn)的外包鋼加固施工方法，應(yīng)用QR型建筑工程結(jié)構(gòu)膠粘錨技術(shù)，對(duì)這十架大梁進(jìn)行加固，由于技術(shù)先進(jìn)，加固性能好，占用空間小，施工周期短，材料消耗少，工藝簡(jiǎn)便、安全并減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加固質(zhì)量。取得了良好的綜合效益。
2．不同類型加固工程與加固方案分析
一般來說，加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法等，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝進(jìn)行工程加固的方法，如，化學(xué)灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應(yīng)運(yùn)而生，并開始廣泛應(yīng)用于各類加固工程中。具體那個(gè)方案最能體現(xiàn)加固工程所要求的短、平、快、省的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)需要加固的構(gòu)件情況，綜合確定加固方案。
2．1 以框架梁的加固為例，筆者認(rèn)為，較為合理、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)的加固方案當(dāng)屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法，前者以造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，占用空間小，加固效果好，明顯優(yōu)于加大截面法和預(yù)應(yīng)力加固法，后者除材料費(fèi)用高外，則各種優(yōu)勢(shì)盡顯其中，重要表現(xiàn)在自重輕，材料自身幾乎不增加重量；強(qiáng)度高，固化后的碳纖維強(qiáng)度比鋼材高達(dá)十幾倍；勞動(dòng)強(qiáng)度小，一個(gè)作業(yè)面只需一至兩人操作即可；施工工期短，熟練工人每人每天可完成近200㎡左右。但是，應(yīng)用其在負(fù)彎矩部位進(jìn)行加固效果不如鋼板性能好。
2．2 以框架柱的加固為例，較為常見的加固方法有外包鋼加固法，即，在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固，這樣既不增大混凝土截面尺寸，又大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法又分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式：干式加固法是將型鋼（一般是角鋼）直接外包于需要加固的混凝土柱四周，型鋼與混凝土之間無連接，由于與混凝土沒有形成一個(gè)整體，所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。濕式加固法一是用乳膠水泥漿或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等材料，將角鋼粘貼在混凝土柱上，二是角鋼與混凝土之間留一定間距，中間澆筑混凝土，達(dá)到外包鋼材與混凝土相結(jié)合。兩種作業(yè)方法相比較，干式作業(yè)法施工更為簡(jiǎn)單，價(jià)格低，施工時(shí)間短，但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況，合理挑選適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行加固。如，新鄉(xiāng)市泰和賓館由于功能改變，原設(shè)計(jì)一層柱子采用的是干式加固方案，將L100×6的角鋼包于柱子四周并用綴條連接，已完全滿足加固需求；而新鄉(xiāng)市某機(jī)電工程學(xué)校四、五層柱子，由于內(nèi)置鋼筋銹蝕，致使混凝土柱產(chǎn)生裂縫，采取的是濕式加固方案，對(duì)局部柱角用石英砂配置的高標(biāo)號(hào)水泥砂漿和環(huán)氧砂漿將L80×6的角鋼粘貼到混凝土柱四周，達(dá)到整體加固補(bǔ)強(qiáng)目的。兩種加固方法均取得良好效果。
另外，對(duì)于加固工程，還有焊接補(bǔ)筋加固法、套箍加固法、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)法、化學(xué)灌漿修補(bǔ)法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等，每種加固方法各有其特點(diǎn)及適應(yīng)范圍，只要行之有效，技術(shù)成熟，既滿足加固要求，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用，均可采用。
3．加固工程方案要在新技術(shù)、新材料、新工藝上寫文章
優(yōu)秀的加固工程方案要在工法上體現(xiàn)出其可行性、科學(xué)性、先進(jìn)性。筆者認(rèn)為，化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)法不失為當(dāng)前加固工程中首選的一種最為先進(jìn)的工法。眾所周知，一些加固工程采用過時(shí)的加固方法需要大量的人力、物力和時(shí)間，已不能滿足當(dāng)前加固工程質(zhì)量、工期、安全、經(jīng)濟(jì)的要求，而化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)加固方法越來越以其明顯的優(yōu)勢(shì)成為加固工程中的優(yōu)選方案。例如，新鄉(xiāng)市面粉廠制粉車間技改工程中的加固部分，就是采取化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)的方法，應(yīng)用QR型建筑工程結(jié)構(gòu)膠粘劑，對(duì)其第四層、第五層框架梁進(jìn)行粘鋼加固,滿足了該車間在樓層增高、設(shè)備增加，荷栽加大情況下的正常使用要求。采取同樣方法施工的新鄉(xiāng)輝龍陽光購(gòu)物廣場(chǎng)、洛陽陽光熱電廠、平頂山姚孟電廠改造、某機(jī)電工程學(xué)校等加固工程均取得了良好效果。充分顯示出新技術(shù)、新材料、新工藝在加固工程中的應(yīng)用成果。
