續(xù)建工程建筑功能轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)多類型加固施工技術(shù)

陳文華 張小強(qiáng)

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固問題一直是國內(nèi)外研究的一個重要課題。文章通過更深層次地理解建筑加固技術(shù)，針對各種加固技術(shù)的優(yōu)缺點進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，以推動建筑加固技術(shù)更長遠(yuǎn)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：續(xù)建工程;轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu);多類型加固施工技術(shù)

中圖分類號：TU746.3;TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）16-0083-03

Abstract： The reinforcement of reinforced concrete structural members has always been a research topic at home and abroad. This article through a deeper understanding of building reinforcement technology， and in view of the advantages and disadvantages of various reinforcement technology， to achieve complementary advantages， so as to promote the long-term development of building reinforcement technology.

Keywords： continuation project;transfer structure;multi type reinforcement construction technology

1 工程概況

某市商務(wù)中心區(qū)市民中心及配套工程屬于續(xù)建、改造工程，由原來的市民中心改建為商務(wù)酒店、大數(shù)據(jù)中心或檔案館等。因建筑功能轉(zhuǎn)換，對原來單體建筑組合建造需要由設(shè)計單位對原有建筑已建樓層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行驗算，根據(jù)其受力大小不同，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法以及粘貼碳纖維等加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，以滿足新建建筑結(jié)構(gòu)安全和使用功能的需要[1]。

2 施工工藝流程

2.1 外粘型鋼加固法（梁）工藝流程

材料進(jìn)場檢驗→混凝土梁基面定位放線→混凝土基面處理→梁表面質(zhì)量缺陷處理→箍板、綴板、螺栓位置定位及放線→鉆孔、清孔→梁底角鋼、綴板焊接，固定→箍板、螺栓等焊接、固定→清理焊縫→型鋼構(gòu)架壓力注結(jié)構(gòu)膠→固化、養(yǎng)護(hù)→表面抹防護(hù)層。

2.2 粘貼鋼板加固法（梁）工藝流程

材料進(jìn)場檢驗→混凝土梁基面定位放線→混凝土基面處理→梁表面質(zhì)量缺陷處理→U形扁鋼箍、梁底鋼板錨栓位置定位、放線→鉆孔、清孔→梁底鋼板涂膠，固定;植化學(xué)錨栓→U形扁鋼箍涂膠、固定;植化學(xué)錨栓→固化、養(yǎng)護(hù)→表面抹防護(hù)層。

2.3 粘貼碳纖維加固法（梁）工藝流程

材料進(jìn)場檢驗→混凝土梁基面定位放線→混凝土基面處理→梁表面質(zhì)量缺陷處理→涂膠、梁底碳纖維布粘貼→涂膠、U形碳纖維布箍粘貼→固化、養(yǎng)護(hù)→表面抹防護(hù)層[2]。

3 施工工藝操作要點

3.1 不同加固方法材料進(jìn)場要求及檢驗

進(jìn)場加固材料應(yīng)有出廠合格證或材料質(zhì)量檢驗報告，并應(yīng)在監(jiān)理單位的見證下取樣送有資質(zhì)的第三方實驗室檢測，合格后方可用于工程施工。

3.1.1 外粘型鋼、粘貼鋼板加固法。加固用鋼板、型鋼、螺桿采用Q345B，鋼板間接長均采用全熔透對接焊縫，綴板、箍板與角鋼連接采用三面圍焊。焊條型號應(yīng)與被焊接鋼材的強(qiáng)度相適應(yīng)，焊條選用E50系列。采用A級改性環(huán)氧樹脂膠黏劑，其安全性能等指標(biāo)必須符合規(guī)范規(guī)定。膠黏劑必須通過濕熱老化檢驗和毒性檢驗?；瘜W(xué)錨栓采用5.8級化學(xué)錨栓，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為310 N/mm2，抗剪強(qiáng)度設(shè)計值為180 N/mm2。角鋼、綴板、箍板、等代螺桿、鋼板、U形箍板以及扁鋼等鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)按照設(shè)計圖紙要求在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作與加工。鋼件按加固設(shè)計要求的型號、尺寸進(jìn)行裁割。裁割時要冷切，不可熱割，防止構(gòu)件變形及產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。U形箍板按設(shè)計尺寸在專用工作臺上采用規(guī)范規(guī)定的弧度處理轉(zhuǎn)角。等代螺桿采用成品全絲螺桿，進(jìn)場后按設(shè)計尺寸進(jìn)行截割。按設(shè)計尺寸和位置在鋼板和U形箍板上鉆孔，孔徑要符合設(shè)計要求[3]。鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)其銹蝕情況采用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨除銹、粗糙處理，使表面露出金屬光澤，而粗糙度越大越好。打磨紋路應(yīng)盡量與受力方向垂直，并用脫脂棉蘸丙酮拭凈表面，待完全干燥后備用。

