淺談地下室結(jié)構(gòu)加固施工方法

蘇 波， 范正春， 杜周陽， 趙星雨

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川成都 610072)

現(xiàn)在有的建筑結(jié)構(gòu)尚在設(shè)計(jì)使用年限，因人們對(duì)其使用功能需求的變化，或者因?yàn)樵O(shè)計(jì)變更，在已有結(jié)構(gòu)不滿足受力需求的情況下，需對(duì)其進(jìn)行加固處理從而達(dá)到使用要求，本文就建筑工程結(jié)構(gòu)加固方法作了具體探討。

1 施工準(zhǔn)備

1.1 板加固施工準(zhǔn)備

(1)板結(jié)構(gòu)界面處理以及修補(bǔ)找平等材料設(shè)備準(zhǔn)備到位。

(2)根據(jù)板加固高度搭設(shè)適宜的操作腳手架。

(3)施工前編制詳細(xì)的施工組織計(jì)劃和技術(shù)方案，按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行準(zhǔn)確放線定位和施工準(zhǔn)備工作。

1.2 梁、柱粘鋼板施工準(zhǔn)備

(1)鉆孔所需施工機(jī)械準(zhǔn)備到位。

(2)梁、柱結(jié)構(gòu)以及鋼板表面處理等材料設(shè)備準(zhǔn)備到位。

(3)根據(jù)梁、柱加固高度搭設(shè)適宜的操作腳手架。

(4)粘鋼前應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求修復(fù)梁缺陷。

(5)仔細(xì)查看圖紙，放線確定鋼板粘貼位置。

(6)剔除框架梁粘貼鋼板加固區(qū)域裝飾層(抹灰層或膩?zhàn)訉?，框架梁裝飾層剔除范圍為：(兩側(cè)梁高+梁寬)×(加固區(qū)域長(zhǎng)度+200 mm)[1]。

1.3 梁加大截面施工準(zhǔn)備

(1)根據(jù)梁加固高度搭設(shè)適宜的操作腳手架。

(2)鑿毛、植筋所需施工機(jī)械準(zhǔn)備到位，其中，植筋準(zhǔn)備包括：①準(zhǔn)備好植筋所需設(shè)備材料；②根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確放線，且不傷害已有結(jié)構(gòu)鋼筋；③做好植筋交底；④植筋設(shè)備：電錘鉆、毛刷、吹風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)。

2 施工方法

2.1 板粘貼碳纖維布加固施工方法

2.1.1 施工流程

混凝土表面處理—配置找平膠并對(duì)不平整處進(jìn)行找平處理—配置并涂刷膠粘劑—碳纖維布粘貼、表面糙化及防護(hù)面層施工[2]。

2.1.2 施工工藝

2.1.2.1 混凝土表面處理

(1)混凝土表面的蜂窩、浮漿等多余材采用角磨機(jī)進(jìn)行清除，保證其表面干凈和整潔。

(2)若混凝土表面有外露鋼筋銹蝕部位，首先需對(duì)其進(jìn)行除銹處理，然后涂抹環(huán)氧樹脂做防腐處理。

(3)若經(jīng)過處理了的銹蝕鋼筋基面仍有凹陷或損傷，可以采用環(huán)氧砂漿填補(bǔ)修復(fù)平整，保證外表美觀。

(4)混凝土面上有尖銳且凸起地方需用角磨機(jī)做倒圓弧的處理，倒圓弧的半徑r≥25 mm。

(5)需采用清水清洗混凝土面上的粉塵以及松散浮渣等，保證基面的干凈、干燥、無積水。

2.1.2.2 配置找平材料對(duì)不平整混凝土表面做找平處理

鑿去混凝土表面松動(dòng)的浮漿或者其他雜質(zhì)，對(duì)裸露的鋼筋進(jìn)行除銹，再用與原混凝土強(qiáng)度相近的環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。

2.1.2.3 配置并涂刷膠粘劑

(1)材料下料。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求的碳纖維布規(guī)格、平面尺寸進(jìn)行下料，注意材料尺寸應(yīng)自檢，并記錄。

