砼結(jié)構(gòu)加固施工方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了目前混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工中所遇到的加固施工方案及施工方法，并對不同方案進(jìn)行優(yōu)化比較。

關(guān)鍵詞：建筑 結(jié)構(gòu) 施工 加固

混凝土構(gòu)筑物因出現(xiàn)功能性改變，或出現(xiàn)質(zhì)量問題，都需要進(jìn)行加固。對于需要加固的構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的不同情況制定不同的加固方案。優(yōu)秀的加固方案體現(xiàn)在其施工作業(yè)方便、施工技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效果好、加固質(zhì)量高等四方面。

一、考慮良好的施工性

加固工程方案的優(yōu)劣，首先要把施工作業(yè)方便作為必要條件。有的加固方案雖然具有解決問題的可行性，但是，由于其方案在施工過程中增加了一定的施工難度，而造成施工工期長，勞動(dòng)用工量大，安全系數(shù)低的弊端，結(jié)果將影響到加固質(zhì)量。例如太原市杏花嶺老年活動(dòng)中心地下車庫上面為消防車通道，因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤承載力嚴(yán)重不足，致使十幾架大梁需要進(jìn)行加固，原施工設(shè)計(jì)方案是采取加大截面加固法，即通過增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，并達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。經(jīng)對設(shè)計(jì)方案分析，此方案除具有工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)外，還有技術(shù)可行性差、勞動(dòng)強(qiáng)度高、工效低、安全性差、產(chǎn)值效益小、凈空減小等不足之處。基于這些原因，經(jīng)與甲方和設(shè)計(jì)院商討，改變加固方案，采用先進(jìn)的外包鋼加固施工方法，應(yīng)用兩層8mm厚16Mn鋼板及QR型建筑工程結(jié)構(gòu)膠粘錨技術(shù)，對這十幾架大梁進(jìn)行加固，由于技術(shù)先進(jìn)，加固性能好，占用空間小，施工周期短，材料消耗少，工藝簡便、安全并減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加固質(zhì)量，取得了良好的綜合效益。

二、不同類型加固工程與加固方案分析

一般來說，加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法等，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，化學(xué)灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應(yīng)運(yùn)而生，并開始廣泛應(yīng)用于各類加固工程中。具體哪個(gè)方案最能體現(xiàn)加固工程所要求的短、平、快、省的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)需要加固的構(gòu)件情況，綜合確定加固方案。

1、以框架梁的加固為例，筆者認(rèn)為，較為合理、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)的加固方案當(dāng)屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法，前者以造價(jià)低，施工簡單，占用空間小，加固效果好，明顯優(yōu)于加大截面法和預(yù)應(yīng)力加固法，后者除材料費(fèi)用高外，各種優(yōu)勢如自重輕、強(qiáng)度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、施工工期短盡顯其中。但是，應(yīng)用其在負(fù)彎矩部位進(jìn)行加固效果不如鋼板性能好。

2、以框架柱的加固為例，較為常見的加固方法有外包鋼加固法，即在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固，這樣既不增大混凝土截面尺寸，又大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法又分干作業(yè)法與濕作業(yè)法兩種形式。兩種作業(yè)方法相比較，干式作業(yè)法施工更為簡單，價(jià)格低，施工時(shí)間短，但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況，合理挑選適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行加固。

另外，對于加固工程，還有焊接補(bǔ)筋加固法、套箍加固法、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)法、化學(xué)灌漿修補(bǔ)法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等，每種加固方法各有其特點(diǎn)及適應(yīng)范圍，只要行之有效，技術(shù)成熟，既滿足加固要求，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用，均可采用。

三、加固工程方案要在新技術(shù)、新材料、新工藝上做文章

優(yōu)秀的加固工程方案要在工法上體現(xiàn)出其可行性、科學(xué)性、先進(jìn)性。筆者認(rèn)為，化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)法不失為當(dāng)前加固工程中首選的一種最為先進(jìn)的工法。例如，某煤礦井口房由于技改產(chǎn)量增加運(yùn)輸皮帶延長一倍，通過計(jì)算原井口房框架柱及機(jī)頭部分框架梁不能滿足要求需要進(jìn)行加固，就是采取化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)的方法，應(yīng)用QR型建筑工程結(jié)構(gòu)膠粘劑，對其框架柱梁進(jìn)行粘鋼加固，滿足了該井口房在設(shè)備增加、荷載加大情況下的正常使用要求，充分顯示出新技術(shù)、新材料、新工藝在加固工程中的應(yīng)用成果。

在化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)方法中，除粘鋼加固外，碳纖維加固工藝也不失為一種先進(jìn)的加固工法。

四、幾種典型加固方法的工程施工要求

根據(jù)“混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范?”（ GB50367-2006）中幾種典型的加固方法，依照施工經(jīng)驗(yàn)，不同的加固方法在施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)做到：

1、外包鋼加固法

要把表面處理（包括加固結(jié)合面和鋼板粘接面處理）作為加固施工過程中的關(guān)鍵。對于干式加固施工，為了使角鋼能緊貼構(gòu)件表面，混凝土表面必須打磨平整，無雜物和塵土；當(dāng)采用濕式加固施工時(shí)，應(yīng)先在處理好的角鋼及混凝土表面抹上乳膠水泥漿或配制環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿料，對鋼板進(jìn)行除銹、打磨，混凝土進(jìn)行除塵并用丙酮或二甲苯清洗鋼板及混凝土表面，然后進(jìn)行粘、灌施工。

2、預(yù)應(yīng)力加固法

采用預(yù)應(yīng)力拉桿加固時(shí)，在安裝前，必須對拉桿事先進(jìn)行調(diào)直校整，拉桿尺寸和安裝位置必須準(zhǔn)確，張拉前應(yīng)對焊接接頭、螺桿、螺帽質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證拉桿傳力正確可靠；采用預(yù)應(yīng)力撐桿加固時(shí)，要注意撐桿末端處角鋼(及其墊板)與混凝土構(gòu)件之間的嵌入深度及傳力焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)合格后，將撐桿兩端用螺拴臨時(shí)固定，然后用環(huán)氧砂漿或高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行填灌，加固的壓桿肢、連接板、綴板和拉緊螺栓等均應(yīng)涂防銹漆進(jìn)行防腐。

3、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法

增設(shè)支點(diǎn)若采用濕式連接，在接點(diǎn)處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面，應(yīng)進(jìn)行鑿毛，清除浮渣，灑水濕潤，一般以微膨脹混凝土澆筑為宜；若采用型鋼套箍干式連接，型鋼套箍與梁接觸面間應(yīng)用水泥砂漿座漿，待型鋼套箍與支柱焊牢后，再用較干硬砂漿將全部接觸縫隙塞緊填實(shí)；對于楔塊頂升法，頂升完畢后，應(yīng)將所有楔塊焊聯(lián)，再用環(huán)氧砂漿封閉。

4、混凝土構(gòu)件外部粘鋼加固法

此法施工較為簡單，但首先需要著重注意混凝土和鋼板的表面處理。其次要注意對膠粘劑的選擇，目前國內(nèi)市場建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑魚龍混雜，對膠粘劑的選擇一定要慎重。第三要注意在配膠、粘貼過程中的細(xì)節(jié)，膠粘劑要嚴(yán)格按照說明書要求的比例配制。最后要注意在固化階段不能對鋼板有任何擾動(dòng)。

就目前來看，這些混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步探索，隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固施工方法將會(huì)有更大拓展。因此，加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。