房建工程中的混凝土結(jié)構(gòu)加固施工工藝

曹力

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

0 引言

鋼筋混凝土具備良好的防火性能、可塑性能、耐久性能，所以，其能在建筑領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際情況而言，我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)的環(huán)境氣候存在較大的差異性，同時(shí)近幾年國(guó)內(nèi)各級(jí)地區(qū)頻頻發(fā)生地震災(zāi)害，對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)建筑物的穩(wěn)定性造成較大的影響，所以，本文著重的對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)建筑物的加固技術(shù)進(jìn)行研究分析。

1 工程概況

此次研究以某辦公大樓建設(shè)項(xiàng)目作為研究案例，該辦公大樓設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，建筑物的東西走向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為240m，建筑物的南北走向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為308m，建筑物的占地面積設(shè)計(jì)為73300m2，辦公大樓的建筑面積設(shè)計(jì)為69779m2，地上部位的建筑面積為61970m2，地下部分的建筑面積為9398m2，建筑高度設(shè)計(jì)94.2m。結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙來(lái)看，建筑物局部區(qū)域采用的是大跨度結(jié)構(gòu)，框架梁的截面高度能夠達(dá)到2400mm，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為四層形式，使用的是框架結(jié)構(gòu)形式。

在對(duì)標(biāo)高17.21m 的屋面部位澆筑混凝土過(guò)程中，因腳手架體系出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑物屋面發(fā)生坍塌事故，此次事故直接導(dǎo)致單位損失了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 加固方法選擇和方案設(shè)計(jì)

結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)看，在對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程中所存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研時(shí)，施工單位還應(yīng)該委派具備專業(yè)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)鋼筋、混凝土等受損部位進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)。掌握建筑物受損的具體情況，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果編著出具備經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)可行性的加固方法[1]。

2.1 混凝土工程

2.1.1 四層柱頭混凝土結(jié)構(gòu)

通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)柱檢測(cè)以后，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)柱的整體性并未受到較大的影響，結(jié)構(gòu)柱的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)圖紙要求；其主要質(zhì)量缺陷如下：①坍塌事故發(fā)生以后，局部區(qū)域因混凝土未充分振搗的原因，而撒落在結(jié)構(gòu)柱附近，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)柱部位的混凝土咬合力受到了較大的影響。②部分結(jié)構(gòu)柱柱頭的鋼筋保護(hù)層因受到撞擊出現(xiàn)脫落、裂縫等質(zhì)量缺陷。

對(duì)于以上介紹的質(zhì)量缺陷，可以使用以下方法進(jìn)行加固。

（1）將結(jié)構(gòu)柱附近松散的混凝土鑿除，以露出密實(shí)混凝土為合格標(biāo)準(zhǔn)，而后使用清水進(jìn)行沖洗。

（2）將存在裂縫現(xiàn)象的混凝土鑿除，如若脫落部位剛好處在鋼筋中線部位，則應(yīng)該在鋼筋附近的混凝土全部鑿除，保證混凝土與鋼筋之間具備良好的握裹力。

（3）為提高混凝土施工質(zhì)量，需保證新舊混凝土結(jié)合面銜接良好，四層的結(jié)構(gòu)柱及結(jié)構(gòu)梁接頭部位需要作鑿毛處理，將鑿毛面清理干凈，而后涂刷界面劑，保證其不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

2.1.2 懸臂梁、板混凝土結(jié)構(gòu)

