某加固工程的技术选用及现场管理

【摘要】：对钢筋砼结构构件加固，传统的方法有加大截面法、外包钢法、预应力法等。面临复杂多样的加固构件、施工条件，现代加固技术不断进步，粘钢法、碳纤维法等新型加固方法应运而生，并开始广泛应用于各类加固工程中。本文基于加固技术理论、结合具体工程实际，从现场管理的角度，介绍了不同加固技术的分析比较以及应用管理。

【关键词】：结构加固；柱外包角钢法；粘钢板法；碳纤维加固；

中图分类号：TV223.2+2 文献标识码：A 文章编号：

1.【工程实例】：

1.1 工程概况：嘉定电影院改扩建工程，内容是对原建筑1-4层整体加改建、综合装修。该工程难点之一是观影大厅范围的加固，原结构竖向受力构件为钢筋砼框架柱，屋面支撑结构为跨度27米的预制钢筋砼工业厂房屋架，观影大厅一层总高度19米，局部两层，另有附属业务用房。该建筑建于上世纪70年代，设施陈旧，无法适应现代影剧院的使用要求，需要在观影大厅上方增加空调通风、消防、灯光音响、吊顶装饰等安装系统。加固后要求抗震达到二级，原设计粘钢法加固屋架梁、柱采用扩大截面法或外包钢加固法加固（根据施工实际情况定）。

1.2 施工中面临新问题：

现场施工中遇到了之前无法预料的问题：一个是经进场详勘，原观众大厅地面多处被白蚁蛀蚀，无法整体承担较大荷载，大型机械无室内施工作业面；二是现场详勘，发现预制钢筋砼屋架下弦已有多处宽度0.20mm左右的裂缝，经专业鉴定已无法承担新增较大荷载，且施工中不得有较大扰动；三是历经多年使用，观众大厅围护墙已和框架结构变形协调，共同作用，无法大面积敲除墙体，给加固梁柱构件和其他工种施工造成较大不便。本工程是嘉定区民生重点工程，必须按照政府要求，保质保量、文明环保施工，按时交付使用。如何根据现场施工条件和周边复杂环境，合理调整加固方案、科学现场管理，满足使用要求，成了施工管理的关键。

2加固技术的分析比较：

2.1外包钢加固法：是使用面较广的传统加固方法，在原钢筋砼构件表面外包粘角钢和钢板，用高强胶凝砼少量增大柱子截面，在提高柱子承载力的同时，还因新增钢板箍的横向约束作用，使原砼柱产生三向应力状态，可以大幅度提高柱子的承载力。分湿式与干式两种，在干式加固施工中，为了使角钢能紧贴构件表面，砼表面必须打磨平整，无杂物和尘土，湿式加固施工应先在处理好的角钢及砼表面抹上乳胶水泥浆或配制环氧树脂化学灌浆料，粘钢板和灌胶浆。两者相比，干式外包钢法施工相对简便，现场湿作业不多，但承载力提高量、受力整体性、稳定性不如湿式外包钢有效。湿式外包钢加固施工较为复杂，对施工队伍的专业性和现场文明施工管理要求高。

2.1.1与本工程的适应性分析：

由于本工程为使用了30多年的旧建筑，此次改造新增功能较多，毗邻建筑结构复杂，对加固后建筑物的整体性、安全可靠性要求高，同时考虑到施工队伍之前有较多类似工程经验，具有较高的技术和管理能力，综合考虑选定湿式外包钢法加固竖向框架柱（中间节点见图1）。

21.2施工管理关键点：

根据本工程现场实际情况，制定施工管理关键点

（1）粘钢砼表面必须清理干净，将原砼柱表面酥松层凿除，局部打磨平整无粉尘，无污物，丙酮清洗干净。

（2）所粘钢板外形平整，不得翘曲，抹胶面要除锈和粗燥处理，打磨出金属光泽。

（3）严格控制乳胶水泥现场配比，由专人现场调配，充分搅拌。根据现场情况试配了多组试样，经检测， 最终确定配比（见附表）。

（4）钢板粘贴好后，立即用方木条加压，以钢板两边缘有胶溢出为合格。

（5） 灌浆后不得对钢板、型钢进行锤击、移动、焊接。

2.2粘钢加固法：

2.2.1是在砼构件表面用特殊的建筑结构胶粘贴钢板，以提高结构承载力的一种加固方法。优点是简单、快速、不影响结构外形、对建筑使用空间的损失小，施工时对建筑本身使用环境影响较小，但是对粘钢技术水平和施工质量要求高。