3.1.2 粘貼碳纖維加固法。承重結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維必須選用聚丙烯腈基（PAN基）12k或12k以下的小絲束纖維，嚴(yán)禁使用大絲束纖維。本工程采用高強(qiáng)度Ⅰ級碳纖維復(fù)合材單向織物（布）（理論厚度為0.167 mm），其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于3 400 MPa。碳纖維的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)置信水平為0.99、保證率為95%的要求確定。此外，采用A級改性環(huán)氧樹脂膠黏劑。

3.2 混凝土基面處理要求

第一，對已經(jīng)粉刷的混凝土基面，應(yīng)鑿除構(gòu)件表面的粉刷層或墊層至混凝土基層。對原混凝土構(gòu)件的黏合面，刷除表面油垢、污物，除去2～3 mm厚表層，直至完全露出堅實基層，用壓縮空氣吹除粉粒，待完全干燥后，用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。第二，對于新混凝土黏合面，采用鋼絲刷將表面松散浮渣刷除，用電動磨光機(jī)將不平整部位打磨平整，沖洗干凈后保持基面干燥。第三，對于齡期在3個月以內(nèi)或濕度較大的混凝土構(gòu)件，需進(jìn)行人工干燥處理。第四，若混凝土構(gòu)件表面存在露筋、蜂窩以及孔洞等質(zhì)量缺陷，應(yīng)鑿至密實處采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)平整;若構(gòu)件表面存在裂縫，應(yīng)采用裂縫修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。第五，外粘型鋼加固梁時，應(yīng)將梁底角打磨成半徑不小于7 mm的圓角;粘貼鋼板、碳纖維加固梁時，應(yīng)將梁底角打磨成半徑不小于20 mm的圓角。

