老舊廠房的結(jié)構(gòu)加固施工工藝分析

張馳，文學(xué)，包佳寶，張晗，陸立宇

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東深圳 518000）

1 結(jié)構(gòu)加固施工工藝

1.1 碳纖維布加固施工工藝

碳纖維布加固具體施工時，首先進(jìn)行定位放線，再進(jìn)行基層清理，清除掉構(gòu)件表面的粉刷層及其他障礙物，對于結(jié)構(gòu)缺陷部位先修補(bǔ)再打磨，打磨后使用修補(bǔ)找平膠修補(bǔ)，接槎或轉(zhuǎn)角部位應(yīng)抹成平滑的曲面，待黏結(jié)劑配置完成后，進(jìn)行碳纖維布粘貼，先在混凝土表面均勻涂抹黏結(jié)劑，將裁剪好的碳纖維織物敷在涂好黏結(jié)劑的基層上，用滾筒沿纖維方向在已貼好碳纖維織物的面上多次滾壓。多層粘貼時，逐層重復(fù)上述步驟，最后一層碳纖維織物的表面均勻涂抹一道黏結(jié)劑并采用中粗砂進(jìn)行拍砂處理[1]。

碳纖維布加固施工的重點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。

1）定位放線

施工前應(yīng)按設(shè)計圖紙，在加固部位放線定位。為了定位準(zhǔn)確，在打磨工序結(jié)束后，還應(yīng)進(jìn)行二次放線。

2）基層清理

應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的粉刷層及其他障礙物，以確保碳纖維布粘貼在混凝土基面上，之后要將混凝土結(jié)構(gòu)中疏散的部分清除，露出主結(jié)構(gòu)層；如果混凝土結(jié)構(gòu)中存在裂縫，為了避免對整體項目質(zhì)量帶來影響，需要采用合適的填料進(jìn)行修復(fù)；隨后保證其表面的平整性[2]。

3）基面打磨

施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的手段來保證粘貼部位混凝土的平整性，常見的以打磨為主；隨后去除其表面的油污、碎石等雜物，直到露出堅實(shí)可靠的基層為止；不同項目對平整度的要求存在一定差異，老舊廠房中平整度達(dá)到5 mm/m 即可；安排專業(yè)人員對構(gòu)件轉(zhuǎn)角處進(jìn)行打磨，使其成為圓弧狀，且保證圓弧半徑在20 mm 以上。

4）基面清洗

在上一道工序完成之后，需要對基面進(jìn)行清洗和修復(fù)?？上扔娩摻z刷清除基面表層的粉塵，用丙酮徹底清理；處理完畢后用修補(bǔ)找平膠，對混凝土表面進(jìn)行修復(fù)，保持10 mm 厚即可；模板轉(zhuǎn)角部位可進(jìn)行打磨處理，或是抹成平滑曲面[3]。

5）配置黏結(jié)劑

在配置黏結(jié)劑的過程中，要按照黏結(jié)劑供應(yīng)廠商提供的配比要求進(jìn)行，并參照具體的施工要求，可安排專業(yè)人員進(jìn)行處理。配置階段需要利用低轉(zhuǎn)速攪拌器，保證攪拌的均勻性，直到?jīng)]有多余的氣泡產(chǎn)生即可。值得注意的是，在攪拌過程中，應(yīng)營造良好的作業(yè)環(huán)境，以免雜質(zhì)進(jìn)入黏結(jié)劑中。

6）粘貼碳纖維布

碳纖維織物的具體粘貼步驟如下：（1）根據(jù)工程設(shè)計圖紙中的相關(guān)要求，將碳纖維布裁剪成相應(yīng)的尺寸和大??；（2）把按照要求配置完成后的黏結(jié)劑，均勻地涂抹在混凝土面需要粘貼的部位；（3）將裁剪好的碳纖維織物敷在基層上；（4）為了保證碳纖維織物和基層黏結(jié)的緊密性，施工人員可利用滾筒或者其他工具，對織物進(jìn)行反復(fù)滾壓，讓黏結(jié)劑充分浸透在碳纖維中，并保證其平整性，且沒有氣泡；（5）如果需要多層黏結(jié)，可反復(fù)進(jìn)行步驟（1）至步驟（4）；且需要在碳纖維織物表面干燥之后立刻進(jìn)行下一層的粘貼；（6）在粘貼最后一層碳纖維織物時，可在表面涂抹上一層黏結(jié)劑，利用中粗砂進(jìn)行拍砂處理，讓碳纖維布更加牢固。

