重慶鵝嶺二廠文創(chuàng)公園項目加固工程技術(shù)解析

阮恭明，張順清

（重慶通坤建設(shè)工程有限公司，重慶401120）

重慶鵝嶺二廠文創(chuàng)公園項目加固工程技術(shù)解析

阮恭明，張順清

（重慶通坤建設(shè)工程有限公司，重慶401120）

該文通過對重慶鵝嶺二廠文創(chuàng)公園老舊廠區(qū)改造加固工程中選用的三種加固方式進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)解析，為類似加固工程提供參考。關(guān)鍵詞：碳纖維；粘鋼；加固；灌漿

重慶二廠文創(chuàng)公園因使用功能改變、原有建筑物老舊、結(jié)構(gòu)已近設(shè)計使用年限，難以保證使用的安全性和當(dāng)前規(guī)范的要求。為延長使用年限和提高承載能力，特對原有建筑物進(jìn)行了局部加固處理。本文選擇了該項目中最具有代表性的幾種加固方法進(jìn)行介紹[1]。

1 碳纖維加固

1#樓消防樓梯為外掛式鋼筋混凝土樓梯,因結(jié)構(gòu)老化，原有結(jié)構(gòu)不能滿足安全使用和現(xiàn)行規(guī)范的要求。因此，在文創(chuàng)公園改造項目中，為更好地保留原有建筑物及其使用功能，對1#樓消防樓梯選用了粘接碳纖維布的方式進(jìn)行加固處理。

圖1 1#樓消防樓梯

1.1 碳纖維加固的優(yōu)點

碳纖維加固具有節(jié)省空間、施工方便、不需現(xiàn)場及臨時固定設(shè)施、易保證施工質(zhì)量、材料自身輕薄對結(jié)構(gòu)尺寸和自重影響小、具有較強的耐腐蝕和耐久性等特點。采用粘接碳纖維法加固能顯著提高建筑物的承載能力，延長建筑物使用壽命，有利于節(jié)約建筑資源，節(jié)約加固成本。

1.2 粘貼碳纖維加固施工工藝流程

表面處理→找平處理→涂刷底層樹脂→粘貼碳纖維布。

（1）表面處理：拆除原柱水洗石、梁、板底保護(hù)層并打磨平整，完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面；梁柱角打磨成半徑20mm的R角；混凝土表面清理干凈并保持干燥。

（2）找平處理：混凝土表面必須平整，凹陷不平整的混凝土表面用找平材料找平整；有突出的混凝土表面采用打磨機(jī)打磨平整。

（3）涂刷底層樹脂：嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書的規(guī)定比例配制底層樹脂，然后均勻涂抹于加固混凝土表面。

（4）粘貼碳纖維布：按設(shè)計尺寸裁剪碳纖維布，嚴(yán)格按照說明書比例調(diào)制浸漬樹脂，樹脂要均勻涂抹在要粘貼碳纖維布的混凝土表面位置；將碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼的部位，采用滾筒順纖維方向反復(fù)多次滾壓，直到碳纖維布與混凝土表面的氣泡全部被擠除為止，并使碳纖維布被浸漬樹脂充分浸透。1#消防樓梯因設(shè)計需要，要體現(xiàn)出原有建筑風(fēng)貌和加固的痕跡，粘貼碳纖維加固后，表面未做砂漿保護(hù)層及裝飾層。

2 粘鋼加固

2.1 加固方式的選擇

1#樓新建外掛陽臺和走廊位于1#樓臨街位置，是在原有建筑外側(cè)新建的鋼結(jié)構(gòu)陽臺和臨街走廊，新建鋼陽臺和走廊與原建筑結(jié)構(gòu)連接處，選用粘鋼加固的方式對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

2.2 粘鋼施工工藝流程

鋼板制作與加工→基層處理→配制粘接膠→粘貼鋼板→鋼板固定→固化→檢驗→鋼板表面防腐處理。

（1）鋼板制作與加工：按照設(shè)計圖紙結(jié)合混凝土構(gòu)件的實際尺寸調(diào)整鋼板下料尺寸并下料，按照混凝土構(gòu)件上鉆的螺栓孔為準(zhǔn)對鋼板進(jìn)行鉆孔、成型。

（2）基層處理：一是原結(jié)構(gòu)面的處理——剔除混凝土表面抹灰等裝飾層和松動、空鼓混凝土，打磨去除已碳化的混凝土構(gòu)件表面，露出新混凝土表面，將表面塵土干凈，然后表面在用丙酮擦拭清洗一遍露筋的混凝土面，去除鋼筋表面的鐵銹，露筋和空鼓處噴水潤濕，用高強樹脂砂漿補平；二是鋼板面處理——打磨去除掉表面鐵銹露出金屬光澤，打磨可盡量粗糙，越粗糙越好，打磨紋路要與鋼板受力方向垂直，打磨后的鋼板表面要用丙酮擦拭清洗一遍。

