常見結構加固施工工藝

本工程涉及到四種結構加固方法，下表中對這四種加固方法進行了簡要介紹。 混凝土結構常用加固方法簡介 加固方法基本概念適用范圍優(yōu)缺點增大截面加固法增大原構件截面面積或增配鋼筋，以提高其承載力、剛度和穩(wěn)定性，或改變其自振頻率的一種直接加固法適用范圍較廣，用于梁、板、柱、墻等構件及一般構筑物的加固，特別是原截面尺寸顯著偏小及軸壓比明顯偏高的構件加固。優(yōu)點：有長期的使用經驗，施工簡單，適應性強。缺點：濕作業(yè)，施工期長，構件尺寸的增大可能影響使用功能和其他構件的受力性能。外粘型鋼加固法對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼、扁鋼焊成構件并灌注結構膠粘劑，以達到整體受力，共同工作的加固方法。適用于梁、柱、桁架、墻及框架節(jié)點加固。優(yōu)點：受力可靠、能顯著改善結構性能，對使用空間影響小。缺點：施工要求較高，外露鋼件應進行防火，防腐處理。粘貼鋼板加固法采用結構膠粘劑將薄鋼板粘貼于原構件的混凝土表面，使之形成具有整體性的復合截面，以提高其承載力的一種直接加固方法。適用于鋼筋混凝土受彎、斜截面受剪、受拉及大偏心受壓構件的加固，構件截面內力存在拉壓變化時慎用。優(yōu)點：施工簡單便捷，原構件自重增加小，不改變結構外形，不影響建筑使用空間，缺點：有機膠的耐久性和耐火性問題，鋼板需進行防火處理。粘貼纖維復合材加固法采用結構膠粘劑將纖維復合材粘貼于原構件的混凝土表面，使之形成具有整體性的復合截面，以提高其承載力和延性的一種直接加固方法。適用于鋼筋混凝土受彎、受壓及受拉構件的加固。優(yōu)點：輕質高強、施工簡便、可曲面或轉折粘貼，加固后基本不增加原構件重量，不影響結構外形。缺點：有機膠的耐久性和耐火性問題；纖維復合材的有效錨固問題。4.1 增大截面加固法主要施工工藝1、 工藝流程： 清理、修整原結構、構件安裝新增鋼筋（包括種植箍筋）并與原鋼筋、箍筋連接安裝模板澆筑混凝土養(yǎng)護及拆模施工質量檢驗。2、施工方法（1）清理、修整原結構、構件 1）對原混凝土結構柱的表面，應清除原構件表面的塵土、浮漿、污垢、油漬、原有涂裝、抹灰層或其他飾面層，對混凝土構件尚應剔除其風化、剝落、疏松、起砂、蜂窩、麻面、腐蝕等缺陷至露出骨料新面。對鋼構件和鋼筋，還應除銹、脫脂并打磨至露出金屬光澤，對砌體構件，尚應剔除其勾縫砂漿及已松動、粉化的砌筑砂漿層，必要時，還應對殘損部分進行局部拆砌。2）如原結構構件已經損壞或有嚴重裂縫，應先修補，修補方法應與設計人員商定。3）在所有加固新舊混凝土交界面處，將原構件混凝土表面鑿毛，打成麻坑，深度不應小于6mm，每100mmx100mm的面積內約510個。4）清理混凝土表面灰塵，當工程量不大時，可采用人工清理；當工程量很大或對界面處理的均勻性要求很高時，宜采用高壓水射流進行清理。（2）安裝新增鋼筋（包括種植箍筋）并與原鋼筋、箍筋連接。1） 鋼筋加工：嚴格按照施工圖紙要求完成鋼筋翻樣工作，確定所采用的鋼筋型號、規(guī)格、下料長度、所成形鋼筋形狀、鋼筋所使用的部位根數。再由現場鋼筋工根據翻樣單確定成形鋼筋，在成形鋼筋過程中，質檢員要隨時檢查成形鋼筋是否合格，不合格者堅決返工。3）鋼筋連接：在混凝土交界面植入直徑為8mm的拉結筋，植筋深度不小于140mm，梅花布置，拉結筋必須布置在鋼筋網交叉點上，拉結筋間距縱橫向為600mm呈梅花形布置，鋼筋網距原墻面應設墊塊墊出保護層，每平方米范圍內至少一個。新增受力鋼筋與原受力鋼筋的凈間距不應小于20mm，并應采用短筋或箍筋與原鋼筋焊接，梁增大截面法加固需滿足混凝土結構加固設計規(guī)范(GB50367-2006)第5.5.3條的構造要求。 梁增大截面加固梁、鋼筋綁扎如下圖 本工程框架柱和梁的增大截面加固示意圖如下：（3）模板工程1）模板安裝：模板面板采用多層板，次龍骨采用50100木枋間距250mm，框架柱采用鋼管柱箍，間距1000mm。