結構加固技術與地基加固技術的應用要點分析

孔榮森

（蘭州黃河工程建設監理有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

房屋、隧道、橋梁、給排水等土木工程建設和維修中，為了確保工程整體的安全、穩固，需要采取相應的結構與地基加固技術。結構加固是指改善混凝土結構，使其具有充足的承載力，確保建筑物能夠安全使用；地基加固是指通過一系列工藝技術使地基性能參數滿足建筑需求，保證加固后的地基具有較強的硬度與穩固性，能夠有效抵御外界環境的侵蝕。本文圍繞典型的結構加固技術及地基加固技術的應用要點進行分析討論。

1 常用的結構加固技術

1.1 增大截面加固

增大截面加固技術是結構加固技術中較為基礎的一種，通過增加結構構件的截面面積和配筋數量，提高相關構件的剛度與強度，提升土建工程的穩定性和抗裂性，能夠有效修補建筑由于年久失修產生的建筑裂縫。該加固技術應用廣泛，不僅能夠對梁、柱進行維修，還能加固基礎與屋架，在施工時要根據構件的結構特性、加固需求、施工可行度進行綜合考慮，是以加大斷面為主的加固方法，還是以加配筋為主的加固方法。增大截面加固技術雖然適用性強，但也存在工作量大，養護期長的弊端，有時會影響房屋的外觀和美感，在使用時要尤為注意[1]。

1.2 混凝土加固

混凝土加固方法可以分為三種：（1）直接加固：通過在原有的混凝土結構表面澆注混凝土包裹層，提高混凝土結構截面面積，提升構件的抗剪力；（2）間接加固：通過消除構件受外界荷載產生的彎曲力，降低結構承受的壓力，保持結構穩定性；（3）置換混凝土加固：即是將原有的混凝土進行凹槽處理，清理表面殘渣，再按照澆注規定重新填補混凝土。三種方法在使用后都要注意初凝期的養護，盡量減少前期所承受的壓力，避免凝固階段出現接縫開裂、表面破損的情況發生?；炷良庸谭▽Σ牧系男枨罅看?，在施工開展前要進行充足準備，防止出現施工材料跟不上土建工程需求的情況。

1.3 粘貼鋼板加固

粘鋼板加固方法即是將高性能的粘接劑涂抹于混凝土構件和鋼板之間，使鋼板和混凝土形成統一的整體，從而利用鋼板的高抗拉強度增加構件的承載力和剛度，使土建工程結構更穩定。鋼板要盡可能選用A3級別的，厚度保持在2mm～6 mm，材料各項性能要符合安全規范要求。粘接劑要根據土木工程實際情況使用JGN型、YJS-1型或ET型產品，各粘接劑的性能指標要符合荷載設計要求。在進行鋼板粘貼時要注意正截面承載力要按照受彎件的承載力進行計算，當構件斜截面抗剪力不足時，采用U型箍板進行斜向加固。粘貼鋼板加固方法施工便捷，不需要對構件進行更改，具有良好的適用性，適用于受靜力作用的受拉構件，當建設環境溫度處在60℃以下、無化學腐蝕作用時即可開展加固工作，要注意如果構件的混凝土強度低于C5時，不適合使用該技術。

1.4 纖維復合加固

纖維復合加固包括碳纖維布和碳纖維板加固。該加固技術與傳統的加固技術不同，能夠有效節省施工空間，不需要大量工程設施，也能夠保證加固的質量，并且不會增加結構構件的自重，具有良好的耐腐蝕性，能夠有效提高土建工程的使用壽命，降低施工成本。施工時，首先要進行混凝土表面清潔，通過清理構件殘缺部分進行修復，使用環氧樹脂灌縫，打磨構件表面，保證平整度。其次，將催化劑和固化劑以科學的比例進行混合調制，將其涂抹于需要粘結的砼表面。最后將碳纖維材料進行均勻切割，各段長度小于6cm，在自然養護2h后，使樹脂滲入到碳纖維材料內部，提高相關性能，再將其涂抹至需要加固的部件，提高構件質量。相比前述幾種加固方法，碳纖維加固技術的效果更好，不僅加強了土建工程結構質量，還能提高建筑物的防裂、防腐、防火等性能，極大地增強了混凝土結構的抗彎能力，是目前使用率最高的加固技術[2]。纖維復合加固現場如圖1所示。

圖1 纖維復合加固

1.5 預應力加固

預應力加固法采用添加外部應力改善土建工程結構的方式，通過改變構件的應力分布，降低構件應力水平，進而減少形變出現的可能性。該方法通常應用于跨度較大的土木工程，在老舊小區的改造效果相較于以上幾種方法略顯不足，但是預應力加固操作簡單，施工方便，能夠對結構問題較輕的部件進行快速修護。預應力加固現場見如圖2所示。