（3）根據(jù)設(shè)計在指定的位置鉆孔埋置化學(xué)螺栓：孔洞大小和深度要符合設(shè)計要求，孔洞內(nèi)粉塵必須清理干凈，先把藥劑管放入清理干凈的孔洞內(nèi)，化學(xué)螺栓不得直接用錘子砸入孔洞內(nèi)，必須采用電鉆鉆入孔洞內(nèi)，保證藥劑攪拌均勻，均勻地填充在化學(xué)螺栓和混凝土之間，鉆入化學(xué)螺栓后藥劑為達(dá)到全部硬化前不得進(jìn)行下一步施工。

（4）配膠：膠粘劑選用雙組分粘鋼專用結(jié)構(gòu)膠，材料必須具有出廠合格證、復(fù)檢和現(xiàn)場抗拉拔試驗均合格后方能使用，嚴(yán)格按說明書規(guī)定比例進(jìn)行調(diào)配；必須采用干凈容器攪拌均勻；一次配置不宜過多，以免失效和影響粘貼質(zhì)量，保證在初凝前使用完畢，發(fā)現(xiàn)粘接劑出現(xiàn)初凝后不得使用。

（5）粘貼：配制好膠粘劑后，均勻涂抹在鋼板貼合面和已處理好的混凝土表面，結(jié)合面的刷膠可采用往返多次涂刷，至到涂刷到規(guī)定厚度，可采用脫蠟玻璃絲布的方法防止流墜，必須使膠充分滲透、浸潤、粘附于結(jié)合面上，中間涂抹厚度較邊緣越厚，然后將鋼板貼于預(yù)定位置。

（6）固定與加壓：鋼板粘好后馬上用事先預(yù)埋好的化學(xué)螺栓固定，螺栓不能完全擰緊、擰死，擰固程度以起到稍加壓，使鋼板邊緣剛擠出粘接膠液為止；化學(xué)螺栓作為鋼板的永久附加錨固措施。

（7）固化：結(jié)構(gòu)膠粘劑在常溫（20℃）需要24h才能完全固化，固化期中不得對鋼板有任何擾動，3d后方可受力使用。

（8）檢驗：粘鋼結(jié)束后仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)粘接劑留漿、鋼板與原結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)縫隙要用針筒對此部分進(jìn)行補灌粘接劑。

（9）防腐處理：粘鋼加固鋼板外表面應(yīng)進(jìn)行噴涂防銹漆防腐處理，防止銹蝕。

3 外包鋼和加大截面組合加固

3.1 選用鋼包柱加固意義

在新建1#樓、4#樓夾層、2號天橋、3#天橋中采用了外包鋼和加大截面兩種加固方式相結(jié)合的“鋼包柱”的加固方式，在原結(jié)構(gòu)柱周邊采用鋼板焊接成一個矩形鋼柱，把原有柱包圍起來，使原結(jié)構(gòu)承受的荷載不變，鋼柱承受新增部分建筑物及使用荷載，同時鋼柱對原結(jié)構(gòu)承載能力也起到加固作用。由于鋼柱是直接放置在基礎(chǔ)上，鋼柱及承受的新增建筑物荷載是直接傳遞與基礎(chǔ)，鋼柱與原柱均可單獨承受自身及所承受的荷載，在鋼柱與原柱之間灌注粘接劑粘后可協(xié)同受力，形成新的完整受力體系，對原結(jié)構(gòu)起到加固作用。因此，采用“鋼包柱”加固的方法和傳統(tǒng)意義上的粘鋼和外包鋼法加固不同，傳統(tǒng)粘鋼加固鋼板靠粘接劑和錨栓或螺栓與原結(jié)構(gòu)粘接，讓鋼板與原結(jié)構(gòu)形成一體共同受力，方能起到加固的作用，如果拆分開來加固鋼板自身不能單獨形成受力體系。為體現(xiàn)二廠文創(chuàng)園的藝術(shù)氛圍，“鋼包柱”在結(jié)構(gòu)設(shè)計驗算后，建筑設(shè)計師對建筑外觀進(jìn)行了深入設(shè)計，在“鋼包柱”四面雕刻建筑符號，用激光切割加入了很多帶有“二廠印記”的鏤空圖案，使得我們的“鋼包柱”成為了一個既是建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件也是裝飾構(gòu)件。因此，“鋼包柱”既起到了承重、加固、裝飾的作用，又能透過鏤空花紋體現(xiàn)建筑原有風(fēng)貌，充分體現(xiàn)了“尊重老建筑”的設(shè)計理念[2]。