四層的懸臂梁、混凝土結(jié)構(gòu)在發(fā)生坍塌事故過(guò)程中受到了破壞，懸臂部分與結(jié)構(gòu)銜接部位存在較為嚴(yán)重的斷裂現(xiàn)象，施工人員將破壞部位的混凝土鑿除，并重新澆筑混凝土進(jìn)行加固。①新舊結(jié)合部位的混凝土處理方法：結(jié)合部位分布在懸臂梁的端部，為了保證新舊結(jié)合面的銜接質(zhì)量，施工人員需對(duì)結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理，凹槽的寬度設(shè)置為10cm，凹槽的深度設(shè)置為5cm；在澆筑混凝土之前，施工人員應(yīng)該在結(jié)合面部位適當(dāng)灑水作濕潤(rùn)處理，而后涂刷界面劑。②懸臂梁的端部應(yīng)具備良好的抗剪性能，因新澆筑的混凝土?xí)糁檬┕たp，施工縫的位置應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位，例如，梁、板等受彎構(gòu)件一般留在距支座1/3 跨的位置處。在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算以后發(fā)現(xiàn)，加固方案的加固效果無(wú)法滿足梁體端部對(duì)于抗剪性能的要求，因此需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用更為完善的措施對(duì)該部位進(jìn)行處理[2]。①適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大懸臂梁的截面尺寸。②換用高規(guī)格的縱向受力筋。③對(duì)懸挑梁端部的鋼筋作加密處理，將鋼筋的間距設(shè)計(jì)變更為φ8@100/140；在經(jīng)過(guò)以上方法優(yōu)化處理以后，懸臂梁的端部抗剪性能大幅度提升，在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算以后得出，懸臂梁的端部抗剪為298kN，明顯的超過(guò)實(shí)際需求值255kN。

三層KL6 部位在發(fā)生坍塌事故中，因架體傾覆對(duì)梁體造成了撞擊，導(dǎo)致梁體部位出現(xiàn)了寬0.5mm、深300mm 的裂縫；經(jīng)過(guò)專業(yè)的檢測(cè)以后發(fā)現(xiàn)，自坍塌事故發(fā)生的5 個(gè)月時(shí)間中，裂縫的尺寸不斷的增大，但是裂縫部位的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)圖紙要求，通過(guò)進(jìn)一步的分析、計(jì)算以后發(fā)現(xiàn)，梁體裂縫部位的穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。為降低施工成本，提高施工效率，施工單位使用粘鋼法進(jìn)行加固。

2.2 鋼筋工程

2.2.1 四樓柱裸露鋼筋

自坍塌事故發(fā)生后，四樓的鋼筋受損情況比較嚴(yán)重，彎曲度超過(guò)90°；站在經(jīng)濟(jì)性原則層面進(jìn)行分析，施工單位應(yīng)該對(duì)彎曲的鋼筋進(jìn)行再利用，檢測(cè)機(jī)構(gòu)隨機(jī)抽取被壓彎的鋼筋進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鋼筋的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均符合現(xiàn)行管理規(guī)范的要求，通過(guò)對(duì)鋼筋的X 光探傷發(fā)現(xiàn)，鋼筋具備良好的性能；在經(jīng)過(guò)專家現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)以后，判斷鋼筋完全符合使用需求。鋼筋修復(fù)方案如下。

（1）結(jié)構(gòu)柱部位的裸露鋼筋綁扎安裝之前，需進(jìn)行除銹處理。

2.2.2 四樓懸臂梁、懸臂板裸露鋼筋

（1）四樓懸臂板區(qū)域的鋼筋保存較為良好，只需要在鋼筋綁扎安裝之前，需進(jìn)行除銹處理。

（2）四樓懸臂梁部位上側(cè)的鋼筋出現(xiàn)彎曲、變形現(xiàn)象的應(yīng)該作切除處理，而后使用套筒進(jìn)行連接。①如若需要在應(yīng)力非常高的部位安裝接頭時(shí)，則應(yīng)該保證相同平面內(nèi)Ⅲ級(jí)接頭率控制在25%以內(nèi)；Ⅲ級(jí)接頭率控制在50%以內(nèi)；Ⅰ級(jí)接頭的數(shù)量則不作規(guī)定。②鋼筋接頭盡可能的避讓框架梁的端部、結(jié)構(gòu)柱的加密區(qū)；如若無(wú)法進(jìn)行避讓，則應(yīng)該換用Ⅰ級(jí)接頭或Ⅱ級(jí)接頭，同時(shí)保證且接頭率控制在50%以內(nèi)[3]。

3 加固施工工藝和質(zhì)量控制

3.1 鋼筋直螺紋連接施工工藝

3.1.1 施工準(zhǔn)備

（1）所有施工人員應(yīng)該接受系統(tǒng)性的培訓(xùn)，正式施工前技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，特殊工種需持證上崗。

（2）所有運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)的套筒必須進(jìn)行質(zhì)量性能檢查，套筒進(jìn)場(chǎng)應(yīng)附帶有出廠合格證及檢測(cè)報(bào)告。如若套筒的外觀質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則應(yīng)該作退還處理，不得使用在項(xiàng)目中。