柱模板在中間位置開澆筑口，同時進行體外振搗，從而保證所澆筑混凝土的密實度。振搗完畢后，用模板封堵澆筑口，然后繼續(xù)澆筑。梁模板面板木模板，梁側模水平向龍骨采用50100木枋間距250mm，梁底模水平向龍骨均采用50100木枋間距250mm，木枋及模板均應提前進行加工，保證邊沿平直。模板制作成側模包底模的形式。側模與側模接縫的位置做成企口形式，并貼15mm密封條。梁底模板在拼縫處模板應長出木枋10cm，在模板拼接時增設兩根長度不小于1000mm的短木枋。詳見下圖。采用“U型箍”的加固形式，“U型箍”用100100木枋制作，間距為600mm。具體支模如下：2） 模板拆除、清理和保管：砼澆搗完畢后，應在砼強度能夠保證其表面棱角不因拆模而損壞后拆除。模板拆除后，及時按種類、規(guī)格進行清理并運離拆模場所，扣件、鋼管要及時清理，防止銹蝕。（4）澆筑混凝土1）本工程加固截面采用C40無收縮混凝土灌漿料澆筑。2）灌漿料制備：灌漿料攪拌時嚴格按照廠家提供的配合比用水量加水、攪拌均勻、無浮漿即可使用。攪拌用水必須采用飲用水。灌漿料與細石混凝土按7:3的比例混合成混合料使用。3）砼澆筑：砼澆筑前，須對原結構進行鑿毛清洗處理。清洗完畢后，與原混凝土接頭的地方需涂刷水泥凈漿作為界面劑。柱擴大截面澆筑砼時，須在柱與樓板四周鑿出與擴大截面尺寸相同的缺口，以方便鋼筋綁扎和澆筑砼。柱擴大截面加固時，由于模板與原混凝土之間空隙較小，從上澆筑時很難保證澆筑密實度。對此，我們采用將柱模板在中間位置處開一個澆筑口，采用體外振搗。振搗完畢后，封堵此澆筑口。然后繼續(xù)澆筑。這樣做會保證灌漿料的密實度。 梁擴大截面澆筑砼時，在梁上部樓板位置開洞，混凝土從上部進行澆筑，澆筑完成后，用灌漿料封堵洞口。4）砼養(yǎng)護：砼澆搗后，灌漿料在澆筑加固混凝土12小時內，開始飽水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不應小于2周。灑水次數以能保證砼表面濕潤狀態(tài)為佳。4.2 外貼型鋼加固法主要施工工藝1、工藝流程： 清理、修整原結構、構件并畫線定位制作型鋼骨架界面處理型鋼骨架安裝及焊接注膠施工（包括注膠前準備工作）養(yǎng)護施工質量檢驗防護面層施工。2、 施工方法（1） 清理、修整原結構、構件 對原混凝土結構柱的表面，應清除原構件表面的塵土、浮漿、污垢、油漬、原有涂裝、抹灰層或其他飾面層，對混凝土構件尚應剔除其風化、剝落、疏松、起砂、蜂窩、麻面、腐蝕等缺陷至露出骨料新面。（2）型鋼骨架制作 鋼骨架的部件，應在現場按被加固構件的修整后外圍尺寸進行制作。當在鋼部件上進行切口或預鉆孔洞時，其位置、尺寸和數量應符合設計圖紙的要求。鋼部件的加工、制作質量應符合現行國家標準鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范GB 50205的規(guī)定。鋼部件及其連接件的制作和試安裝不應有影響結構性能和使用功能的尺寸偏差。（3） 界面處理 外粘型鋼的構件，其原混凝土界面（粘合面）應打毛，打毛質量符合規(guī)范要求，但不能鑿成溝槽。并且原構件混凝土截面的棱角應進行圓化打磨，圓化半徑為20mm，磨圓的混凝土表面應無松動的骨料和粉塵。鋼骨架與混凝土的粘合面經修整除去銹皮及氧化膜后，尚應進行糙化處理。糙化采用噴砂的方法。（4） 型鋼骨架安裝及焊接鋼骨架各肢的安裝，應采用專門卡具以及鋼楔、墊片等箍牢、頂緊；對外粘型鋼骨架的安裝，應在原構件找平的表面上，每隔一定距離粘貼小墊片，使鋼骨架與原構件之間留有2mm3mm的縫隙，以備壓注膠液。型鋼骨架各肢安裝后，應與綴板進行焊接。焊縫應平直，焊波應均勻，無虛焊、漏焊。扁鋼制作的綴板，應采用平焊方法與角鋼連接牢固；平焊時，應使綴板底面與角鋼內表面對齊，在保證平整狀態(tài)下施焊。外貼型鋼骨架全部桿件（含綴板）的縫隙邊緣，應在注膠前用密封膠封縫。封縫時，應保持桿件與原構件混凝土之間注膠通道的暢通。