圖2 預應力加固

2 常用的地基加固技術

地基加固是指通過一系列工藝技術使地基性能參數滿足建筑需求，保證加固后的地基具有極強的硬度與穩固性，能夠有效抵御外界環境的侵蝕，其技術方法有以下四種。

2.1 錨桿靜壓預制樁加固

錨桿靜壓樁即是借助錨固在基礎中錨桿提供的反力完成壓樁，一般來說壓入樁都屬于小截面樁，能夠切實起到地基加固的作用，其優點在于所采用的機械器具相對簡易，便于操作，即是在相對狹小的空間也能實現正常作業，且受力性能相對明確。具體應用流程為：（1）選取樁類型，用于靜壓樁施工的預制樁以RC方樁、PC管樁以及PTC管樁為主；（2）測量定位，需要在樁身中心區域打入短鋼筋，如果在質地較軟的場地進行工程建設，經常會出現因樁機行走造成短鋼筋的積壓打入，因此需要在保證樁機就位之后重新測定樁位；（3）吊裝喂樁，通常靜壓預制樁的樁節長度小于12m，可利用壓裝機實現自行吊裝喂樁，也可配置專門的調機完成吊裝喂樁，同時要注意第一節樁應使用帶樁尖的樁，并利用單點吊起法將樁身豎直放入夾樁鉗口；（4）對中調直，當樁尖距離地面約10cm左右時需要加緊樁身，微調樁位，使樁壓入土中約0.5m，之后從正交側方面完成樁身垂直度的校準；（5）接樁，需要利用電焊焊接或硫磺錨固的方式，確保連接密實。錨桿靜壓預制樁加固現場見圖3。

圖3 錨桿靜壓預制樁加固

2.2 高壓旋噴樁加固

該方法主要采用高壓旋轉噴嘴將水泥漿注入到土層當中，形成連接搭接的加固體，其優勢在于施工振動、占地面積相對較小，但容易對周邊環境造成污染，且工程成本較高，通常只適用于淤泥質土、粉土或碎石土等地基。其應用流程為：（1）要做好測量放線工作，根據坐標網點測量施工軸線，并確定孔位，依照基準點測量孔口地面高程；（2）要開展鉆機造孔，并詳細記錄孔深、漏漿等數據資料，并在鉆孔完成后下放噴射管；（3）要完成噴射注漿工作，采取自上而下的連續作業方式，將注漿凝固體設計成所需形狀，并在每一孔完成注漿后，進行充填回灌，直至漿面不再下沉為止[4]。

2.3 化學灌漿加固

化學灌漿加固是指將化學材料配置為溶液，利用灌漿泵等壓送裝置將其灌入地層當中，確保材料能夠充分滲透、擴散、固化，從而加強地層強度，實現裂縫修補，起到加固地基的作用。該方法的優勢在于：漿液屬于不含固體的顆粒液體，因此具有良好的可灌性，不必像水泥漿一樣受粒徑大小限制，凝結時間可控；抗滲性、耐久性優良；漿液主要以純壓式灌入，并且漿液無需循環處理。但要注意化學漿液本身具有一定的毒性，并且制備價格相較于普通水泥要高出幾倍，因此需要根據實際工程需求進行合理選擇。

2.4 深層攪拌樁復合地基加固

深層攪拌法是指利用攪拌機翼片將石灰、水泥等固化試劑與軟土充分混合，以此達到加固地基的作用，在應用過程中需要優先將攪拌翼片沉入到預定加固深度，之后自下而上地提升旋轉翼片，使固化劑與土粒形成加固土體。深層攪拌法的加固深度通常維持在10m以上，但對于有機物含量較高的土壤，無法呈現良好的加固效果。

在應用深層攪拌樁復合地基加固技術時，相關施工流程及設計需滿足以下要求：（1）加固機理：水泥和黏性土混合后，水泥顆粒能夠與水發生水化反應，生成Ca（OH）2、CaCl2等化合物，借助離子交換、碳酸化作用，使水泥土強度得到大幅度提升，而可壓縮性則呈下降趨勢變化。此外土顆粒在水解滲透作用下會逐漸出現性質的改變，形成一種獨特的水泥土結構，使周邊土塊保持極強的水穩性以及強度。（2）攪拌樁與地基設計，需要完成單樁容許承載力、水泥摻入比、地基承載力的計算，并做好加固體形狀的選擇。比如：間隔距離固定的柱狀加固體適用于獨立基礎或承受大范圍地面荷載的地坪；壁狀加固體主要用于地下擋土結構；格柵樁加固體適用于結構剛度相對較低且對不均勻沉降相對敏感的建筑物；塊狀加固體，適用于對不均勻沉降要求相對嚴格的地基，能夠切實起到防止基坑隆起、封底的形成。

3 結束語

綜上所述，通過對土木工程建設中結構加固技術與地基加固技術的應用要點進行分析討論，在后續的土木工程建設與維修中，有針對性地采取加固技術，確保施工質量與施工效率，以提升建筑工程的整體穩固性與安全性，保障施工企業的經濟效益。