（3）施工人員將套筒表面的油漬、銹跡清理干凈。

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（4）使用螺紋軋制機(jī)對(duì)套筒的螺紋尺寸進(jìn)行合理的調(diào)整。

（5）對(duì)軋制機(jī)的運(yùn)行性能進(jìn)行檢查。

3.1.2 接頭螺紋軋制加工

（1）施工人員將即將軋制的鋼筋放置在支架上，將不規(guī)則端頭切除，切除的長(zhǎng)度為10~20mm。

（2）啟動(dòng)軋制機(jī)，利用清水對(duì)軋制頭進(jìn)行潤(rùn)滑，將鋼筋緩慢的向軋制頭移動(dòng)，操作人員可以根據(jù)尺寸要求對(duì)移動(dòng)的尺寸進(jìn)行合理的控制，將鋼筋伸入軋制頭中，這個(gè)工序大概需要40s。

（3）施工人員逐一檢查鋼筋螺紋的外觀質(zhì)量，檢查合格以后，使用扳手對(duì)鋼筋端頭進(jìn)行擰緊處理，嚴(yán)禁出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)保證鋼筋的螺紋深度滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

（4）將保護(hù)套安裝在鋼筋端頭上，分類擺放整齊。

3.1.3 直螺紋接頭連接

（1）鋼筋接頭。施工人員使用扳手將套筒與鋼筋擰緊，而后在將另一端擰緊即可。

（2）面對(duì)無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼筋時(shí)，或是鋼筋存在彎曲現(xiàn)象，可使用正反螺紋套筒進(jìn)行連接，沿著相同的方向?qū)筛摻钸M(jìn)行擰緊處理。

3.1.4 質(zhì)量檢查

（1）外觀檢查。施工人員通過(guò)眼睛觀察螺紋裸露的長(zhǎng)度，并對(duì)鋼筋連接質(zhì)量進(jìn)行判斷。

（2）強(qiáng)度檢驗(yàn)。按照規(guī)范要求對(duì)鋼筋接頭進(jìn)行試驗(yàn)。鋼筋接頭抽檢的數(shù)量為300 個(gè)接頭作為一個(gè)批次，如接頭的數(shù)量不足300 個(gè)時(shí)，視為一個(gè)批次[4]。

3.2 冷擠壓施工工藝

3.2.1 擠壓工藝

（1）準(zhǔn)備工作。①施工人員將鋼筋表面的油漬、銹跡等雜物清理干凈。②為保證連接質(zhì)量，施工人員應(yīng)進(jìn)行試套，檢查鋼筋是否存在馬桶、尺寸不合適等情況，如若存在，則應(yīng)該對(duì)鋼筋進(jìn)行矯正，也可以使用砂輪機(jī)對(duì)鋼筋表面進(jìn)行打磨處理。需要注意的是，不同直徑的鋼筋套筒嚴(yán)禁混用。③施工人員標(biāo)記出端部的定位控制線。如若定位控制線與鋼筋端部的距離為套筒長(zhǎng)度的50%時(shí)，則應(yīng)該將檢查標(biāo)記與控制線的間距設(shè)置為20mm。④對(duì)擠壓設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行檢查，可進(jìn)行試運(yùn)行，檢查合格以后才能夠正式施工。

（2）擠壓作業(yè)。擠壓作業(yè)應(yīng)該先在地面將鋼筋的一端擠壓至套筒中，而后在施工區(qū)域內(nèi)將另一端擠壓入套筒中。

待壓接鉗準(zhǔn)備好以后，施工人員對(duì)套筒壓痕位置進(jìn)行標(biāo)記，以保證壓模轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與鋼筋所處的平面處于垂直樁體。簡(jiǎn)單而言就是確保壓接面應(yīng)該分布在鋼筋的橫向肋上。每次擠壓作業(yè)過(guò)程中，施工人員應(yīng)該著重的控制擠壓的深度。

3.2.2 工藝參數(shù)

待原材料、施工設(shè)備確定以后，鋼筋接頭的質(zhì)量性能會(huì)受到壓機(jī)作業(yè)的施工技術(shù)參數(shù)的影響。擠壓變形量主要是涉及擠壓的痕跡最小直徑、擠壓寬度。該項(xiàng)目中使用的連接筋為φ25 鋼筋。

