老舊建筑結構加固技術實際施工應用探析

宋明宇 （安徽省特種建筑技術承包有限公司，安徽 合肥 230061）

0 引言

本工程在實際的加固技術應用期間，主要采用了裂縫處理、增大截面加固法、貼碳纖維法、外粘型鋼加固法、外粘鋼板加固法等多種加固方法，根據本工程結構的特點和用途使用情況，對工程本身結構進行全面的加固分析后，制定合理的施工順序從而達到設計及圖紙要求。本次將四棟樓分開，單獨探討施工難點、注意事項以及一到兩個工藝要求。

1 工程概況

本工程為高新區科大附中高新中學改擴建項目（原光華學校）致遠樓、食堂綜合樓、體育館、游泳館改造加固工程。其加固內容如下。

①致遠樓原為地上三層砌體結構，建筑面積3292㎡,建筑總高度約15.48m。加固工程包括以下項目：致遠樓墻體加固、柱加大截面加固、梁加大截面加固、新增混凝土板；梁外包型鋼加固；梁、板粘貼碳纖維加固。

②食堂綜合樓平面近似矩形，建筑面積約7959.4㎡，建筑總高度為17.3m，基礎為獨立基礎，五層。加固工程包括以下項目：柱外包型鋼加固從一層至三層，其中局部柱從基礎頂開始加固至三層；梁加大截面；梁粘貼碳布；板粘貼碳布。

③體育館建筑面積約3920㎡，建筑總高度為13.8m，主體為混凝土框架結構。加固工程包括以下項目：柱粘貼碳布；梁粘貼碳布；梁包鋼；新增混凝土結構部分植筋。

④游泳館建筑面積約3927㎡，建筑總高度為13.8m，主體為混凝土框架結構。加固工程包括以下項目：柱外包型鋼；梁、板貼碳布；新增混凝土結構部分植筋。

2 致遠樓施工流程及技術措施

2.1 施工流程

施工流程：裂縫處理→梁加大截面施工→板底板面粘貼碳纖維施工→梁外粘型鋼施工→墻體鋼筋網片施工→墻體混凝土施工。

2.2 裂縫施工工法

工藝流程：施工準備→搭設腳手架→界面處理→埋設灌注嘴→環氧樹脂灌注→保養固化→檢查。

封閉裂縫（裂縫寬度＜0.2mm）；寬度小于0.20mm的裂縫處理方式主要使用改性環氧樹脂結構膠進行封閉。封閉時，封閉處形成中間高，兩邊薄，中間高度5mm左右，兩邊3mm左右，騎縫處封閉寬不小于60mm。

裂縫灌注（裂縫寬度≥0.20mm）；沿裂縫位置將梁、板、柱粉刷層鑿除，然后打磨。用鋼絲刷或毛刷等工具清除裂縫位置表面的灰塵、浮渣等污物。梁、板、柱裂縫處用改性環氧樹脂結構膠進行封閉。在梁、板、柱裂縫間隙較寬處和裂縫兩端埋設一定數量的灌漿口，灌漿口制作時，灌漿口的底部圓盤上抹一層厚薄薄的結構膠泥，再將灌漿口的進漿孔迎縫粘貼在相應的位置上；再采用環氧專用結構膠進行封閉灌注嘴之間的裂縫。對整條裂縫位置使用專用結構膠封閉，封閉寬度約為60mm左右，厚度不小于2mm。在灌注口處及封閉裂縫處結構膠強度滿足灌注時能封住灌注液而不滲漏時，一般封閉后第二天即可灌注。采用裂縫灌注膠進行灌注。低粘度裂縫灌注膠分A、B兩種組份，按產品使用說明書上的配合比進行稱重攪拌均勻后，用針筒型壓力灌注器吸入已攪拌完成的裂縫灌注膠，把針筒型壓力灌注器采用螺紋連接到已安裝好的灌注口上，就可以對裂縫封閉進行壓力灌注，直至裂縫位置被灌注膠灌滿為止。待裂縫灌注位置固化后，拿掉灌注口后再用結構膠對其位置進行封閉處理。