同時，還應在規(guī)定位置鉆孔，粘貼注膠嘴底座，并在適當部位布置排氣孔。待封縫膠固化后，沿型鋼綴板周邊遍涂一層肥皂水，采用壓縮空氣檢查密閉效果。若發(fā)現有漏氣處，應重新用膠封堵。膠縫厚度不小于3mm。本工程框架柱外粘型鋼加固法的示意圖如下圖所示：（5）注膠施工（包括注膠前準備工作）注膠設備及其配套裝置在注膠施工前應按該產品標準規(guī)定的技術指標進行適用性檢查和試運作安全檢查，其檢驗結果應合格。灌注用結構膠粘劑應經試配，并測定其初黏度；若初黏度超出規(guī)范及產品使用說明書規(guī)定的上限，應查明其原因；若屬膠粘劑的質量問題，應予以更換，不得勉強使用。若是因為現場環(huán)境溫度較高引起的問題，應采取措施降低施工環(huán)境氣溫。對加壓注膠全過程應進行實時控制。壓力應保持穩(wěn)定，且應始終處于設計規(guī)定的區(qū)間內。當排氣孔冒出膠液時，應停止加壓，并以環(huán)氧膠泥堵孔。然后再以較低壓力維持10min，方可停止注膠。（6） 養(yǎng)護 注膠施工結束后，應靜置72h進行固化過程養(yǎng)護。養(yǎng)護期間，被加固部位不得受到任何撞擊和振動的影響。養(yǎng)護環(huán)境的氣溫應符合灌注材料產品使用說明書的規(guī)定。若養(yǎng)護無誤，仍出現固化不良現象，應由該材料生產廠家承擔責任。（7）防護面層施工 混凝土構件表面的外露型鋼，其外表應進行防腐蝕處理。鋼表面（包括混凝土表面) 應抹厚度不小于25mm的M10以上聚合物水泥砂漿，也可以采用具有防腐蝕性的飾面材料，鋼構件表面應除銹，除銹等級為St2級。涂裝方案按下列要求采用: 1)耐火極限2.5小時以內:環(huán)氧富鋅底漆2道干膜厚75um，環(huán)氧云鐵中間漆1道干膜厚80um，涂薄型防火涂料，聚氨基酸面漆2道干膜厚度70um。 2)耐火極限大于2.5小時:環(huán)氧富鋅底漆2道干膜厚75um，環(huán)氧云鐵中間漆1道干膜厚80um，涂厚型防火涂料，膩子找平基面，聚氨基酸面漆2道干膜厚度70um。4.3 粘貼鋼板加固法主要施工工藝1、工藝流程： 清理、修整原結構、構件加工鋼板、箍板、壓條及預鉆孔界面處理粘貼鋼板施工固定、加壓、養(yǎng)護施工質量檢驗防護面層施工。2、 施工方法（1）加工鋼板、箍板、壓條及預鉆孔 加工鋼板、箍板、壓條的標準同粘貼型鋼加固法，原混凝土結構打通栓孔的流程如下：1）技工接好電錘電源，根據現場技術員現場交底的要求進行鉆孔施工，通栓孔應垂直于混凝土表面。2）鉆孔施工完成后，現場負責人檢查成孔直徑。3）用吹風機將混凝土表面浮沉及通栓孔洞內的灰塵吹掉。4）用棉絲蘸丙酮擦拭打磨后的混凝土表面及空洞內部兩遍，確保柱表面及孔洞內部清潔。（2）界面處理1）用角磨機打磨構件表面，出去結構面松散組織，保證粘接面堅實。2）用吹風機將柱表面浮塵吹凈。3）用棉絲蘸丙酮擦拭打磨后的混凝土表面，確保柱表面清潔。4）角磨機配砂輪片打磨鋼板，打磨方向與受力方垂直，去除銹跡，打磨越粗糙越好。打磨完畢后用棉絲站丙酮擦拭兩遍。（3）粘貼鋼板施工 粘貼鋼板專用的結構膠粘劑，其配制和使用應按產品使用說明書的規(guī)定進行。拌合膠粘劑時，應采用低速攪拌機充分攪拌。拌好的膠液色澤應均勻，無氣泡，并應采取措施防止水、油、灰塵等雜質混入。嚴禁在室外和塵土飛揚的室內拌合膠液。膠液應在規(guī)定的時間內使用完畢。嚴禁使用超過規(guī)定適用期 (可操作時間）的膠液。 拌好的膠液應同時涂刷在鋼板和混凝土粘合面上，經檢査無漏刷后即可將鋼板與原構件混凝土粘貼；粘貼后的膠層平均厚度應控制在2mm3mm。俯貼時，膠層宜中間厚、邊緣薄; 豎貼時，膠層宜上厚下薄。鋼板粘貼時表面應平整，段差過渡應平滑，不得有折角。 本工程部分框架梁采用粘貼鋼板加固法。