多層框架結(jié)構(gòu)梁板柱的加固補強技術(shù)

文/葉鵬 中冶集團武漢勘察研究院有限公司 湖北武漢 430080

混凝土（框架）結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中已經(jīng)普遍使用，由于各種原因，需要對某些混凝土結(jié)構(gòu)進行加固，以保證其使用安全，延長使用年限或改變用途。結(jié)構(gòu)加固處理方法很多,產(chǎn)生的加固效果也不一樣，經(jīng)濟效益也不相同。我公司在鄭州某商業(yè)大樓框架結(jié)構(gòu)的加固補強工程中采用系列技術(shù)取得了良好的效果，也積累了寶貴的經(jīng)驗。

1、工程簡介

某商業(yè)大樓位于鄭州市人民路，截止結(jié)構(gòu)加固時已投入使用五年，框架結(jié)構(gòu)[1]，地下一層，地上七層，建筑面積約4.5萬m2，主要使用功能為商場及辦公。由于存在結(jié)構(gòu)砼強度遠低于設(shè)計要求、砼表面碳化、梁板柱出現(xiàn)大面積裂縫等嚴重質(zhì)量問題，經(jīng)過可靠性鑒定，我公司承接該結(jié)構(gòu)加固補強工程，所有梁、柱的防碳化保護層施工；裝飾層及其它影響補強工程部分的拆除及恢復[2-3]。

2、工程特點

施工場所為營業(yè)商場，按業(yè)主要求，每層樓分南北兩區(qū)域，一半施工，一半營業(yè)，且互不影響。該工程工序多、工作量大、工期緊，全部施工材料須靠人工搬運，所用化學材料對環(huán)境（溫度、濕度、界面潔凈度）因素敏感，施工現(xiàn)場管理、安全生產(chǎn)與文明施工要求很高。

3、結(jié)構(gòu)加固施工順序及工藝流程

由于項目建筑物使用功能的特殊性，施工工期不允許太長，在商場封閉之前，須將施工機具、人員及主要施工材料全部到位，各工序要求銜接緊湊，充分發(fā)揮機具與勞動力效率，以保證工期。應確保施工后續(xù)材料的供應，制訂緊急情況預案。

3.1 工程總體施工順序：每樓層的南（北）區(qū)→北（南）區(qū)→該樓層副樓→其它樓層。

3.2 施工總工藝流程

4、梁板裂縫處理

4.1 當裂縫寬度小于0.3mm時，裂縫的修補采用表面處理法，按下列步驟進行：

4.1.1 原結(jié)構(gòu)裂縫處，采用鋼絲及丙酮清理干凈；

4.1.2 待結(jié)構(gòu)表面干燥后，在表面涂3層低粘度、低固體含量（21%左右）的環(huán)氧樹脂溶液用以封閉裂縫。

4.2 當裂縫寬度大于0.3mm時，裂縫的修補采用高壓灌漿法處理，按下列步驟進行：

4.2.1 先清理混凝土表面，然后在裂縫端部，裂縫交叉處和裂縫較寬處用環(huán)氧膠泥埋設(shè)灌漿嘴；

4.2.2 封縫：在裂縫兩側(cè)（寬20-30mm）涂一層環(huán)氧樹脂基液，后抹一層厚1mm左右、寬20-30mm的環(huán)氧樹脂膠泥封縫；

4.2.3 用空壓機進行試壓，檢查密封性；

4.2.4 配制漿液:漿液配比:環(huán)氧樹脂:丙酮:T31固化劑=100:30:10

4.2.5 灌漿：灌漿前先用空壓機將孔道及裂縫吹干凈，灌漿壓力為0.2-0.4Mpa，灌漿順序為自下而上，漿液由下面灌漿嘴灌入，上面灌漿嘴出漿為止；

4.2.6 漿液初凝不外流時，拆除灌漿嘴，用摻入水泥的灌漿液將灌漿嘴處抹平封口。

5、粘鋼加固施工

5.1 粘貼面處理

5.1.1 混凝土面應鑿除粉飾層、油垢及污物，然后用角磨機打磨去1-2mm厚表層，較大凹陷處用結(jié)構(gòu)膠（可加10%-30%的425#普通硅酸鹽水泥）修補平整，打磨完畢用壓縮空氣吹凈浮塵，最后用脫脂棉布沾丙酮拭凈表面，待完全干燥后備用。