(2)膠粘劑的選擇及攪拌。在進(jìn)行涂膠施工前，應(yīng)檢查內(nèi)容有：膠粘劑與材料產(chǎn)品說明書是否相符、過期。嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書控制好膠粘劑的攪拌。A、B組分混和比例(A∶B=4∶1)。在容器中仔細(xì)攪拌材料，將B組分加入A組分中。用電動(dòng)低速手執(zhí)混合器(最大500 r/min)攪拌時(shí)間達(dá)到3 min且其外觀均勻一致。

(3)在粘貼部位涂刷膠粘劑，涂刷要均勻。粘貼前，再次按設(shè)計(jì)圖要求對(duì)加固區(qū)域進(jìn)行定位確認(rèn)。

2.1.2.4 碳纖維布粘貼、表面糙化及防護(hù)面層施工

(1)碳纖維布裁剪的尺寸需要符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。裁剪的量當(dāng)天用完，并作好防潮處理，應(yīng)避免受到彎折，裁剪好的碳纖維應(yīng)妥善保存，使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源。

(2)通過所需涂布面積計(jì)算出所需粘結(jié)膠總量，并根據(jù)氣溫的高低在其適用期內(nèi)一次用完。

(3)混凝土表面環(huán)氧樹脂需涂抹均勻，可采用滾刷或毛刷等工具，當(dāng)混凝土表面存在高度差或者在拐角位置以及碳纖維布搭接位置，需要多涂一些。

(4)鋪設(shè)方向應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙中平面樣式，一層中各張布平行搭接寬度應(yīng)不小于15 cm。

(5)滾動(dòng)碾壓方向需沿著纖維方向，且需保證環(huán)氧樹脂膠液充分浸透碳纖維布，施工過程中需排除氣泡，除去多余的環(huán)氧樹脂。

(6)在進(jìn)行2層粘貼時(shí)，重復(fù)以上步驟進(jìn)行，在上一層干燥后進(jìn)行下一層鋪覆。

(7)施工完成的每一處，需要進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，時(shí)間控制在24 h內(nèi)，且保證其在24 h內(nèi)不受外力干擾，保證不受污染和雨水侵襲，施工過程中平均氣溫控制在大于5 ℃(圖1)。

圖1 板底粘貼碳纖維布加固

2.2 梁、柱粘貼鋼板加固施工方法

2.2.1 施工流程

梁柱及鋼板表面處理—配制膠粘劑—鋼板安裝—粘貼鋼板—表面防護(hù)—質(zhì)量檢測(cè)。

2.2.2 施工工藝

2.2.2.1 梁柱及鋼板表面處理

(1)混凝土表面處理：對(duì)混凝土表面存在剝離、蜂窩、浮漿等現(xiàn)象，采用角磨機(jī)進(jìn)行清除，清除后采用丙酮擦拭、吹風(fēng)機(jī)吹凈。

(2)鋼板表面處理：鋼板表面需進(jìn)行除銹處理，打磨出金屬光澤為準(zhǔn)，注意打磨方向要和受力方向相互垂直，打磨完成后用棉布蘸丙酮拭凈其表面，并在其全部干燥后使用。鋼板切割、展平、矯正、制孔、邊緣加工及表面處理等在專業(yè)機(jī)械加工廠進(jìn)行。

2.2.2.2 配制膠粘劑

參考產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品使用說明來配制膠粘劑，并由專人計(jì)量及配制。配制應(yīng)注意一次配制量，并應(yīng)在150 min內(nèi)使用完成。

2.2.2.3 鋼板安裝

在經(jīng)過了表面處理的混凝土面，每50～100 mm間距粘貼小墊片，保證鋼板和混凝土面有約3 mm縫隙，便于膠液壓筑。鋼板的縫隙邊緣，在注膠前用封邊膠封邊，并留出排氣孔作通氣試驗(yàn)，要求無漏縫。

2.2.2.4 粘貼鋼板

在鋼板以及混凝土表面，同時(shí)涂抹環(huán)氧樹脂，需注意中間厚邊緣薄，保證其厚度控制在1～3 mm。涂抹好后將鋼板在設(shè)計(jì)圖中指定位置粘貼好，粘貼方法：沿粘貼面用手錘輕擊鋼板，然后采用螺栓固定好鋼板，擰緊螺栓螺帽并適當(dāng)加壓，保證鋼板與混凝土間有2～3 mm厚膠層[3]。

2.2.2.5 表面防護(hù)