示意圖如下圖所示： （4） 固定、加壓、養(yǎng)護 加壓固定宜采用千斤頂、墊板、頂桿所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能產生較大壓力，而且加壓固定的同時卸去了部分加固構件承擔的荷載，能更好的使后粘鋼板與原構件協(xié)同受力，加固效果最好，施工效率較高。鋼板粘貼后應均勻布點加壓固定。其加壓順序應從鋼板的一端向另一端逐點加壓，或由鋼板中間向兩端逐點加壓；不得由鋼板兩端向中間加壓。加壓點之間的距離為500mm。加壓時，應按膠縫厚度控制在2mm進行調整。 混凝土與鋼板粘結的養(yǎng)護溫度不低于15時，固化24h后即可卸除加壓夾具及支撐；72h后可進行下一工序。若低于15C，應采用人工加熱，一般用紅外線燈加熱，固化期中不得對鋼板有任何擾動。（5）防護面層施工 混凝土構件表面的外露鋼板，其外表應進行防腐蝕處理。鋼表面（包括混凝土表面) 應抹厚度不小于25mm的M10以上聚合物水泥砂漿，也可以采用具有防腐蝕性的飾面材料，鋼構件表面應除銹，除銹等級為St2級。涂裝方案按下列要求采用: 1)耐火極限2.5小時以內:環(huán)氧富鋅底漆2道干膜厚75um，環(huán)氧云鐵中間漆1道干膜厚80um，涂薄型防火涂料，聚氨基酸面漆2道干膜厚度70um。 2)耐火極限大于2.5小時:環(huán)氧富鋅底漆2道干膜厚75um，環(huán)氧云鐵中間漆1道干膜厚80um，涂厚型防火涂料，膩子找平基面，聚氨基酸面漆2道干膜厚度70um。 4.4 粘貼碳纖維片材加固法主要施工工藝1、 工藝流程：配置底膠膠粘劑儲存、自檢、供應系統(tǒng)配置 修補膠配置結構 膠粘劑施工質量檢驗防護面層施工界面處理涂刷底膠修補找平刷膠、粘貼纖維材料及養(yǎng)護修整原構件施工準備2、施工方法（1） 界面處理將混凝土構件表面殘缺、破損部分剔鑿、清除干凈并達到結構密實部位。檢查外露鋼筋是否銹蝕，如有銹蝕，需進行必要的除銹處理。對經過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分，用高于原構件混凝土強度的環(huán)氧砂漿進行修補、復原，達到表面平整。將構件表面凸出部分（混凝土構件交接部位、模板的段差等）打磨平整。修整后的段差要平順。棱角的部位，用磨光機磨成圓角。圓角半徑最小不得小于20mm。清洗打磨過的構件表面，并使其充分干燥。（2）涂刷底膠把底涂樹脂的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準確后放入容器內，用攪拌器拌合均勻。一次調和量應以在可使用時間內用完為準。超過可使用時間不得再用。在底涂樹脂中嚴禁添加溶劑。含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾筒不得使用。用滾筒刷均勻地涂抹底涂樹脂。底涂樹脂固化后，在構件表面有凝結凸起時，要用砂紙磨光。磨光后若露出混凝土基面，應再補涂底涂樹脂。（3） 粘貼碳纖維片材確認粘貼表面干燥。氣溫在5以下，相對濕度RH85%時，如無有效措施時不得施工。防止碳纖維片受損。碳纖維片在運輸、儲存、裁切和粘貼過程中，嚴禁彎折。因此，貼片前應用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸裁切碳纖維片，每段長度一般以不超過6米為宜。碳纖維片裁切時應預先在裁切位置粘貼寬膠帶，在寬膠帶正中位置進行裁切，以使裁切后碳纖維片的斷頭齊整不脫絲。碳纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上。該部位應多涂粘結樹脂。碳纖維片橫向不需要搭接。粘結樹脂的主劑和固化劑應按規(guī)定的比例稱量準確，裝入容器，用低速攪拌機充分攪拌均勻，拌好的膠液色澤應均勻、無氣泡。其初黏度符合規(guī)范要求，膠液注入盛膠容器后，應采取措施防止水、油、灰塵等雜質混入，而且一次調和量應以在可使用時間內用完為準。