5.1.2 選取厚度為3-4mm的鋼板，鋼板粘貼面用角磨機進行粗糙處理，直至打磨出現(xiàn)金屬光澤，然后用脫脂棉沾丙酮拭凈表面，待完全干燥后備用。

5.2 加壓固定及卸荷系統(tǒng)準備

5.2.1 商場內(nèi)貨物及辦公設(shè)施搬遷，卸去待加固構(gòu)件所承受的活荷載，施工時也盡量避免產(chǎn)生臨時荷載。

5.2.2 加壓固定采用兩種方法：一部分加固構(gòu)件采用千斤頂、墊板、頂桿所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅產(chǎn)生較大壓力，且加壓同時卸去了構(gòu)件承擔的荷載，使后粘鋼板與原構(gòu)件協(xié)同受力，加固效果很好，施工效率較高；另一部分加固構(gòu)件采用膨脹螺栓、角鋼、墊板所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要在加固構(gòu)件上合適位置鉆孔固定膨脹螺栓，但產(chǎn)生壓力較小。

5.3 粘結(jié)劑配制

我們選擇某建科院生產(chǎn)的JGN型結(jié)構(gòu)膠，該膠分為A、B兩組份。配制時將A、B兩組份在各自包裝桶內(nèi)分別攪拌均勻，按A:B=4:1的配合比各取相應重量組份倒在潔凈容器內(nèi)混合，用攪拌器攪拌約5-10分鐘至色澤均勻（金屬灰色）為止。攪拌時宜沿同一方向攪拌，避免混入空氣形成氣泡，配置場所要求通風良好。

5.4 涂膠和粘貼

膠粘劑配制好后，用膩刀涂抹在已處理好的鋼板面上（或混凝土表面），膠斷面宜成三角形，中間厚約3mm，邊緣厚約2mm，再將鋼板粘貼在已涂敷膠結(jié)劑的混凝土表面，用固定加壓系統(tǒng)固定，適當加壓，以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。

5.5 固化、卸加壓固定系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)膠在常溫、低溫下均可良好固化，施工時環(huán)境溫度在20℃左右，我們在48h后撤除加壓固定系統(tǒng)，72h后投入正常使用。

5.6 檢驗

結(jié)構(gòu)膠操作性能極好，正常操作可達到100%的飽滿度。檢驗時用小錘輕擊鋼板，從音響判斷粘貼效果，也可采用超聲波檢測。若錨固區(qū)有效粘結(jié)面積少于90%，非錨固區(qū)有效粘結(jié)面積少于70%，應剝離鋼板，重新粘貼。施工驗收時，有少數(shù)粘鋼質(zhì)量不好，后經(jīng)過重新處理，效果顯著。

6、防碳化處理

6.1 由于原建筑物混凝土已出現(xiàn)大面積碳化，為阻止其進一步碳化，防止所粘鋼板銹蝕，對所有梁、柱表面（包括粘貼于混凝土面的鋼板表面）均勻刷（噴）涂一遍環(huán)氧膠液,再用環(huán)氧樹脂粘貼一道耐堿GRC網(wǎng)格布（網(wǎng)眼10mmx10mm）；

6.2 在網(wǎng)格布表面噴（刷）涂一層干凈的粗砂，待膠液凝固后，粉刷一道20厚M15水泥砂漿。

7、工藝及質(zhì)量要求

7.1 對粘鋼部位的砼結(jié)構(gòu)進行檢查，若有空鼓、蜂窩、狗洞、酥松剝落及其它缺陷者，應事先將此部分砼鑿除，直至露出堅硬的新鮮的砼面，再采用灌漿方法進行砼面修補。

7.2 粘貼表面若有裸露鋼筋，并有銹蝕者，應用鋼刷對鋼筋進行除銹，并用壓縮空氣清除表在浮塵，直至露出金屬光澤。

7.3 對于修補梁側(cè)可采用吊楔形喇叭口模板、修補梁底可采用吊底部模板進行澆筑灌漿料，澆筑灌漿料時注意預留排氣孔、不得振搗等注意事項（詳見灌漿料施工規(guī)程）。

