土木結(jié)構(gòu)工程加固施工方案及優(yōu)化比較

車云輝

【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

混凝土構(gòu)筑物因出現(xiàn)功能性改變,或出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,都需要進(jìn)行加固。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。本文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。

優(yōu)秀的加固方案體現(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。

一、考慮良好的施工性

加固工程方案的優(yōu)劣,首先要把施工作業(yè)方便作為必要條件。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)用工量大,安全系數(shù)低的弊端,結(jié)果將影響到加固質(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,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、剛度、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,還有技術(shù)可行性差、勞動(dòng)強(qiáng)度高、工效低、安全性差、產(chǎn)值效益小等不足之處?；谶@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。

二、不同類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,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)用于各類加固工程中。具體哪個(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。

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,各種優(yōu)勢(shì)如自重輕、強(qiáng)度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、施工工期短盡顯其中。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.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,具體方法又分干作業(yè)法與濕作業(yè)法兩種形式。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。

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。

三、加固工程方案要在新技術(shù)、新材料、新工藝上做文章

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。例如,某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、荷載加大情況下的正常使用要求,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失為一種先進(jìn)的加固工法。

四、幾種典型加固方法的工程施工要求

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:

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。

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;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。

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.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。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(guò)程中的細(xì)節(jié),膠粘劑要嚴(yán)格按照說(shuō)明書要求的比例配制。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。