3.3 外粘型鋼加固法（梁）施工操作要點

第一，混凝土梁基面放線。按照加固設(shè)計圖紙，在混凝土粘鋼位置放出打磨控制線，彈設(shè)在混凝土表面，量測等代螺桿鉆孔孔位，設(shè)十字交叉線做標(biāo)記。第二，鉆孔與清孔。根據(jù)測放的等代螺桿孔位，采用沖擊電錘進(jìn)行鉆孔，孔徑比等代螺桿直徑大4 mm。鉆孔完成后，用壓縮空氣將孔內(nèi)灰塵吹凈，填塞棉絲進(jìn)行臨時封堵。第三，焊接綴板。將角鋼與待加固梁底角套合，角鋼與混凝土間隙宜控制在3～5 mm。若局部間隙偏大，可將混凝土梁再次打磨平順，并調(diào)整角鋼順直度，直至符合要求。根據(jù)調(diào)整好的梁底構(gòu)架尺寸，將綴板與兩塊角鋼焊接（三面圍焊）。注意控制好電流進(jìn)行對稱焊接，避免角鋼變形[4]。第四，焊接等代螺桿。按照設(shè)計圖紙位置，將等代螺桿與箍板進(jìn)行雙面焊接。第五，安裝角鋼、臨時固定。將連接好的角鋼、綴板構(gòu)件采取簡易吊裝方法安裝在設(shè)計位置，采用工具式支撐架固定牢固。第六，焊接箍板。根據(jù)彈設(shè)在梁側(cè)面的位置線，將箍板與角鋼進(jìn)行焊接（三面圍焊），注意需對稱進(jìn)行。第七，安裝梁頂受力扁鋼、焊接梁頂綴板和焊接穿柱錨固等代螺桿。根據(jù)彈設(shè)在梁頂面的位置線安裝梁頂受力扁鋼，控制其與混凝面的預(yù)留注膠間隙，安裝穿樓板和梁頂扁鋼等代螺桿螺母。待最終調(diào)整梁頂受力扁鋼位置后，對稱焊接梁頂綴板（三面圍焊），將穿柱錨固等代螺桿與梁頂扁鋼焊接。第八，清理、注膠。安排專人清理焊縫殘渣、鋼構(gòu)架內(nèi)外表面、混凝土結(jié)構(gòu)表面灰塵以及遺留物等，待焊縫、基面驗收合格后方可進(jìn)行下一步工作。用環(huán)氧砂漿沿鋼材邊緣封嚴(yán)，結(jié)合構(gòu)件實際情況預(yù)埋注漿管，控制好間距。結(jié)構(gòu)膠使用前應(yīng)先進(jìn)行適配性試驗，驗證其對環(huán)境溫度、濕度等的適應(yīng)性，并選擇試驗樣品進(jìn)行粘黏性能檢驗。結(jié)構(gòu)膠應(yīng)均勻攪拌，一次配量不宜過多，滿足施工性要求。用氣泵和注膠罐進(jìn)行注膠，水平構(gòu)件按同一方向順序從一頭往另一頭進(jìn)行，豎向構(gòu)件按從下向上順序進(jìn)行。注膠時待下一注膠管溢出膠為止，依次進(jìn)行，直至所有注膠管注完。每個方向最后一根注膠管溢膠后，需進(jìn)行加壓補(bǔ)膠。等代螺桿孔應(yīng)將一端用環(huán)氧砂漿封堵嚴(yán)，注意注膠應(yīng)飽滿、密實。結(jié)構(gòu)膠固化后，用小錘輕輕敲擊鋼材表面，從回聲判斷黏結(jié)效果。若有空洞聲，則表明局部不密實，須再次用高壓注膠方法補(bǔ)實。

3.4 粘貼鋼板加固法（梁）施工操作要點

第一，混凝土梁基面放線。按照加固設(shè)計圖紙，放出梁頂（樓面）打磨控制線，對梁頂和梁側(cè)面、底面進(jìn)行全面打磨。待所有打磨工作完成后，補(bǔ)放梁頂面鋼板、箍板位置線，彈設(shè)在混凝土表面。量測梁底板、頂板、箍板化學(xué)錨栓栓孔位置，設(shè)十字交叉線做標(biāo)記。第二，鉆孔、清孔。根據(jù)測放的化學(xué)錨栓孔位，采用沖擊電錘進(jìn)行鉆孔，孔徑比錨栓直徑大4 mm。鉆孔完成后，用壓縮空氣將孔內(nèi)灰塵吹凈。第三，植梁底鋼板、箍板化學(xué)錨栓。植化學(xué)錨栓前再次清除干凈預(yù)鉆孔，采用專用工具將錨栓藥水及錨栓擰入孔內(nèi)。注意控制錨栓端頭的垂直度，未凝固前不得碰撞錨栓。第四，結(jié)構(gòu)膠調(diào)制與涂刷。嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品說明書要求，將膠按比例配制，攪拌至色澤均勻。無單組分顏色時，即可涂膠使用。涂膠前將鋼板、箍板與粘貼面套合進(jìn)行預(yù)貼試驗，避免出現(xiàn)涂膠后兩貼合面不合、鋼板錨栓孔與混凝土預(yù)鉆孔不符等情況。預(yù)貼合格后，將鋼板和混凝土粘貼表面用丙酮擦拭干凈。鋼板和混凝土表面都要涂膠，膠層厚度為2～3 mm，分布要均勻，以膠層內(nèi)稍厚、周邊稍薄為宜。第五，粘貼梁底鋼板。梁底鋼板涂膠后立即與混凝土面進(jìn)行黏結(jié)，適當(dāng)加壓使膠從鋼板邊緣擠出為度，并用特制U形夾具夾緊或在梁底部搭設(shè)工具式支撐架利用頂撐頂緊，將預(yù)先植入的螺栓加螺母擰緊作為梁底鋼板的永久附加錨固措施。第六，粘貼U形箍板、箍板壓板。U形箍板應(yīng)從梁底中間向兩側(cè)進(jìn)行，待梁底鋼板固化后在梁側(cè)面箍板線位置涂膠、粘貼箍板和壓緊。隨后采用同樣的涂膠方法粘貼箍板壓板，完畢后將預(yù)先植入的螺栓加螺母擰緊作為鋼板的永久附加錨固措施，并采用臨時支撐將箍板和壓板頂緊。第七，固化。結(jié)構(gòu)膠黏劑常溫下固化，24 h可達(dá)到強(qiáng)度值的90%以上，此時可拆除夾具或支撐;72 h固化完全，可受力使用。固化期間，鋼板構(gòu)件不得有任何擾動。次梁加固詳圖如圖1所示。