圖2 鋼包柱效果圖

3.2 “鋼包柱”施工工藝流程

表面處理→鋼材下料加工→焊接安裝→支模、灌漿、拆模、剔除清理圖案區(qū)域內(nèi)水泥砂漿→養(yǎng)護(hù)→防腐處理。

（1）表面處理：先剔除原柱裝飾層，再將柱表面打磨平整，對于表面凸凹較大的柱表面，凸面用手錘將其打平，凹處用高標(biāo)號水泥砂漿抹平，角部磨出圓角[3]。

（2）鋼材下料加工：根據(jù)現(xiàn)場實測尺寸和設(shè)計圖案進(jìn)行鋼板放樣，專業(yè)加工廠加工制作。

（3）焊接安裝：先在地面上把三面鋼板焊接固定成一個“U”字型，然后把焊好的鋼板用手動葫蘆吊裝直接扣在柱子上，再焊接固定另一面鋼板，調(diào)校和固定位置，最后補焊；鋼柱通過樓板時在樓板上開洞，鋼柱直接穿過樓板，原樓板鋼筋與鋼柱焊接后用混凝土把洞補平；鋼柱通過梁時保證梁的完整性，在鋼柱鋼板下料時預(yù)先留出梁位置孔洞。

（4）支模、灌漿、拆模、剔除清理圖案區(qū)域內(nèi)水泥砂漿：傳統(tǒng)粘鋼灌漿粘接劑一般采用的是改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)灌注膠，工程造價高。“鋼包柱”加固采用水泥砂漿作為粘接、填充劑，在鋼柱與框架柱之間的縫隙灌注1∶0.3水泥砂漿，使鋼柱與原結(jié)構(gòu)形成整體受力體系同時對內(nèi)側(cè)鋼板起著防銹作用，同時增大了原結(jié)構(gòu)面積，對原結(jié)構(gòu)也起到了加固的作用；原結(jié)構(gòu)面垂直度和平整度偏差較大，導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)面與固鋼板之間的縫隙大，若采用改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠灌注成本較高；若采用水泥砂漿灌注，既不會降低工程質(zhì)量又能節(jié)約成本，同時能起到很好的粘接、填充和防護(hù)作用。

“鋼包柱”灌漿中，“鋼包柱”有很多鏤空圖案，不能直接灌注。通過多種方案對比，如圖3所示，選用了鋼筋混凝土施工支模澆筑的方案，該方案技術(shù)簡單可靠、經(jīng)濟(jì)、實用。先在“鋼包柱”四周支模，從柱頂縫隙處灌注1∶0.3水泥砂漿，采用敲擊模板的方式進(jìn)行搗實，如圖4所示，待水泥砂漿初凝后拆除模板，用鑿子清理掉鏤空圖案部分的水泥砂漿，露出原結(jié)構(gòu)面。

圖3 支模灌注水泥砂漿

圖4 清理圖案區(qū)域內(nèi)水泥砂漿

（5）養(yǎng)護(hù)：水泥砂漿灌注完成，及時澆水養(yǎng)護(hù)7d。

（6）防腐處理：“鋼包柱”加固飾面藝術(shù)效果設(shè)計為銹蝕鋼板，其施工工藝為——在鋼板表面噴涂鹽水，待達(dá)到銹蝕效果，表面淺打磨銹蝕鐵屑，分多次噴涂清漆，保證清漆形成一定堆積厚度，防止鋼板繼續(xù)銹蝕，以達(dá)到結(jié)構(gòu)耐久性及飾面設(shè)計效果。

4 結(jié)語

隨著城市的發(fā)展，舊城改造項目日益增加，為了使更多的老舊建筑充分地得到利用，提升改造項目的經(jīng)濟(jì)性，對此部分建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固勢在必行。加固方式的類型多樣，其加固方式的選擇應(yīng)根據(jù)原有建筑的特性因地制宜地選擇正確的加固方式，結(jié)合現(xiàn)場實際情況進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，可起到簡便施工、降低施工難度和造價成本等作用。

[1]施建春.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固施工技術(shù)分析探討[J].工程技術(shù)，2016（12）：65-66.

[2]楊波.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固施工技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（2）：147.

[3]余瓊，陸洲導(dǎo).粘鋼加固框架節(jié)點與碳纖維加固框架節(jié)點方法探討[J].工業(yè)建筑，2003，33（12）：77-80.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Technical Analysis on Reinforcement Project of TESTBED2 Project in Chongqing

This paper elaborates the three reinforcement methods applied in TESTBED 2 project in Chongqing,providing some references for similar projects.

carbon fiber;dead burning;reinforcement;grouting

TU745.5

A

1671-9107（2017）06-0075-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.06.075

2017-05-09

阮恭明（1988-），男，重慶人，大專，主要從事建筑工程施工管理工作。