砼結構加固施工方案的優化設計

摘要：本文介紹了目前混凝土結構工程加固施工中所遇到的加固施工方案及施工方法，并對不同方案進行優化比較。

關鍵詞：建筑 結構 施工 加固

混凝土構筑物因出現功能性改變，或出現質量問題，都需要進行加固。對于需要加固的構筑物，應根據構筑物的不同情況制定不同的加固方案。優秀的加固方案體現在其施工作業方便、施工技術先進、經濟效果好、加固質量高等四方面。

一、考慮良好的施工性

加固工程方案的優劣，首先要把施工作業方便作為必要條件。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，勞動用工量大，安全系數低的弊端，結果將影響到加固質量。例如太原市杏花嶺老年活動中心地下車庫上面為消防車通道，因設計錯誤承載力嚴重不足，致使十幾架大梁需要進行加固，原施工設計方案是采取加大截面加固法，即通過增大構件的截面和配筋，用以提高構件的強度、剛度、穩定性，并達到提高構件承載力的目的。經對設計方案分析，此方案除具有工程造價低的優點外，還有技術可行性差、勞動強度高、工效低、安全性差、產值效益小、凈空減小等不足之處。基于這些原因，經與甲方和設計院商討，改變加固方案，采用先進的外包鋼加固施工方法，應用兩層8mm厚16Mn鋼板及QR型建筑工程結構膠粘錨技術，對這十幾架大梁進行加固，由于技術先進，加固性能好，占用空間小，施工周期短，材料消耗少，工藝簡便、安全并減輕了勞動強度，提高了加固質量，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、預應力加固法和改變結構傳力途徑加固法等，隨著科學技術的不斷進步，化學灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應運而生，并開始廣泛應用于各類加固工程中。具體哪個方案最能體現加固工程所要求的短、平、快、省的特點，應根據需要加固的構件情況，綜合確定加固方案。

1、以框架梁的加固為例，筆者認為，較為合理、經濟、技術先進的加固方案當屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法，前者以造價低，施工簡單，占用空間小，加固效果好，明顯優于加大截面法和預應力加固法，后者除材料費用高外，各種優勢如自重輕、強度高、勞動強度小、施工工期短盡顯其中。但是，應用其在負彎矩部位進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法與濕作業法兩種形式。兩種作業方法相比較，干式作業法施工更為簡單，價格低，施工時間短，但其承載力提高不如濕式作業法好。在方案選擇時，應根據加固要求和原構件情況，合理挑選適當的方案進行加固。

另外，對于加固工程，還有焊接補筋加固法、套箍加固法、噴射混凝土補強法、化學灌漿修補法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等，每種加固方法各有其特點及適應范圍，只要行之有效，技術成熟，既滿足加固要求，又經濟實用，均可采用。

三、加固工程方案要在新技術、新材料、新工藝上做文章

優秀的加固工程方案要在工法上體現出其可行性、科學性、先進性。筆者認為，化學補強法不失為當前加固工程中首選的一種最為先進的工法。例如，某煤礦井口房由于技改產量增加運輸皮帶延長一倍，通過計算原井口房框架柱及機頭部分框架梁不能滿足要求需要進行加固，就是采取化學補強的方法，應用QR型建筑工程結構膠粘劑，對其框架柱梁進行粘鋼加固，滿足了該井口房在設備增加、荷載加大情況下的正常使用要求，充分顯示出新技術、新材料、新工藝在加固工程中的應用成果。

在化學補強方法中，除粘鋼加固外，碳纖維加固工藝也不失為一種先進的加固工法。

四、幾種典型加固方法的工程施工要求

根據“混凝土結構加固設計規范?”（ GB50367-2006）中幾種典型的加固方法，依照施工經驗，不同的加固方法在施工時應重點做到：

1、外包鋼加固法

要把表面處理（包括加固結合面和鋼板粘接面處理）作為加固施工過程中的關鍵。對于干式加固施工，為了使角鋼能緊貼構件表面，混凝土表面必須打磨平整，無雜物和塵土；當采用濕式加固施工時，應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氧樹脂化學灌漿料，對鋼板進行除銹、打磨，混凝土進行除塵并用丙酮或二甲苯清洗鋼板及混凝土表面，然后進行粘、灌施工。

2、預應力加固法

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

3、改變結構傳力途徑加固法

增設支點若采用濕式連接，在接點處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面，應進行鑿毛，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；對于楔塊頂升法，頂升完畢后，應將所有楔塊焊聯，再用環氧砂漿封閉。

4、混凝土構件外部粘鋼加固法

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，目前國內市場建筑結構膠粘劑魚龍混雜，對膠粘劑的選擇一定要慎重。第三要注意在配膠、粘貼過程中的細節，膠粘劑要嚴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。

就目前來看，這些混凝土結構加固技術還有待于在實踐中進一步探索，隨著建筑科學技術的不斷進步，新型建筑材料不斷出現，更好的加固施工方法將會有更大拓展。因此，加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。