續建工程建筑功能轉換結構多類型加固施工技術

陳文華 張小強

摘 要：鋼筋混凝土結構構件的加固問題一直是國內外研究的一個重要課題。文章通過更深層次地理解建筑加固技術，針對各種加固技術的優缺點進行優勢互補，以推動建筑加固技術更長遠的發展。

關鍵詞：續建工程;轉換結構;多類型加固施工技術

中圖分類號：TU746.3;TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）16-0083-03

Abstract： The reinforcement of reinforced concrete structural members has always been a research topic at home and abroad. This article through a deeper understanding of building reinforcement technology， and in view of the advantages and disadvantages of various reinforcement technology， to achieve complementary advantages， so as to promote the long-term development of building reinforcement technology.

Keywords： continuation project;transfer structure;multi type reinforcement construction technology

1 工程概況

某市商務中心區市民中心及配套工程屬于續建、改造工程，由原來的市民中心改建為商務酒店、大數據中心或檔案館等。因建筑功能轉換，對原來單體建筑組合建造需要由設計單位對原有建筑已建樓層的結構構件進行驗算，根據其受力大小不同，結合現場實際情況，采用外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法以及粘貼碳纖維等加固補強技術，以滿足新建建筑結構安全和使用功能的需要[1]。

2 施工工藝流程

2.1 外粘型鋼加固法（梁）工藝流程

材料進場檢驗→混凝土梁基面定位放線→混凝土基面處理→梁表面質量缺陷處理→箍板、綴板、螺栓位置定位及放線→鉆孔、清孔→梁底角鋼、綴板焊接，固定→箍板、螺栓等焊接、固定→清理焊縫→型鋼構架壓力注結構膠→固化、養護→表面抹防護層。

2.2 粘貼鋼板加固法（梁）工藝流程

材料進場檢驗→混凝土梁基面定位放線→混凝土基面處理→梁表面質量缺陷處理→U形扁鋼箍、梁底鋼板錨栓位置定位、放線→鉆孔、清孔→梁底鋼板涂膠，固定;植化學錨栓→U形扁鋼箍涂膠、固定;植化學錨栓→固化、養護→表面抹防護層。

2.3 粘貼碳纖維加固法（梁）工藝流程

材料進場檢驗→混凝土梁基面定位放線→混凝土基面處理→梁表面質量缺陷處理→涂膠、梁底碳纖維布粘貼→涂膠、U形碳纖維布箍粘貼→固化、養護→表面抹防護層[2]。

3 施工工藝操作要點

3.1 不同加固方法材料進場要求及檢驗

進場加固材料應有出廠合格證或材料質量檢驗報告，并應在監理單位的見證下取樣送有資質的第三方實驗室檢測，合格后方可用于工程施工。

3.1.1 外粘型鋼、粘貼鋼板加固法。加固用鋼板、型鋼、螺桿采用Q345B，鋼板間接長均采用全熔透對接焊縫，綴板、箍板與角鋼連接采用三面圍焊。焊條型號應與被焊接鋼材的強度相適應，焊條選用E50系列。采用A級改性環氧樹脂膠黏劑，其安全性能等指標必須符合規范規定。膠黏劑必須通過濕熱老化檢驗和毒性檢驗?；瘜W錨栓采用5.8級化學錨栓，抗拉強度設計值為310 N/mm2，抗剪強度設計值為180 N/mm2。角鋼、綴板、箍板、等代螺桿、鋼板、U形箍板以及扁鋼等鋼結構件應按照設計圖紙要求在鋼結構加工廠制作與加工。鋼件按加固設計要求的型號、尺寸進行裁割。裁割時要冷切，不可熱割，防止構件變形及產生內應力。U形箍板按設計尺寸在專用工作臺上采用規范規定的弧度處理轉角。等代螺桿采用成品全絲螺桿，進場后按設計尺寸進行截割。按設計尺寸和位置在鋼板和U形箍板上鉆孔，孔徑要符合設計要求[3]。鋼結構件應根據其銹蝕情況采用砂輪機進行打磨除銹、粗糙處理，使表面露出金屬光澤，而粗糙度越大越好。打磨紋路應盡量與受力方向垂直，并用脫脂棉蘸丙酮拭凈表面，待完全干燥后備用。

3.1.2 粘貼碳纖維加固法。承重結構加固用的碳纖維必須選用聚丙烯腈基（PAN基）12k或12k以下的小絲束纖維，嚴禁使用大絲束纖維。本工程采用高強度Ⅰ級碳纖維復合材單向織物（布）（理論厚度為0.167 mm），其抗拉強度標準值不小于3 400 MPa。碳纖維的抗拉強度標準值應根據置信水平為0.99、保證率為95%的要求確定。此外，采用A級改性環氧樹脂膠黏劑。