1.2 外包型鋼加固施工工藝

外包型鋼加固具體施工時，首先進(jìn)行定位放線，再將混凝土表面鑿除、打磨，修補(bǔ)、清理混凝土基層。包鋼的鋼板表面處理應(yīng)先進(jìn)行除銹處理，再將錨栓孔定位、鉆孔，將型鋼采用夾具固定在原結(jié)構(gòu)柱身角部，逐步焊接綴板，最后進(jìn)行封口及灌漿座的安裝，待驗(yàn)收合格后進(jìn)行灌漿。

1.2.1 外包型鋼加固施工的重點(diǎn)

外包型鋼加固施工的重點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。

1）在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙上的相關(guān)要求，準(zhǔn)確把握加固構(gòu)件的位置，在必要的情況下可進(jìn)行標(biāo)注，從而讓需要進(jìn)行處理的基層部位更加明顯。

2）對混凝土表面進(jìn)行打磨和鑿除時，一定要保證其表面的平整性，清理多余雜物，確保沒有油垢污物、潮氣和霜凍。在對老舊廠房進(jìn)行改造時，很多老式建筑表面都比較臟，而且污物殘留較為嚴(yán)重。為了提升處理效果，可先利用硬毛刷蘸取一定的洗滌劑之后，清理表面油污，隨后用冷水沖洗即可。如果黏結(jié)部位面層存在粉刷層，則要用鋼釬鑿除；混凝土表面的打磨深度需要根據(jù)其表面老舊程度進(jìn)行調(diào)整，直到能夠直觀地看到混凝土基層面，即可停止打磨；打磨完之后會在表面留下一定的松散浮渣，可利用壓縮空氣、高壓水槍、鋼絲刷等方式去除。在混凝土表面層完全干燥之后，可利用工業(yè)丙酮進(jìn)行擦洗，如果混凝土構(gòu)件濕度比較大，則要使用到無污染的熱源來進(jìn)行人工干燥。

3）本項目為老舊廠房結(jié)構(gòu)的加工，由于該工程使用年限比較長，很多混凝土結(jié)構(gòu)都或多或少存在缺陷，比如，空洞、受腐蝕嚴(yán)重、內(nèi)部蜂窩等；要采用合適的方式進(jìn)行清除，并用修補(bǔ)找平膠修復(fù)10 mm。如果在裂縫處或混凝土接縫處漏水嚴(yán)重，則混凝土表面修復(fù)時將必須采取相應(yīng)防滲措施。修復(fù)材料固化、干燥后，用脫脂棉沾工業(yè)丙酮擦洗表面。

4）為了保證鋼板質(zhì)量和使用壽命，對其進(jìn)行除銹是十分有必要的。如果鋼板沒有生銹，或是銹蝕現(xiàn)象比較輕微，可利用砂布、角磨機(jī)等進(jìn)行打磨；處理好之后的鋼板應(yīng)放在干燥通風(fēng)處，避免接觸水分，以及長期在陰暗潮濕環(huán)境中使用。

5）鋼板錨栓孔的定位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工情況來確定，并合理調(diào)整孔洞的位置和尺寸，確保能夠和混凝土面上錨栓孔位置吻合[4]。

1.2.2 型鋼的加工及安裝

1）采用鋼板焊接加工，焊接采用坡口焊成型。2）型鋼安裝前，應(yīng)先對鋼板粘貼面進(jìn)行清洗。

3）鋼板安裝前，必須檢查原結(jié)構(gòu)的平整度、垂直度，原結(jié)構(gòu)的表面平整度、垂直度越好，鋼板和原結(jié)構(gòu)之間的空隙越好控制。

4）將型鋼采用夾具固定在原結(jié)構(gòu)柱身角部，以保證在后續(xù)施工步驟中不移位。型鋼同混凝土基面之間的空隙控制在5～8 mm（或按照設(shè)計要求控制）。

5）逐步焊接綴板：將鋼板綴條按照設(shè)計間距逐根焊接在角鋼上，應(yīng)滿足設(shè)計要求的焊縫長度。

1.2.3 灌漿座安裝

1）封口及灌漿座的安裝。選擇質(zhì)量符合要求的封口膠，對鋼板邊緣和混凝土之間的缺口進(jìn)行填充，直到混凝土和鋼板邊緣的切口沒有縫隙即可，但要預(yù)留出灌漿座的位置。為了不影響灌漿座的安裝質(zhì)量，封口膠厚度要根據(jù)鋼板厚度決定。