3.5 加固結(jié)構(gòu)表面做防護(hù)層

結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固完成后，應(yīng)按照抹灰工序要求在其表面甩漿，掛鋼絲網(wǎng)防裂、防空鼓，抹厚度不小于20 mm的高強(qiáng)度等級水泥砂漿，壓光作防護(hù)層。對于碳纖維加固法，甩漿、抹面作業(yè)不得損傷已粘貼的碳纖維。如果防護(hù)層厚度不滿足防火要求，可對加固鋼構(gòu)件先噴涂薄型防火涂料，再做水泥砂漿防護(hù)層。

4 質(zhì)量保證措施

施工現(xiàn)場應(yīng)建立健全質(zhì)量保證體系，明確崗位職責(zé)并貫徹落實。加固施工前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，明確關(guān)鍵環(huán)節(jié)操作要求，確保所有人員掌握技術(shù)、質(zhì)量要求。加固結(jié)構(gòu)使用的鋼板、錨栓、螺桿、各類結(jié)構(gòu)膠以及碳纖維等材料，應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行檢查、驗收，并進(jìn)行取樣試驗，嚴(yán)禁使用不合格的材料?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件加固前，相關(guān)單位應(yīng)先委托有資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行可靠性鑒定和抗震鑒定。加固施工專業(yè)承包單位應(yīng)具有結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)特種施工資質(zhì)，出具結(jié)構(gòu)構(gòu)件相應(yīng)深化詳圖，報原加固設(shè)計單位審批。與實際施工方法緊密結(jié)合，采取有效措施保證新增構(gòu)件、部件與原結(jié)構(gòu)連接可靠，形成整體。采用粘鋼、粘貼碳纖維等加固方式時，混凝土基面的處理對保證加固質(zhì)量十分重要，需在施工中嚴(yán)格控制。加固施工應(yīng)采取措施避免或減少損傷原構(gòu)件。發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷時，應(yīng)會同加固設(shè)計單位采取有效處理措施，確保沒有問題后方可繼續(xù)施工[5]。

5 結(jié)語

針對改建后不同建筑功能、結(jié)構(gòu)構(gòu)件特點，優(yōu)化構(gòu)件節(jié)點設(shè)計，采取技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)加固方法，采用適宜的界面處理技術(shù)，控制加固施工過程中材料對施工環(huán)境如溫度、濕度的適宜性要求。此外，符合安全性要求的碳纖維與結(jié)構(gòu)膠黏劑配套使用時，控制其適配性性能參數(shù)。同時，粘貼碳纖維、粘鋼加固基本不增加被加固構(gòu)件截面尺寸和質(zhì)量，不影響建筑功能布置，施工速度快、簡便且停用時間短，有利于加快工期。

參考文獻(xiàn)：

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[2]浦紹武.房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計及加固施工技術(shù)的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（14）：23-24.

[3]鄒恩葵.爛尾樓工程的改造加固設(shè)計與施工[J].工程抗震與加固改造，2013（5）：136-139.

[4]盧璽.房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計及加固施工技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè)，2020（6）：156-157.

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