3.2 混凝土基面處理要求

第一，對已經粉刷的混凝土基面，應鑿除構件表面的粉刷層或墊層至混凝土基層。對原混凝土構件的黏合面，刷除表面油垢、污物，除去2～3 mm厚表層，直至完全露出堅實基層，用壓縮空氣吹除粉粒，待完全干燥后，用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。第二，對于新混凝土黏合面，采用鋼絲刷將表面松散浮渣刷除，用電動磨光機將不平整部位打磨平整，沖洗干凈后保持基面干燥。第三，對于齡期在3個月以內或濕度較大的混凝土構件，需進行人工干燥處理。第四，若混凝土構件表面存在露筋、蜂窩以及孔洞等質量缺陷，應鑿至密實處采用環氧砂漿進行修補平整;若構件表面存在裂縫，應采用裂縫修補技術進行修復。第五，外粘型鋼加固梁時，應將梁底角打磨成半徑不小于7 mm的圓角;粘貼鋼板、碳纖維加固梁時，應將梁底角打磨成半徑不小于20 mm的圓角。

3.3 外粘型鋼加固法（梁）施工操作要點

第一，混凝土梁基面放線。按照加固設計圖紙，在混凝土粘鋼位置放出打磨控制線，彈設在混凝土表面，量測等代螺桿鉆孔孔位，設十字交叉線做標記。第二，鉆孔與清孔。根據測放的等代螺桿孔位，采用沖擊電錘進行鉆孔，孔徑比等代螺桿直徑大4 mm。鉆孔完成后，用壓縮空氣將孔內灰塵吹凈，填塞棉絲進行臨時封堵。第三，焊接綴板。將角鋼與待加固梁底角套合，角鋼與混凝土間隙宜控制在3～5 mm。若局部間隙偏大，可將混凝土梁再次打磨平順，并調整角鋼順直度，直至符合要求。根據調整好的梁底構架尺寸，將綴板與兩塊角鋼焊接（三面圍焊）。注意控制好電流進行對稱焊接，避免角鋼變形[4]。第四，焊接等代螺桿。按照設計圖紙位置，將等代螺桿與箍板進行雙面焊接。第五，安裝角鋼、臨時固定。將連接好的角鋼、綴板構件采取簡易吊裝方法安裝在設計位置，采用工具式支撐架固定牢固。第六，焊接箍板。根據彈設在梁側面的位置線，將箍板與角鋼進行焊接（三面圍焊），注意需對稱進行。第七，安裝梁頂受力扁鋼、焊接梁頂綴板和焊接穿柱錨固等代螺桿。根據彈設在梁頂面的位置線安裝梁頂受力扁鋼，控制其與混凝面的預留注膠間隙，安裝穿樓板和梁頂扁鋼等代螺桿螺母。待最終調整梁頂受力扁鋼位置后，對稱焊接梁頂綴板（三面圍焊），將穿柱錨固等代螺桿與梁頂扁鋼焊接。第八，清理、注膠。安排專人清理焊縫殘渣、鋼構架內外表面、混凝土結構表面灰塵以及遺留物等，待焊縫、基面驗收合格后方可進行下一步工作。用環氧砂漿沿鋼材邊緣封嚴，結合構件實際情況預埋注漿管，控制好間距。結構膠使用前應先進行適配性試驗，驗證其對環境溫度、濕度等的適應性，并選擇試驗樣品進行粘黏性能檢驗。結構膠應均勻攪拌，一次配量不宜過多，滿足施工性要求。用氣泵和注膠罐進行注膠，水平構件按同一方向順序從一頭往另一頭進行，豎向構件按從下向上順序進行。注膠時待下一注膠管溢出膠為止，依次進行，直至所有注膠管注完。每個方向最后一根注膠管溢膠后，需進行加壓補膠。等代螺桿孔應將一端用環氧砂漿封堵嚴，注意注膠應飽滿、密實。結構膠固化后，用小錘輕輕敲擊鋼材表面，從回聲判斷黏結效果。若有空洞聲，則表明局部不密實，須再次用高壓注膠方法補實。