2）灌漿座之間的間距設(shè)置也有明確要求，應(yīng)參照設(shè)計圖紙中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行。施工人員應(yīng)保證灌漿座封口膠涂抹的均勻性，在封口膠凝固之后，將長度適宜的灌漿管直接安裝在灌漿座上，為了避免脫落，可用細(xì)鐵絲綁緊進(jìn)行牢固。

1.2.4 灌漿

1）灌漿之前的試氣是十分有必要的，主要具有以下作用：一是能夠避免灌漿管中積塵殘留，可將其吹出，以免影響到漿液的純凈度，保證工程質(zhì)量；二是試氣可以檢驗(yàn)鋼板和混凝土之間是否存在縫隙，檢查封口膠是否按照要求補(bǔ)充到位；三是檢查封閉層是否出現(xiàn)了漏氣的問題，如果有，則要第一時間進(jìn)行處理。試氣的主要方法如下：將肥皂水滿刷在封口膠上，如果有漏氣的情況，肥皂水必然會產(chǎn)生氣泡，可讓施工人員用膩?zhàn)舆M(jìn)行修復(fù)。

2）在配置黏結(jié)劑時，控制好各材料的配比情況，確?；旌先萜髦袥]有殘余的灰塵、雜質(zhì)等。嚴(yán)格按照材料使用說明書中的相關(guān)要求，主劑與固化劑必須要嚴(yán)格按照一定的比例充分均勻混合；控制好攪拌方向和速度，同時營造良好的作業(yè)環(huán)境，以免雨水、灰塵、雜物等進(jìn)入其中；一次攪拌的黏結(jié)劑盡量一次用完，避免長時間閑置，如果過期則不能應(yīng)用到施工中。電動攪拌機(jī)、刮刀等都是常見的攪拌工具[5]。

3）在使用灌漿泵之前，用丙酮全面清洗，使用完之后也要保證其清潔度；遵循從下到上的灌漿順序，保證灌漿的飽滿性。該工序完成之后做好養(yǎng)護(hù)工作，同時避免撞擊鋼板。

2 案例分析

2.1 案例介紹

中德工業(yè)4.0 實(shí)訓(xùn)基地項目1 號廠房位于景德鎮(zhèn)市珠山區(qū)新廠西路351 號紅葉瓷廠院內(nèi)，建于20 世紀(jì)90 年代，按使用功能劃分為東側(cè)主廠房區(qū)域和西側(cè)辦公樓區(qū)域。該廠房東西寬124.4 m，南北長101.3 m，總建筑面積約21 024 m2，平面整體大致呈矩形。主廠房區(qū)域?yàn)? 層廠房，建筑面積約18 132 m2，高度8.9～13.7 m。附屬辦公樓區(qū)域?yàn)? 層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約2 892 m2，高度20.6 m?，F(xiàn)根據(jù)建設(shè)單位及設(shè)計要求，對樓原主體結(jié)構(gòu)的梁、板、柱進(jìn)行加固。首先，加固的基本要求為從下至上逐層加固，先進(jìn)行基礎(chǔ)及柱加固，而后進(jìn)行梁和板的加固。混凝土柱采用粘貼碳纖維、外包包鋼方法加固?；炷亮杭庸滩捎谜迟N碳纖維、外包包鋼方法加固?；炷涟寮庸滩捎谜迟N碳纖維方法對板進(jìn)行加固。

2.2 主要技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn)

1）涉及工藝較多：植筋、碳纖維布加固、加大截面、外包型鋼加固、粘鋼加固等；每個工藝本身都有一定的技術(shù)細(xì)節(jié)和技術(shù)措施要求。

2）多個工藝存在交叉：除了加固工藝，同時還有施工的拆除等施工穿插；必然導(dǎo)致出現(xiàn)較多的節(jié)點(diǎn)做法、工藝交叉等。

3）原結(jié)構(gòu)梁、板、柱粉刷層較厚（5cm）且混凝土基面平整度極差，對施工進(jìn)度及難度造成較大影響。因此，需剔鑿原結(jié)構(gòu)粉刷層，對于混凝土表面缺陷部位，應(yīng)采用聚合物砂漿進(jìn)行修復(fù)，該材料適合仰面和垂直面施工。在進(jìn)行修復(fù)前，破損處如有露筋必須將鋼筋除銹，如有粗骨料松動等，應(yīng)將其清除，然后將破損處的原混凝土用丙酮清洗干凈。