粘貼完成的鋼構(gòu)件表面按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防護(hù)工作。鋼板安裝完畢后，所有外露鐵件均除銹、去污，刷灰色防銹漆2道。

2.2.2.6 質(zhì)量檢測(cè)

粘貼密實(shí)度檢測(cè)方法有：小錘敲擊法、超聲儀檢查法。合格標(biāo)準(zhǔn)：錨固區(qū)有效粘貼面積大于等于90%，非錨固區(qū)有效粘貼面積大于等于70%。若不滿足，方法有：將鋼板剝離重新進(jìn)行粘接，在空鼓處鉆孔，然后用注膠器注射補(bǔ)膠直到密實(shí)[4](圖2)。

圖2 梁底粘貼鋼板加固

2.3 梁、柱加大截面加固施工方法

施工流程：新舊混凝土交接面鑿毛—梁、柱新增主筋植筋及機(jī)械連接、拉鉤鋼筋植筋—焊接并綁扎U型箍筋—支模—高強(qiáng)無收縮灌漿料澆筑和振搗—養(yǎng)護(hù)[5]。

2.3.1 新舊混凝土交接面鑿毛

改造加固工程，為了保證新舊交接處施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)按照要求進(jìn)行施工：

(1)原結(jié)構(gòu)表面應(yīng)采用專業(yè)工具剔鑿成毛面。

(2)剔鑿不得影響原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、鋼筋。

(3)將結(jié)構(gòu)表面混凝土凸起的浮渣或者雜質(zhì)剔除干凈。

(4)將混凝土表面用水浸透并洗干凈，無有積水存在。

(5)在結(jié)構(gòu)表面涂抹界面劑以確保新舊混凝土良好交接。

(6)梁、柱鋼筋應(yīng)與剔鑿出來的原結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行焊接、植筋或采用機(jī)械套筒方式連接、錨固，錨固長(zhǎng)度滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

2.3.2 梁、柱新增主筋植筋及機(jī)械連接、拉鉤鋼筋植筋

新增鋼筋與原構(gòu)件及原構(gòu)件鋼筋采用植筋錨固、機(jī)械套筒連接及焊接方式連接，錨固長(zhǎng)度滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。植筋鉆孔前，為了避免破壞原有結(jié)構(gòu)中的鋼筋，并不影響鉆孔位，可用鋼筋掃描儀測(cè)出原有鋼筋的準(zhǔn)確位置，在規(guī)范及設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)可適當(dāng)調(diào)整植筋的位置，以避開原鋼筋。新增梁底主筋與支座連接，其新增梁底主筋植入支座且梁最外側(cè)鋼筋均植入；新增拉鉤鋼筋的連接，其采用植筋方式錨入原梁底，植筋深度按設(shè)計(jì)要求施工。

(1)鉆孔：根據(jù)圖紙中需要植筋的孔徑選擇鉆孔大小，電錘垂直與結(jié)構(gòu)面，對(duì)準(zhǔn)植筋點(diǎn)位施鉆，鉆到設(shè)計(jì)要求深度，注意操作者應(yīng)隨時(shí)調(diào)整電錘鉆垂直度。

為避免鉆孔破壞原結(jié)構(gòu)鋼筋，鉆孔前，采用鋼筋探測(cè)儀對(duì)鋼筋進(jìn)行掃描，確定鉆孔位置不會(huì)破壞鋼筋少(圖3)。

圖3 掃筋示意

(2)清孔：使用壓縮空氣將鉆孔中的灰塵、碎屑吹出。清孔至少保證“三吹兩刷”，完畢后請(qǐng)監(jiān)理驗(yàn)收。經(jīng)過驗(yàn)收過的孔洞方可進(jìn)行注膠植筋。

(3)除銹：使用鋼絲刷或丙酮清洗干凈。

(4)配膠：嚴(yán)格按照使用說明書要求進(jìn)行配膠。

(5)注膠：鉆孔驗(yàn)收完畢后進(jìn)行注膠，注膠速度應(yīng)緩慢，并根據(jù)孔與鋼筋之間的間隙計(jì)算注膠深度。

(6)植筋：將鋼筋轉(zhuǎn)動(dòng)插入孔中，將膠中存在的空氣排除，并植到設(shè)計(jì)深度。

(7)清理：清除滿溢出來的膠保證新舊混凝土之間的界面質(zhì)量，保證植筋的垂直度，植筋不能貼在孔壁上，其四周膠應(yīng)均勻飽滿(圖4)。

圖4 植筋流程

(8)注意事項(xiàng)：植筋焊接在注膠前進(jìn)行。若有后焊接的，施焊位置距注膠孔頂面的距離不小于15d，且不小于200 mm，注意需采用用冰水浸漬的多層濕巾包裹植筋外露根部。