壓痕寬度是指鋼筋接頭的壓痕寬度的總和。正常情況下，壓痕寬度應(yīng)該是保持在一個(gè)合理范圍以內(nèi)。該項(xiàng)目中使用的連接筋為φ25 鋼筋，壓痕的寬度不得低于55mm。當(dāng)壓痕的寬度＜55mm 時(shí)，則說(shuō)明鋼筋接頭的質(zhì)量性能不達(dá)標(biāo)。當(dāng)壓痕的寬度＞55mm 時(shí)，則應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾犹淄驳拈L(zhǎng)度。壓痕的寬度應(yīng)該是結(jié)合設(shè)備的尺寸及形狀進(jìn)行確定。

實(shí)際施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)該嚴(yán)格控制壓痕的最小直徑。如壓痕最小直徑超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則說(shuō)明變形量比較小，導(dǎo)致鋼筋與套筒之間缺乏咬合力，無(wú)法保證二者連接的牢固性，當(dāng)鋼筋處于受拉狀態(tài)時(shí)，鋼筋可能會(huì)從套筒中滑出；當(dāng)壓痕最小值低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則可能會(huì)導(dǎo)致套筒出現(xiàn)較大的變形現(xiàn)象，同時(shí)壓痕部位可能會(huì)出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

對(duì)壓痕最小直徑進(jìn)行控制時(shí)，利用擠壓設(shè)備上的壓力表讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析確定是否需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合實(shí)際情況而言，因套筒的材質(zhì)存在一定的差異性，不同的硬度、不同的韌性，會(huì)對(duì)壓痕最小直徑造成一定的影響。結(jié)合該項(xiàng)目而言，該項(xiàng)目中使用的連接筋為φ25 鋼筋，所以壓漿最小直徑應(yīng)該保持在37~39mm。

3.3 植筋加固方法

3.3.1 鋼筋膠黏劑

膠黏劑是由兩種不同化學(xué)成分的元素混合而成，其呈現(xiàn)為軟塑狀，分別放置在兩個(gè)錫箔中，錫箔的端部設(shè)置有連接器，最后將錫箔放置在注射器內(nèi)。當(dāng)兩個(gè)錫箔中的粘膠劑在連接器部位相遇后，自動(dòng)進(jìn)行混合，被注射至孔洞內(nèi)。

膠黏劑在兩種化學(xué)成分尚未混合之前，其不會(huì)出現(xiàn)硬化現(xiàn)象；當(dāng)兩種化學(xué)成分混合以后，其會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速硬化。膠黏劑凝固與愈合時(shí)間如表1 所示。

表1 膠粘劑凝固與愈合時(shí)間

該項(xiàng)目中使用的膠黏劑的溫度應(yīng)控制在-5~45℃。

3.3.2 植筋施工方法

植筋作業(yè)的流程如下：鉆孔作業(yè)→清孔作業(yè)→注射膠黏劑→植筋→自然凝膠。

（1）鉆孔作業(yè)。施工人員可使用沖擊鉆進(jìn)行成孔，成孔的間距及深度必須符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

（2）清孔作業(yè)過(guò)程中，施工人員使用高壓風(fēng)將孔洞中的雜物清理干凈，而后使用毛刷進(jìn)行清理，清孔作業(yè)可反復(fù)多次進(jìn)行。需要注意的是，嚴(yán)禁使用清水沖洗。

（3）使用注射器將膠黏劑注入孔洞中，同時(shí)將孔洞內(nèi)的空氣排出。

（4）按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行植筋，鋼筋應(yīng)該與孔洞保持平行狀態(tài)，深入至孔底，以膠黏劑溢出為合格標(biāo)準(zhǔn)。

（5）將鋼筋固定在架體上，保證其不會(huì)受到外部作用力的影響。膠黏劑的固化時(shí)間大概為1h。

（6）植筋作業(yè)結(jié)束以后，施工人員需要對(duì)其進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn)[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)的建筑物進(jìn)行加固施工時(shí)，所能夠使用的加固方法非常多，其中使用較為頻繁的方法為置換混凝土加固方法、增大截面面積加固方法、粘接外包鋼加固方法等，在實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)該綜合多方面的影響因素進(jìn)行分析，結(jié)合分析結(jié)果選擇合適的方法進(jìn)行加固，以保證最終的加固質(zhì)量。