下涂：貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘結樹脂，稱為下涂。涂量是根據施工部位及施工面的粗糙程度而變化的。拱起部分、拐角部分、碳纖維片搭接部位以及殘缺修補處要多涂一些，但是必須涂抹均勻。貼片時，在碳纖維片和樹脂之間不應殘留空氣形成氣泡造成空鼓。為此，可用滾筒沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，對角隅處應向著角隅滾壓，對拱起的部位要向相反的方向滾壓，以去除氣泡，使粘結樹脂均勻地充分滲浸入碳纖維片的碳纖維束中。上涂：碳纖維片施工30分鐘（根據干燥程度）后，用滾筒刷均勻涂抹粘結樹脂，稱為上涂。上涂的操作步驟和下涂相同，用滾筒沿碳纖維方向用力滾壓多次，使碳纖維片內部補充、滲浸粘結樹脂。進行空鼓檢查，并進行處理。本工程部分樓板采用粘貼碳纖維片材加固法。示意圖如下圖所示：（4） 固化、養(yǎng)護粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護24小時達到初期固化，并應保證固化期間不受干擾。在每道工序以后樹脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮擋以防止風沙或雨水侵襲。并應按膠粘劑產品說明書規(guī)定的固化環(huán)境溫度和固化時間進行養(yǎng)護。當達到7d時，應先采用D型邵氏硬度計檢測膠層硬度，據以判斷其固化質量，并以邵氏硬度HD70為合格，然后進行施工質量檢驗、驗收。若邵氏硬度HD85%時，如無有效措施時不得施工。防止碳纖維片受損。碳纖維片在運輸、儲存、裁切和粘貼過程中，嚴禁彎折。因此，貼片前應用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸裁切碳纖維片，裁剪尺寸分別為200mm2100mm和200mm3000mm碳纖維片裁切時應預先在裁切位置粘貼寬膠帶，在寬膠帶正中位置進行裁切，以使裁切后碳纖維片的斷頭齊整不脫絲。粘結樹脂的主劑和固化劑應按規(guī)定的比例稱量準確，裝入容器，用低速攪拌機充分攪拌均勻，拌好的膠液色澤應均勻、無氣泡。其初黏度符合規(guī)范要求，膠液注入盛膠容器后，應采取措施防止水、油、灰塵等雜質混入，而且一次調和量應以在可使用時間內用完為準。下涂：貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘結樹脂，稱為下涂。涂量是根據施工部位及施工面的粗糙程度而變化的。而且必須涂抹均勻。貼片時，在碳纖維片和樹脂之間不應殘留空氣形成氣泡造成空鼓。為此，可用滾筒沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使粘結樹脂均勻地充分滲浸入碳纖維片的碳纖維束中。上涂：碳纖維片施工30分鐘（根據干燥程度）后，用滾筒刷均勻涂抹粘結樹脂，稱為上涂。上涂的操作步驟和下涂相同，用滾筒沿碳纖維方向用力滾壓多次，使碳纖維片內部補充、滲浸粘結樹脂。進行空鼓檢查，并進行處理。本工程部分樓板采用粘貼碳纖維片材加固法。示意圖如下圖所示：4.7 植筋工程施工工藝1、工藝流程 鉆孔定位鉆 孔清 孔鋼筋下料固化養(yǎng)護注 膠鋼筋除銹植 筋檢查驗收調 膠植筋工程施工流程圖2、 施工方法1)鉆孔定位放線根據設計圖紙，在需要植筋的部位進行定位放線。圖紙所標注的原結構的尺寸大小與實際值可能有一定的誤差，因此對于添加構件的定位必須結合原有結構的實際尺寸進行綜合的定位放線，首先確定構件的輪廓線，然后再確定植筋鉆孔的位置。2)打磨：對確定要植筋部位進行打磨，打磨厚度35mm，除去結構面浮土。3)鉆孔：使用電錘在標定的位置鉆孔，遇到鋼筋時，可調整鉆孔位置，合理避開鋼筋，鉆孔的深度必須達到下表的要求:鋼筋直徑（mm）10121416182022鉆孔直徑（mm）14162020222528鉆孔基本深度ls=0.2sptdfy/fbd15