混凝土結構工程加固及施工方案

路宏斌

摘 要：重點探討了混凝土結構工程加固及施工方案。

關鍵詞：混凝土結構工程；加固；施工

混凝土構筑物因出現功能性改變，如接建、增加荷載等，或在出現質量問題，如配筋不足、災后修補、混凝土強度不夠等，都需要進行加固。其加固設計及加固施工方案的制定尤為重要，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。方案的確定要遵循安全、經濟、快捷、施工方便的原則，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會效益和經濟效益。

1 混凝土結構加固設計

混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類，設計時可根據實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術。

1.1 直接加固的一般方法

1.1.1 加大截面加固法。在鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層，可增加截面有效高度，擴大截面面積，從而提高構件正截面抗彎，斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補強的作用。

1.1.2 置換混凝土加固法。該法的優點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點；適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。

1.1.3 有黏結外包型鋼加固法。外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構件的外邊，外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應采用濕式外包法，即采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構件黏結成一整體，加固后的構件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。

1.1.4 粘鋼加固法。鋼筋混凝土受彎構件外部粘鋼加固是在構件承載力不足區段（正截面受拉區、正截面受壓區或斜截面）表面粘貼鋼板，這樣可提高被加固構件的承載力，且施工方便。

1.1.5 粘貼纖維增強塑料加固法。外貼纖維加固是用膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的受拉區域，使它與被加固截面共同工作，達到提高構件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。

1.1.6 繞絲法。該法的優缺點與加大截面法相近；適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固，或需對受壓構件施加橫向約束力的場合。

1.1.7 錨栓錨固法。該法適用于混凝土強度等級為C20-C60的混凝土承重結構的改造、加固；不適用于已嚴重風化的上述結構及輕質結構。

1.2 間接加固的一般方法

1.2.1 預應力加固法。（1）預應力水平拉桿加固法。預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件，由于預應力和新增外部荷載的共同作用，拉桿內產生軸向拉力，該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上，在構件中產生偏心受壓作用，該作用克服了部分外荷載產生的彎矩，減少了外荷載效應，從而提高了構件的抗彎能力。同時，由于拉桿傳給構件的壓力作用，構件裂縫發展得以緩解、控制、斜截面抗剪承載力也隨之提高。（2）預應力下撐拉桿加固法。鋼筋混凝土構件采用預應力下撐式拉桿加固定后，形成一個由被加固構件和下撐式拉桿組成的復合超靜定結構體系，在外荷載和預應力共同作用下，拉桿中產生軸向力并通過與構件的結合點（下撐點和桿端錨固點）傳遞給被加固構件，抵消了部分外荷載，改變了原構件截面內力特征，從而提高了構件的承載能力。

1.2.2 增加支承加固法。增設支點加固法是通過減少受彎構件的計算跨度，達到減少作用在被加固構件上的承載效應，提高結構承載水平的目的。該法簡單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間；適用于具體條件許可的混凝土結構加固。

1.2.3 其他加固法。輔助結構加固法是采用另制的輔助構件，如型鋼、鋼桁架或鋼筋混凝土粱，部分或全部分擔被加固梁的荷載。在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗彎和抗剪能力都得到提高。

2 混凝土結構加固施工方案

優秀的加固方案具體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的特點。

2.1 良好的施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一。加固工程方案的優劣，首先要把是否具有施工作業方便作為必要條件，沒有良好的施工性是阻礙加固工程施工的一個攔路虎。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，勞動用工多，安全系數低的弊端，影響到加固質量。

2.2 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，應用新技術、新材料、新工藝進行工程加固的方法，如化學灌漿法、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。具體那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，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，則各種優勢盡顯其中，重要表現在自重輕，材料自身幾乎不增加重量；強度高，固化后的碳纖維強度比鋼材高達十幾倍；勞動強度小，一個作業面只需一至兩人操作即可；施工工期短，熟練工人每人每天可完成近200m左右。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，又可大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法分干法作業與濕作業法兩種形式：干式加固法是將型鋼（一般是角鋼）直接外包于需要加固的混凝土柱四周，型鋼與混凝土之間無連接，由于與混凝土沒有形成一個整體，所以不能確保結合面傳遞剪力。濕式加固法一種是用乳膠水泥漿或環氧樹脂化學灌漿等材料，將角鋼粘貼在混凝土柱上，另一種是角鋼與混凝土之間留一定間距，中間澆筑混凝土，達到外包鋼材與混凝土相結合。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。

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更為廣泛。