2.3 墻體增大截面加固方法

墻體粉刷層鏟除應盡量不對原結構產生破壞，采用1m×1m方塊切割，切割深度不大于1cm，使用小功率電鎬，扁口鏟鏟除。施工過程中要注意觀察墻體情況。

混凝土澆筑是此加固的難點，因為墻雙面各加大60mm，很難直接從上面澆筑后不空鼓和漲模的。所以在支設模板時采用對穿螺桿固定，每隔1m做個澆筑口，底部澆筑口處的模板抽出后，開始澆筑混凝土，澆筑到開口位置再安裝回去，再抽出上部開口處模板，以此類推。最后一塊板不留澆筑口，而采用從樓板開洞處澆筑。

澆筑時要在墻的兩面同時澆筑，避免一邊澆筑多，一邊澆筑少，模板會被澆筑多的一面混凝土自身重量帶變形，從而出現模板尺寸局部偏差，澆筑后的混凝土一面墻多（漲模），一面墻露筋現象。澆筑時要及時觀察模板。

3 食堂綜合樓施工流程及技術措施

施工流程：柱基礎開挖→柱外粘型鋼施工→梁加大截面施工→梁底增設鋼筋施工→梁板粘貼碳纖維施工。

3.1 柱外包型鋼施工方法

施工中食堂綜合樓柱基礎開挖防護采用縱橫鋼管加設木板維護支撐。在基坑四周先用挖機壓入6m豎向鋼管，間距0.5m左右，然后邊向下開挖土方，邊用扣件將橫向鋼管與插入土中的縱向鋼管連接牢固。將3cm厚的木板放入迎土面，并在木擋板與鋼管骨架之間間隙用木楔子，使木板能夠頂緊土體保證穩定。橫向水平鋼管與豎向鋼管連接應牢固可靠，間距1m從頂部設置到底部；中間采用鋼管對撐連接，間距約2m留操作空間。

人員上下采用搭設鋼管爬梯，戴安全帽、穿勞保鞋、佩戴安全帶進行作業，高處作業采用活動腳手架。焊接作業時焊工另佩戴護目鏡及防護罩，配備ABC干粉滅火器，專職安全員進行現場安全管理工作。

加固完成后基礎采用級配碎石回填至地面，用水振的方式進行密實。

3.2 柱外粘型鋼加固施工

工藝流程：施工準備→搭設排架→界面處理→鋼材規格制作→鋼材除銹→鋼板粘貼→化學錨栓或膨脹螺栓固定加壓→保養固化→檢查。

鑿除柱表面的粉刷層，去除表面雜質，再將柱四周表面打磨平整。測量柱子實際尺寸，開始放樣下料。

在柱腳和梁柱結合處打孔，植入化學螺栓；在打磨平整的混凝土表面刷薄層環氧樹脂漿；將角鋼骨架雙面打磨處理后貼附于柱四角，用膨脹螺栓固定或步步緊卡緊；保證角鋼垂直度和對稱性滿足要求。

對橫向箍板的雙面打磨處理，柱四周角鋼畫好箍板位置線，箍板與角鋼相互焊牢；柱腳、梁柱連接部位用的連接角鋼打磨處理后焊在角鋼骨架上并用穿孔螺栓固定在結構上。

焊接完成后，用結構膠將角鋼和綴板周圍間隙封閉，預留出氣孔，并從柱底部開始做灌漿嘴，間距為0.5～1m。待灌漿嘴粘牢強度滿足灌注要求后，用壓力灌漿機將灌注膠從底部灌漿嘴壓入；當距灌漿口上部約1m處出氣孔溢出漿液后，用扎絲將灌漿口和排氣孔綁扎封閉掉。再在排氣孔上部位置做灌漿口，進行灌注，以此類推。對柱子每次灌注高度不超過柱高的一半，等內部灌注膠強度上來后再灌注柱子上半部分；一般第二天就可以接著灌注。

灌注時應注意灌漿液從排氣孔蹦出或結構膠封閉位置炸裂蹦出對周圍人身體及眼睛造成傷害。灌注時壓力要控制合理不能時大時小；一次灌注高度不能太高。衣服穿著完整身體不暴露，佩戴安全帽和護目鏡，無關人員不在現場逗留。灌注完成后應避免再對型鋼進行焊接、移動、錘擊操作。

施工完成后地面以上部分采用25mm厚1：3水泥砂漿（加鋼絲網）防護。地面以下包鋼范圍部分采用四周支設寬80mm模板澆筑C20混凝土進行保護。及時自檢,做好完工報驗工作。