2.3 施工工藝

1）碳纖維布加固施工工藝流程如圖1 所示，碳纖維加固的施工照片如圖2 所示。

圖1 碳纖維加固的工藝流程

圖2 碳纖維加固的施工照片

2）外包型鋼加固施工工藝流程：基層清理→彈線→修補(bǔ)基層→鋼材表面處理→組裝焊接→檢查驗(yàn)收→埋管注膠及灌漿→檢查驗(yàn)收。外包型鋼加固的施工照片如圖3 所示。

圖3 外包型鋼加固的施工照片

2.4 施工質(zhì)量控制

2.4.1 碳纖維布加固控制措施

1）每道工序完成之后要進(jìn)行檢查，詳細(xì)記錄驗(yàn)收流程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時，通知相關(guān)人員及時整改。

2）如果發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)區(qū)域有氣泡、孔隙，則應(yīng)進(jìn)行二次修復(fù)。

3）為了保證碳纖維布和混凝土的黏結(jié)質(zhì)量，可通過小錘輕輕敲擊進(jìn)行檢驗(yàn)，保證有效黏結(jié)面積在95%以上。

4）對已經(jīng)施工完成的碳纖維布進(jìn)行正拉黏結(jié)強(qiáng)度檢測，保證現(xiàn)場溫度和濕度處于適宜水平，溫度在5～35 ℃，相對濕度小于80%。

5）雨季施工?？紤]到在工程施工期間可能遇到雨天，因此，在施工期間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好各項防護(hù)措施，防止雨水對已完成的半成品及成品的破壞。

6）產(chǎn)品防護(hù)。施工期間應(yīng)做好以下幾種防護(hù)：碳纖維布在儲存、剪裁、使用過程中應(yīng)做好防塵、防水等措施；碳纖維布配套膠應(yīng)做好防曬、防高溫等措施；打磨清洗完成的混凝土基面、涂刷好的底膠應(yīng)及時進(jìn)行碳纖維布粘貼，如不能，要做好防水、防塵等措施；完成粘貼的碳纖維布在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)做好防水、防塵、防撞擊、防壓等措施。

2.4.2 外包型鋼加固控制措施

1）打磨混凝土浮層直到露出新結(jié)構(gòu)面，及時清除混凝土表層的腐蝕、空鼓、氣泡等情況，并用符合要求的材料進(jìn)行修復(fù)，重點(diǎn)關(guān)注裂縫部位。

2）嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在混凝土粘鋼位置測彈打磨控制線。

3）在打磨鋼結(jié)構(gòu)的黏結(jié)面時，一定要注意做好除銹和防銹工作，可利用砂磨輪光機(jī)進(jìn)行打磨，直到出現(xiàn)金屬光澤即可。

4）焊接時角鋼與原結(jié)構(gòu)柱盡量貼緊，豎向基本順直，如原結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)較大偏差，應(yīng)進(jìn)行順直處理，綴板與角鋼搭接部位須三面圍焊，焊縫應(yīng)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。焊縫經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序。

5)焊縫檢驗(yàn)合格后，用環(huán)氧砂漿沿鋼材邊緣封嚴(yán)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況確定埋管位置及間距。如不埋管，可在角鋼和綴板邊上鉆φ8 mm 注膠孔，孔間距不大于500 mm。

6）嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)膠說明書提供的配比配制，攪拌均勻后方可使用。配膠量以單次使用的量為宜，避免一次性配置過多，在利用氣泵和注膠灌進(jìn)行注膠時，遵循從下到上、水平同一方向的順序，依次注膠。最后一個為出氣孔，可不注膠，結(jié)束后清理殘渣。

2.5 結(jié)果分析

在此改造工程中，通過應(yīng)用碳纖維布加固及外包型鋼加固施工工藝，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及安全性，保證了施工質(zhì)量。另外，加固工藝的使用，減少了老舊建筑拆除與翻新重建的施工成本，同時能夠完美地滿足使用功能及結(jié)構(gòu)安全，節(jié)約了大量成本。從目前來看，國家現(xiàn)在強(qiáng)力推行改造舊廠區(qū)、工業(yè)遺址、古文物建筑等，此技術(shù)研究適用于大多老舊結(jié)構(gòu)加固項目，能保證施工安全可靠，且費(fèi)用低廉，值得推廣。

3 結(jié)語

結(jié)構(gòu)加固施工工藝在建筑施工中的應(yīng)用，特別是在老舊建筑改造工程中應(yīng)用，具有施工效率高、成本低、周期短等特點(diǎn)。因此，應(yīng)加大對此工藝技術(shù)的研究應(yīng)用力度，使其能夠在更多項目中發(fā)揮其優(yōu)勢。