混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工及方案選擇

鐘　濤

摘 要:本文根據(jù)作者的施工經(jīng)驗(yàn),介紹了目前混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工中所遇到的加固施工方案及施工方法,并對(duì)不同方案進(jìn)行優(yōu)化比較。

關(guān)鍵詞:混凝土;結(jié)構(gòu)工程;加固施工;方案

混凝土建筑筑物因出現(xiàn)功能性改變,如接建、增加荷載等,或在出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)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(méi)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(wèn)題的可行性,但是,由于其方案在施工過(guò)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,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(guò)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(lèi)型加固工程與加固方案分析

一般來(lái)說(shuō),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(kāi)始廣泛應(yīng)用于各類(lèi)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(jiàn)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(wú)連接,由于與混凝土沒(méi)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(shù)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。

3 加固工程方案要在新技術(shù)、新材料、新工藝上寫(xiě)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(guò)時(shí)的加固方法需要大量的人力、物力和時(shí)間,已不能滿(mǎn)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(lái)越以其明顯的優(yōu)勢(shì)成為加固工程中的優(yōu)選方案。

可見(jiàn),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(guò)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(mǎn)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(guò)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(wú)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(shù)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(guò)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2～3mm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1～2mm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(yú)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(guò)程中的細(xì)節(jié),膠粘劑要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)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(mǎn)、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(lái)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。