4 體育館施工流程及技術措施

結構加固施工流程：柱基礎開挖→柱碳纖維圍束施工→梁外粘型鋼施工→梁粘貼碳纖維施工→板底板面粘貼碳纖維布施工。

基礎開挖應保證結構的安全，基礎開挖應遵循開槽支撐，先撐后挖，分層開挖的原則。基礎防護同食堂綜合樓。外包型鋼、粘貼碳布涉及的結構膠耐濕熱老化能力、耐久性保證滿足40年的設計后續使用壽命要求。

4.1 梁、板、柱粘貼碳纖維布施工

梁、板、柱混凝土界面處理：用手持電動磨光機、磨平機等機具把梁面、板面、柱面等需要粘貼碳纖維布位置表面混凝土打磨平整，局部凸起部位要打磨平滑。梁、柱陽角使用工具進行倒圓角處理（R=20mm的小圓角）。

梁、板表面缺陷處理：梁、板表面如果發現部分混凝土有空鼓、蜂窩、凹陷等不良現象時，要用小電鎬將此處混凝土小心鑿除，避免損傷其他完好的混凝土；用吹風機和清水吹掃清洗干凈，待干燥后對鑿除部位用專用結構膠分層填補平整。

碳布施工放線、二次找平：在混凝土表面開始放粘貼位置線；局部貼碳纖維布位置修補膠二次找平。混凝土梁陽角處缺口部位采用修補專用膠分層抹成圓角。

混凝土梁、板粘貼碳纖維布：根據已經放線好的位置尺寸及層數，專人裁剪碳纖維布。裁剪好后，應保證尺寸及數量準確后進行分類、編號。按使用說明書上的比例調配、攪均勻碳纖維膠粘劑面劑并用電子秤稱量。

將配好的碳纖維配套膠用專用小滾筒滾抹于待粘貼的混凝土面，在梁陽角、碳布搭接等部位做附加層要多抹一些膠。開始粘貼碳纖維布時，用專用小滾筒粘膠后反復順沿纖維滾壓，再用刮板在碳布表面沿著一個方向重復兩至三次收尾去除內部氣泡，從而保證碳纖維布被浸漬膠充分浸透。粘貼梁底第一層碳纖維布后，手指接觸碳布表面不粘手即可進行第二層碳布粘貼施工。

實體檢測：在粘貼完工的加固部位隨機抽樣選出三個試點進行碳纖維正拉拔試驗一組。

5 游泳館施工流程及技術措施

結構加固施工流程：柱基礎開挖→柱外粘型鋼施工→柱碳纖維圍束施工→梁外粘型鋼施工→梁粘貼碳纖維施工→柱接長植筋施工→板底板面粘貼碳纖維布施工。

游泳館部分施工工藝及注意事項同體育館。需要注意的是，與土建拆除單位一起施工的時候，避免上下同時作業。拆除單位在施工期間應避開在相同施工面施工，確實需要配合施工時，要派專職安全員現場負責，對違反勞動作業和違章人員及時制止，以防發生危險。工藝部分僅對柱外粘型鋼和梁底增加鋼筋施工相關內容進行探討。

柱外粘型鋼加固施工注意事項：柱基礎開挖及回填，柱基礎開挖采用先支撐后開挖的順序進行，使用小型挖機配合人工開挖的方式進行；支護采用鋼管橫隔板加對撐的方式。施工期間注意坑內排水有專人負責。

外粘型鋼加固表面防護處理：外粘型鋼加固表面應首先進行除去銹蝕和潔凈處理，鍍鋅的構件除外，鋼構件安裝前表面需要進行除去銹蝕處理，除銹要求應達到國標GB10923中Sa2.5級標準。鋼構件涂裝后地面以上部分采用25mm厚1：3水泥砂漿（加鋼絲網）防護，樓面部分可和后續找平層一同施工；地下部分采用80mm厚混凝土防護。加固表面防護要在粘貼膠完全固化后方可施工。

梁底增設鋼筋施工：先將梁底松散混凝土保護層鑿除至堅實層，再剔出原鋼筋；對于原鋼筋，如果有銹蝕部分應進行除銹后與短鋼筋雙面焊接；新增鋼筋按照圖紙要求再與短鋼筋雙面焊接，并與外掛鋼絲網片焊接；梁底采用m15水泥砂漿抹面，保護層厚度大于30mm。

6 結語

通過對科大附中四棟學校樓的結構加固改造，使其重新滿足結構長期安全和學校教學使用功能的要求。具有很高的社會和經濟價值。