在化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)方法中，除粘鋼加固外，碳纖維加固工藝也不適為一種先進(jìn)的加固工法，例如，某開發(fā)公司地下室梁柱加固、某水廠水泵房大梁加固工程，由于環(huán)境濕度較大，最適于采用碳纖維加固，與其它加固工藝相比，更具有耐濕耐潮、抗腐蝕強(qiáng)、自重輕、強(qiáng)度高、施工便捷、質(zhì)量好的特點(diǎn)，加固性能均優(yōu)于目前其它加固方法。
可見，選擇加固工程方案要有針對(duì)性，不同的加固工程應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施，其方案需要在進(jìn)行價(jià)格比、性能比、質(zhì)量比的同時(shí)，還要體現(xiàn)出其工藝技術(shù)的科學(xué)性和先進(jìn)性，這樣的加固方案才是優(yōu)秀的加固方案。
4．幾種典型加固方法的工程施工要求
工程加固的目的就是要通過加固施工達(dá)到修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)、提高承載力、增強(qiáng)使用功能、滿足使用要求，因此，選擇加固方案要以提高加固工程質(zhì)量為根本目的。對(duì)于不同的加固方案也有不同的施工方法和質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25︰90）中幾種典型的加固方法，依照施工經(jīng)驗(yàn)，不同的加固方法在施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)做到：
4．1 外包鋼加固法 要把表面處理包括加固結(jié)合面和鋼板貼合面處理作為加固施工過程中的關(guān)鍵，對(duì)于干式加固施工，為了使角鋼能緊貼構(gòu)件表面，混凝土表面必須打磨平整，無雜物和塵土；當(dāng)采用濕式加固施工時(shí)，應(yīng)先在處理好的角鋼及混凝土表面抹上乳膠水泥漿或配制環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿料，對(duì)鋼板進(jìn)行除銹，混凝土進(jìn)行除塵并用丙酮或二甲苯清洗鋼板及混凝土表面，進(jìn)行粘、灌。
4．2 預(yù)應(yīng)力加固法 采用預(yù)應(yīng)力拉桿加固時(shí)，在安裝前必須對(duì)拉桿事先進(jìn)行調(diào)直校整，拉桿尺寸和安裝位置必須準(zhǔn)確，張拉前應(yīng)對(duì)焊接接頭、螺桿、螺帽質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證拉桿傳力正確可靠，避免張拉過程中斷裂或滑動(dòng)，造成安全和質(zhì)量事故；采用預(yù)應(yīng)力撐桿加固時(shí)，要注意撐桿末端處角鋼（及其墊板）與混凝土構(gòu)件之間的嵌入深度傳力焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，將撐桿兩端用螺拴臨時(shí)固定，然后用環(huán)氧砂漿或高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行填灌，加固的壓桿肢、連接板、綴板和拉緊螺栓等均應(yīng)涂防銹漆進(jìn)行防腐。
4．3 改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法 增設(shè)支點(diǎn)若采用濕式連接，在接點(diǎn)處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面，應(yīng)進(jìn)行鑿毛，清除浮渣，灑水濕潤(rùn)，一般以微膨脹混凝土澆筑為宜。若采用型鋼套箍干式連接，型鋼套箍與梁接觸面間應(yīng)用水泥砂漿座漿，待型鋼套箍與支柱焊牢后，再用較干硬砂漿將全部接觸縫隙塞緊填實(shí)；對(duì)于楔塊頂升法，頂升完畢后，應(yīng)將所有楔塊焊連，再用環(huán)氧砂漿封閉。
4．4 混凝土構(gòu)件外部粘鋼加固法 此法施工較為簡(jiǎn)單，但首先需要著重注意混凝土和鋼板的表面處理，對(duì)于舊、臟嚴(yán)重的混凝土構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用水沖洗，再對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，除去2～3㎜厚表層，露出新面和平整，將粉塵清除干凈；對(duì)于混凝土表面較好的，則可直接對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，去掉1～2㎜厚表層，使之平整，清去粉塵，再用丙酮擦試表面即可；鋼板表面處理應(yīng)根據(jù)其繡蝕情況，可用噴砂、砂布、砂輪機(jī)打磨，使鋼板出現(xiàn)金屬光澤，打磨紋路盡量與受力方向垂直，然后用丙酮擦試干凈。其次要注意對(duì)膠粘劑的選擇，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑魚龍混雜，對(duì)膠粘劑的選擇一定要慎重。第三要注意在配膠、粘貼過程中的細(xì)節(jié)，膠粘劑要嚴(yán)格按照說明書要求的比例配制，尤其是要掌握好固化劑的用量，攪拌要均勻，同時(shí)在粘貼時(shí)要保證粘貼面的飽滿、密實(shí)。最后要注意在固化階段不能對(duì)鋼板有任何擾動(dòng)。
就目前來看，這些混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步探索，隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固施工方法將會(huì)有更大拓展，因此，加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