2.2.2与本工程的适应性分析：粘钢法要求不得在粘贴完成后的钢板表面施焊，若本工程采用对屋架粘钢加固，则新增安装系统的承载体系将无法在加固后的屋架上连接，同时，考虑到原屋架体系的耐久性和承载安全性不适合承担大量新增荷载，所以，采用托换技术，即新增承载构件。对原框架连系梁则适宜选用梁底粘钢加固。

2.2.3施工管理关键点：

工艺流程：

表面处理—（）—粘贴—固定及加压—固化—检验—防腐处理

粘钢加固的效果主要取决于粘结施工质量。尤其本工程为70年代的旧建筑，原砼构件表面作业条件较差。粘贴基层表面的处理效果直接影响粘钢效果，针对本工程的特殊性，为确保粘钢加固效果，将两个环节定为管理关键点：一是现场严格控制表面处理这个环节，专业人员凿除松动的面层，再精细打磨，直至露出砼新面，高压水枪清洗，干燥，保证粘贴基层牢固、粘贴面平整清洁，如有钢筋露出，及时除锈；二是对粘贴钢板预加外力。由于粘贴结构胶固化前，梁底较长的粘钢板容易产生挠度，影响粘贴的密实性和牢固性，为此，附加角钢，用M10@300化学螺栓加压固定，确保钢板贴近密实，与原构件整体受力（见图2）。以上关键环节均安排专职质量员，量化检查，合格后方可进行下道工序。

2.3碳纤维加固：

2.3.1该法是采用高性能粘结剂将碳纤维布黏贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，从而达到对建筑物加固、补强的目的。要求基层砼强度等级不低于C15。

2.3.2与本工程的适应性分析：

（1）由于该技术采用的碳素纤维布厚度薄（一层的厚度仅为1.0mm左右），比重不到钢材的1/4，但抗拉强度可达到普通二级钢的7-9倍左右，成型后的刚度可达钢材的4倍，具有轻质高强的优点。

（2）施工简便、快捷。使用碳纤维加固构件不需大型施工机构及周转材料，施工方便。

（3）有效地封闭砼结构裂缝，延长结构使用寿命，而且基本不增加结构自重及截面尺寸，粘贴后每平方米重量不到1.0kg，能保证碳素纤维布与原构件共同工作。

（4）局限性：提高强度和刚度的同时，对结构延性降低较大，地震作用下碳纤维加固构件脆性破坏明显，安全性降低。而且该法不宜用于构件受压的加固。

经鉴定，原屋架不宜再增加承担较大荷载，新增安装系统荷载由新增轻钢体系托换承担，综合考虑，对原屋架只进行局部修补补强加固，裂缝宽度小于0.20mm，用环氧树脂表面涂抹封闭，大于0.20mm的用环氧树脂高压灌注机灌缝，基层处理后再用碳纤维法加固。

3.加固技术的综合运用和实际效果：

基于几种加固技术分析、综合现场施工实际情况，观影大厅范围的加固方案确定为：在原屋架下方新增轻钢屋架梁体系托换原屋架来承担新增荷载；原屋架裂缝处局部碳纤维粘贴补强加固后只承担屋面及附属设备的重量；用包钢法加固框架柱；用粘钢法加固纵向框架梁。施工前制定管理关键点，过程中专人检查管理，工序后严格验收，施工过程中没有出现异常情况，加固及整体改建效果良好，竣工验收一次通过，被评为嘉定杯。该建筑已正式投入使用3年，使用情况良好。

4.结论：

实际工程中，需要根据各种加固方法的优缺点，结合工程的施工环境、原结构实际情况、施工队伍技术水平等多种因素，选择安全、可行、经济、合理的加固方案。

【参考文献】

1《砼结构加固技术》万墨林、韩继云中国建筑工业出版社 1995.3

2《砼结构加固技术规范》（CECS25：90）北京中国计划出版社1992

3《砼的耐久性及其防护修补》龚洛书、柳春圃中国建筑工业出版社1990.10

4《砼结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2004）

5《混凝土后锚固技术规程》（J407-2005）