(9)拉拔試驗(yàn)：由具有相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行鋼筋拉拔試驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)對(duì)抗拔檢驗(yàn)荷載的要求。

(10)試驗(yàn)要求：①目的：隨機(jī)選擇所植鋼筋作為試驗(yàn)對(duì)象，測(cè)試植筋錨固質(zhì)量；②一般按每1 000根鋼筋抽1組3根，不足1組按1組計(jì)算(圖5)。

圖5 植筋拉拔試驗(yàn)

2.3.3 焊接并綁扎U型箍筋

2.3.3.1 鋼筋制作焊接

鑿除梁底和側(cè)面的混凝土保護(hù)層，將露出的U形箍筋和原結(jié)構(gòu)箍筋相互焊接，單面焊大于10d、雙面焊大于5d。

(1)按設(shè)計(jì)圖紙要求配置U形箍筋、拉鉤。

(2)按JGJl8《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，抽取焊接接頭試件作力學(xué)性能檢驗(yàn)，其質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程的規(guī)定后才能進(jìn)行正式焊接。

2.3.3.2 鋼筋安裝綁扎

梁鋼筋施工順序:縱向新增鋼筋安裝就位—焊梁U形箍筋—綁扎梁鋼筋骨架(圖6)。

圖6 梁加大截面鋼筋安裝

2.3.4 支模

2.3.4.1 框架柱模板

覆面木膠合板采用18 mm厚的，35 mm×85 mm方木次龍骨，φ48 mm×3.5 mm鋼管主龍骨，對(duì)拉螺桿每間隔500 mm對(duì)拉一次。

檢查模板拼縫嚴(yán)密性，確保堅(jiān)固、可靠性、位置正確、垂直度滿足要求。

2.3.4.2 梁模板

梁側(cè)模以及底模，35 mm×85 mm方木次龍骨，φ48 mm×3.5 mm鋼管主龍骨，腳手架作為其支撐架。如圖7～圖10所示。

圖7 梁模板支撐(梁高≤600 mm)(單位：mm)

圖8 梁模板支撐(梁高>600 mm)(單位：mm)

圖9 梁加大截面模板安裝大樣(單位：mm)

圖10 梁加大截面模板安裝

梁加大截面時(shí)，梁兩側(cè)模板安裝高度，應(yīng)大于加大截面高度+100 mm，以保證澆筑的密實(shí)程度。

并在梁兩側(cè)增設(shè)灌漿料漏斗口，漏斗口高于模板100 mm，間距2 m一個(gè)。

2.3.5 高強(qiáng)無收縮灌漿料澆筑和振搗

高強(qiáng)無收縮灌漿料通過模板側(cè)面設(shè)置的入料斗澆筑。澆筑時(shí)，從一端往另一端澆筑，在側(cè)模板兩邊對(duì)稱下料。灌漿料為自流平材料，為加強(qiáng)密實(shí)度，可用振動(dòng)棒順澆筑方向從模板外側(cè)接觸振搗。

2.3.6 高強(qiáng)無收縮灌漿料養(yǎng)護(hù)

梁板高強(qiáng)無收縮灌漿料澆筑完成1天后，拆除側(cè)模。松開底模，塞入儲(chǔ)水、吸水性能較強(qiáng)的織物或草袋。擰緊螺栓，使草袋、織物與灌漿料表面接觸。順底模邊澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7晝夜。在高溫施工時(shí)，樓層需用塑料薄膜或草袋覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[6]。

3 結(jié)束語

針對(duì)不同建筑結(jié)構(gòu)加固工程的環(huán)境及特點(diǎn)，運(yùn)用正確的加固方法，可以高效解決建筑結(jié)構(gòu)在安全、可靠、耐久性方面遇到的問題，滿足人們對(duì)建筑功能的要求，而且在節(jié)約工程成本方面都有突出表現(xiàn)，值得在今后結(jié)構(gòu)加固工程中的推廣和運(yùn)用。