粘鋼加固技術(shù)在地下室頂板側(cè)梁開洞中的運用

沈 巍 李 強 于仲秋

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

背景工程地下室結(jié)構(gòu)已于前期施工完成，后機電安裝單位提出增加出地下室排水管需求。按照設(shè)計變更單要求，需在地下室頂板側(cè)梁上開洞新增7根套管。新增排水管的中心標(biāo)高為－1.80 m，套管最大直徑為250 mm，地下室頂板側(cè)梁尺寸500 mmh 1 400 mm。本工程地下室側(cè)梁開洞施工工藝既要求達到混凝土結(jié)構(gòu)加固目的，又要保證側(cè)梁防滲漏?？蚣芰荷祥_洞的傳統(tǒng)做法是梁上后開洞，需將混凝土梁鑿除后重新澆筑，此方法工藝復(fù)雜、施工周期長、結(jié)構(gòu)破壞性大。為此，項目技術(shù)人員經(jīng)過認(rèn)真研究，將粘鋼加固技術(shù)運用在側(cè)梁開洞施工中，效果較好。

1 結(jié)構(gòu)加固方法及技術(shù)分析

按照原設(shè)計的開洞加固方案，需鑿除部分原混凝土框架梁，在洞口四周設(shè)置暗梁、暗柱，并在洞口外側(cè)設(shè)置明梁、明柱（圖1），施工流程包括鑿除、綁鋼筋、支模、澆筑混凝土、養(yǎng)護，工期相對較長。洞口放入的套管均是圓形鐵鑄件，外緣較光滑，與混凝土難以緊密地結(jié)合，結(jié)合處的縫隙易形成滲水通道。由于套管穿過整個防水混凝土結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，治理較為困難，即使?jié)B漏水暫被封堵，經(jīng)過一段時間后，又可能重新出現(xiàn)滲漏水，成為難治之癥[1]。頂板側(cè)梁后開洞口空間狹小，混凝土成形質(zhì)量差，止水性能差，洞口位于－1.8 m位置，存在漏水隱患。

圖1 洞口增加梁柱

本方案為常規(guī)做法，施工工作量大，施工工期長，空間狹小導(dǎo)致施工質(zhì)量難保證，成本較大。

1.2 粘鋼加固技術(shù)

項目技術(shù)團隊認(rèn)真分析了側(cè)梁開洞的工藝要求，主要包括開洞后的加固以及放置套管后的防水要求。對此，項目創(chuàng)新性地提出采用粘鋼加固與套管安裝相結(jié)合的方案。在梁內(nèi)、外側(cè)采用粘鋼加固，套管與粘鋼焊接（圖2）。此方案既保證了外墻加固的牢固性，又增強了抗?jié)B性，且施工簡便，施工周期較短。

圖2 粘鋼加固示意

2 施工工藝流程

回頂架搭設(shè)→地下室頂板回填土開挖→定位放線，確定開洞、打鑿區(qū)域→水鉆開孔→人工風(fēng)鎬打鑿→套管與止水帶安裝、固定→支模、灌漿→粘鋼加固→養(yǎng)護→回頂架拆除

2.1 回頂架搭設(shè)

側(cè)梁承受結(jié)構(gòu)荷載，內(nèi)部分布應(yīng)力，施工過程中對結(jié)構(gòu)梁進行打鑿開洞，側(cè)梁承載力降低，如不采取措施將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形過大，造成混凝土結(jié)構(gòu)開裂。因此需在梁底增加回頂架以達到卸荷的目的。

回頂架采用雙排腳手架，搭設(shè)高度同層高（按實際需要）。立桿縱距1 500 mm，橫距1 000 mm，步距1 200 mm；離地200 mm設(shè)置掃地桿，在外側(cè)設(shè)置連續(xù)剪刀撐，頂部用可調(diào)托撐或者其他措施頂牢（圖3）。

圖3 回頂架搭設(shè)

2.2 地下室頂板回填土開挖

開挖頂板外側(cè)回填土，清除梁外側(cè)回填土以便于施工。注意開挖區(qū)域放坡坡度及降水措施，避免積水過多，影響施工質(zhì)量（圖4）。

圖4 回填土開挖

2.3 定位放線，確定開洞、打鑿區(qū)域

放線確定打鑿區(qū)域，注意此區(qū)域鋼筋排布情況。管道采用2＋2＋3排布，7根管道從3個打鑿洞口進入地下室，洞口間距為400 mm，既滿足粘鋼加固的施工規(guī)范需求，又減少需開鑿的洞口數(shù)量，在提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時減少工作量，節(jié)約成本與工期（圖5）。

圖5 打鑿區(qū)域

2.4 水鉆開孔、人工風(fēng)鎬擴鑿

此處梁及加腋的整體寬度較厚，平均寬度在1 000 mm，施工難度較高，采用水鉆開孔和人工風(fēng)鎬打鑿的方式配合施工，先由水鉆打鑿梁體，再用風(fēng)鎬擴孔，避免水鉆破壞梁體鋼筋。對于套管以外開洞范圍以內(nèi)的地下室頂板側(cè)梁，僅手動鑿除，鋼筋予以保留。

水鉆采用100～200 mm鉆頭，風(fēng)鎬打鑿時產(chǎn)生的單塊碎混凝土最大直徑不超過300 mm，所有垃圾由人工清運。

2.5 套管與止水環(huán)安裝、固定

套管內(nèi)徑大于管徑50 mm，壁厚不小于10 mm，長度不小于1 300 mm。套管周圍焊止水環(huán)，止水環(huán)采用厚度5 mm鋼板制作，止水環(huán)距離套管一端不小于500 mm。套管可通過與梁鋼筋的焊接加以固定，固定點不少于等距分布的3組。