7.4 澆筑灌漿料后24h立即拆模板，并將多余部分剔除并以砂輪機將其表面打磨平整待用。

7.5 在粘貼面較完好或修補完成后，應對粘貼面進行清洗，用硬毛刷蘸洗滌劑刷除表面油垢污物，再對粘合面進行打磨（或用鋼絲刷洗），之后用壓縮空氣吹掉表面浮塵。

7.6 腳手架的搭設(shè)采用滿堂紅，四周挑出2m，在工作面下滿鋪跳板，嚴禁有探頭板。工作平臺高度距頂板底面為1.8m。

7.7 鋼板粘貼面進行除銹和粗糙處理，如鋼材表面未生銹或輕微生銹，可用砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤，打磨越粗糙越好，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。

7.8 螺栓位置的確定：根據(jù)以往經(jīng)驗，錨栓設(shè)計縱向位置線很可能與砼內(nèi)鋼筋（梁底縱筋）相碰，因此先應按照施工現(xiàn)場的實際情況測出梁底鋼筋的位置，使錨栓設(shè)計縱向位置線避開梁底縱筋。

7.9 確定錨栓設(shè)計縱向位置線后，在鋼板上以臺鉆打孔，打孔完畢后將鋼板孔周毛邊清理干凈。

7.10 按照鋼板尺寸與加固梁尺寸在梁上適當位用沖擊鉆打孔，該孔位應與鋼板上孔位吻合。

7.11 將鋼板與砼粘貼面仔細清理一遍，注意做過潔凈處理的粘貼面在粘貼前不要被污染，做好潔凈保護。

7.12 在鋼板及砼粘貼面上同時進行涂膠，膠層厚度應盡量均勻，且應兩側(cè)薄、中間厚，最薄不應小于2-3mm。將鋼板托起與砼面進行粘貼，保證鋼板上孔位與砼上孔位一致，將錨栓打入錨固孔內(nèi)，將錨固螺栓擰緊，同時用橡膠錘敲擊鋼板，將膠液擠出。鋼板四周擠出的膠液應隨時清理干凈。

7.13 粘貼完畢后不可再進行敲擊。

7.14 工程材料應嚴格按設(shè)計要求的型號規(guī)格尺寸選取，如有變更應有設(shè)計依據(jù)。

7.15 鋼板與混凝土面采用膠粘劑粘貼后，還須用膨脹螺栓加強鋼板與砼的機械錨固。

結(jié)論：

（1）對結(jié)構(gòu)加固補強效果的好壞首先取決于選擇合理的加固方法，該工程針對建筑物現(xiàn)狀選取的加固補強方法最終證明是有效的，并且經(jīng)濟效益明顯；其次，施工時必須嚴格執(zhí)行設(shè)計要求、科學的施工程序以及工藝與質(zhì)量要求以確保加固工程質(zhì)量，否則，加固的效果將大打折扣。

（2）由于結(jié)構(gòu)加固工程多數(shù)是對已投入使用的建筑物進行的改造，建筑物內(nèi)的設(shè)施及人們在建筑物內(nèi)進行的一切活動均對加固施工造成不利影響，因此，加固工程施工中輔助措施及協(xié)調(diào)組織工作顯得尤為重要。

（3）結(jié)構(gòu)加固應考慮工程帶來的綜合經(jīng)濟效果：一、盡可能做到在建筑物不停產(chǎn)的條件下加固；二、盡量不損傷原結(jié)構(gòu)和減少構(gòu)件的拆除，經(jīng)驗計算其承載力基本滿足現(xiàn)行規(guī)范要求者，可以保留使用，避免造成不必要時的經(jīng)濟損失。

（4）該工程較多使用易燃的化工材料，施工時就應密封儲存，遠離火源；在配制與使用現(xiàn)場，必須通風良好，操作人員應穿工作服，戴防護口罩、乳膠手套和眼鏡，嚴禁在現(xiàn)場進食；工作場地應嚴禁煙火，必須配備消防設(shè)施。