3.4 粘貼鋼板加固法（梁）施工操作要點

第一，混凝土梁基面放線。按照加固設計圖紙，放出梁頂（樓面）打磨控制線，對梁頂和梁側面、底面進行全面打磨。待所有打磨工作完成后，補放梁頂面鋼板、箍板位置線，彈設在混凝土表面。量測梁底板、頂板、箍板化學錨栓栓孔位置，設十字交叉線做標記。第二，鉆孔、清孔。根據測放的化學錨栓孔位，采用沖擊電錘進行鉆孔，孔徑比錨栓直徑大4 mm。鉆孔完成后，用壓縮空氣將孔內灰塵吹凈。第三，植梁底鋼板、箍板化學錨栓。植化學錨栓前再次清除干凈預鉆孔，采用專用工具將錨栓藥水及錨栓擰入孔內。注意控制錨栓端頭的垂直度，未凝固前不得碰撞錨栓。第四，結構膠調制與涂刷。嚴格按照結構膠產品說明書要求，將膠按比例配制，攪拌至色澤均勻。無單組分顏色時，即可涂膠使用。涂膠前將鋼板、箍板與粘貼面套合進行預貼試驗，避免出現涂膠后兩貼合面不合、鋼板錨栓孔與混凝土預鉆孔不符等情況。預貼合格后，將鋼板和混凝土粘貼表面用丙酮擦拭干凈。鋼板和混凝土表面都要涂膠，膠層厚度為2～3 mm，分布要均勻，以膠層內稍厚、周邊稍薄為宜。第五，粘貼梁底鋼板。梁底鋼板涂膠后立即與混凝土面進行黏結，適當加壓使膠從鋼板邊緣擠出為度，并用特制U形夾具夾緊或在梁底部搭設工具式支撐架利用頂撐頂緊，將預先植入的螺栓加螺母擰緊作為梁底鋼板的永久附加錨固措施。第六，粘貼U形箍板、箍板壓板。U形箍板應從梁底中間向兩側進行，待梁底鋼板固化后在梁側面箍板線位置涂膠、粘貼箍板和壓緊。隨后采用同樣的涂膠方法粘貼箍板壓板，完畢后將預先植入的螺栓加螺母擰緊作為鋼板的永久附加錨固措施，并采用臨時支撐將箍板和壓板頂緊。第七，固化。結構膠黏劑常溫下固化，24 h可達到強度值的90%以上，此時可拆除夾具或支撐;72 h固化完全，可受力使用。固化期間，鋼板構件不得有任何擾動。次梁加固詳圖如圖1所示。

3.5 加固結構表面做防護層

結構構件加固完成后，應按照抹灰工序要求在其表面甩漿，掛鋼絲網防裂、防空鼓，抹厚度不小于20 mm的高強度等級水泥砂漿，壓光作防護層。對于碳纖維加固法，甩漿、抹面作業不得損傷已粘貼的碳纖維。如果防護層厚度不滿足防火要求，可對加固鋼構件先噴涂薄型防火涂料，再做水泥砂漿防護層。

4 質量保證措施

施工現場應建立健全質量保證體系，明確崗位職責并貫徹落實。加固施工前應進行技術交底，明確關鍵環節操作要求，確保所有人員掌握技術、質量要求。加固結構使用的鋼板、錨栓、螺桿、各類結構膠以及碳纖維等材料，應按照規范要求進行檢查、驗收，并進行取樣試驗，嚴禁使用不合格的材料?；炷两Y構構件加固前，相關單位應先委托有資質的檢測單位進行可靠性鑒定和抗震鑒定。加固施工專業承包單位應具有結構補強特種施工資質，出具結構構件相應深化詳圖，報原加固設計單位審批。與實際施工方法緊密結合，采取有效措施保證新增構件、部件與原結構連接可靠，形成整體。采用粘鋼、粘貼碳纖維等加固方式時，混凝土基面的處理對保證加固質量十分重要，需在施工中嚴格控制。加固施工應采取措施避免或減少損傷原構件。發現原結構或相關工程隱蔽部位的構造有嚴重缺陷時，應會同加固設計單位采取有效處理措施，確保沒有問題后方可繼續施工[5]。

5 結語

針對改建后不同建筑功能、結構構件特點，優化構件節點設計，采取技術先進、經濟合理的結構加固方法，采用適宜的界面處理技術，控制加固施工過程中材料對施工環境如溫度、濕度的適宜性要求。此外，符合安全性要求的碳纖維與結構膠黏劑配套使用時，控制其適配性性能參數。同時，粘貼碳纖維、粘鋼加固基本不增加被加固構件截面尺寸和質量，不影響建筑功能布置，施工速度快、簡便且停用時間短，有利于加快工期。

參考文獻：

[1]徐智峰.續建工程改建加固的施工實踐[J].建筑施工，2010（2）：171-173.

[2]浦紹武.房屋建筑結構加固設計及加固施工技術的應用[J].工程建設與設計，2020（14）：23-24.

[3]鄒恩葵.爛尾樓工程的改造加固設計與施工[J].工程抗震與加固改造，2013（5）：136-139.

[4]盧璽.房屋建筑結構加固設計及加固施工技術的應用[J].現代物業，2020（6）：156-157.

[5]易靖.房屋建筑結構的加固設計及施工技術分析[J].工程建設與設計，2019（24）：176-177.