2.6 支模、灌漿

灌漿采用95%的C45灌漿料及5%環(huán)氧樹脂（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），螺桿采用2根φ16 mm止水螺桿等直徑鋼筋焊接接長，在內(nèi)襯墻及地下連續(xù)墻內(nèi)各設(shè)置1道止水片。

模板采用厚1.4 cm木夾板，次龍骨采用4 cmh 9 cm方木，間距15 cm，主龍骨采用φ48 mm雙鋼管，通過山形卡與螺桿雙螺帽夾緊固定，螺桿間距400 mm。開洞范圍以內(nèi)套管以上模板開孔洞進行灌漿，結(jié)構(gòu)膠固化后拆除模板，螺桿伸出梁體部分采用切割機切除，結(jié)構(gòu)膠表面用手斧鑿平整（圖6）。

圖6 洞口加固

2.7 粘鋼加固

1）定位放線：按設(shè)計圖紙彈出位置線，大于或等于設(shè)計寬度。

2）基層處理：基層處理包括混凝土粘貼面處理及鋼材粘貼面處理，是最關(guān)鍵的工序，應(yīng)認(rèn)真進行。

① 混凝土粘貼面：混凝土構(gòu)件的黏合面，應(yīng)先用硬毛刷沾洗滌劑，刷除表面油垢物，后用冷水沖洗，再對結(jié)合面進行打磨，除去2～3 mm厚表層，直至完全露出新面，并用無油壓縮空氣吹去粉粒。處理后，若表面嚴(yán)重凹凸不平，可用高強樹脂砂漿修補。

② 鋼材粘貼面的處理：可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤為止，并應(yīng)使鋼板表面具有一定粗糙度[2]，打磨粗糙度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直。

3）鋼板下料：結(jié)合現(xiàn)場實際情況，按粘鋼鋼板設(shè)計的規(guī)格、尺寸，準(zhǔn)確下料。鋼板加工時應(yīng)預(yù)先在鋼板上打好螺栓孔和套管孔，避免現(xiàn)場焊接擴孔。

4）粘鋼、固定螺栓，鋼板與套管焊接：采用A級結(jié)構(gòu)膠及螺栓將鋼板固定，鋼板與套管需滿焊以達到較好的防水效果。

5）刷防腐漆：鋼板及套管表面刷防腐漆，回填后鋼板長期處于潮濕環(huán)境中，刷漆可增加耐腐蝕性。

6）防水卷材及保護層施工：采用厚3 mm的自粘聚合物改性瀝青卷材與粘鋼四周卷材搭接，并支模澆筑50 mm厚的C20細石混凝土保護層，進一步提升后開洞口的防水性能。

7）回填土：回填至原地面高度（圖7）。

圖7 粘鋼加固

3 粘鋼加固技術(shù)在側(cè)梁開洞中應(yīng)用的優(yōu)越性

項目創(chuàng)新性地在側(cè)梁開洞中應(yīng)用粘鋼加固技術(shù)，滿足結(jié)構(gòu)加固和防水的工藝要求，避免套管與結(jié)構(gòu)墻板間因接縫給防水帶來的影響，確保防水質(zhì)量[3]。具體優(yōu)點如下。

3.1 減少了打鑿工作量，降低對原結(jié)構(gòu)的損傷

原加固方案需在洞口內(nèi)外兩側(cè)增加柱和梁，對原結(jié)構(gòu)進行打鑿的工作量較大，會造成較大的結(jié)構(gòu)損傷[4]。而采用粘鋼加固技術(shù)后，打鑿的洞口相對較小，且對于套管以外開洞范圍以內(nèi)的鋼筋予以保留，保留的鋼筋均做加U字鋼筋補焊處理，此方案對原結(jié)構(gòu)損傷極小。

3.2 便于狹小空間作業(yè)，節(jié)約成本、縮短工期

原加固方案需綁鋼筋、支模、澆筑混凝土、養(yǎng)護，在地下室頂板側(cè)梁的內(nèi)側(cè)空間狹窄，作業(yè)面較小，施工難度較大。應(yīng)用粘鋼加固技術(shù)后，定型鋼板可提前加工，在上道工序完成后即可采用螺栓錨固至指定位置，且灌漿料與環(huán)氧樹脂硬化快，養(yǎng)護周期短。相較原加固方案，施工流程減少，工期大大縮短。

3.3 止水效果較好

原加固方案的止水方式是采用止水帶，新增的梁、柱混凝土與原結(jié)構(gòu)黏結(jié)性較差，遇水易膨脹，導(dǎo)致止水帶受擾動，且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生裂縫，此方案止水性能較差，后期存在滲水隱患且難以從內(nèi)側(cè)封堵。采用粘鋼加固技術(shù)，套管與止水鋼板滿焊，套管與原結(jié)構(gòu)間采用95%的C45灌漿料及5%環(huán)氧樹脂澆筑，具有整體性好、新老結(jié)構(gòu)連接牢固等優(yōu)點[5]。粘鋼加固技術(shù)具有很強的適用性和技術(shù)安全性。

4 結(jié)語

本工程通過創(chuàng)新性地把粘鋼加固與套管安裝相結(jié)合，解決了既有結(jié)構(gòu)開洞加固及后增洞口止水問題。既保證了后增洞口的結(jié)構(gòu)安全問題，又有效解決了后增套管易漏水的難題。實踐表明，該施工技術(shù)達到了預(yù)期的加固及止水效果，經(jīng)濟效益明顯，具有較高的推廣價值。希望以上的施工經(jīng)驗?zāi)転橐院蟮慕Y(jié)構(gòu)開洞提供借鑒。