優秀的加固方案體現在四個特點:施工方便、施工技術先進、經濟效果好、加固質量高。
1.良好的可施工性是加固工程方案必須考慮的條件之壹。
加固工程方案的優劣,首先應以施工的便利性為必要條件,缺乏良好的可施工性是加固工程施工的障礙。有些加固方案雖然解決問題可行,但在施工過程中增加了施工難度,造成工期長、人工大、安全系數低的弊端,影響加固質量。比如某工地的大梁裂縫嚴重,需要加固。混凝土加固設計的施工方案有兩種:簡易修補法(即鑿除梁裂縫處出現的脆性混凝土,鋼筋外露後,對銹蝕鋼筋除銹並用環氧砂漿封閉,達到加固目的)和加大截面加固法(即通過加大截面和配筋來提高構件的強度和剛度)。
通過對設計方案的分析,這兩種方案具有工程造價低的優點,但也存在以下缺點:1)技術可行性差。由於本梁跨度較大,混凝土梁需要分段鑿制,需要大量臨時支撐進行安全防護,造成不必要的周轉材料浪費;2)勞動強度大,鑿混凝土梁時只能鑿壹米而不能鑿壹米,勞動強度增加了壹倍;3)工作效率低,大量重復性工作和落後的施工方法延誤工期,導致勞動效率下降;4)安全性差,因為所有大梁都必須用鋼鑿子鑿出,大梁承載力降低。施工時要時刻註意防護措施是否到位,稍有不慎就容易發生事故;5)產值效益小,浪費大量周轉材料和人工成本,增加生產成本,降低生產效益;6)加大的橫截面影響房子的外觀和空間大小。
基於這些原因,經與甲方和設計院協商,我們改變了加固方案,采用了先進的外包鋼加固施工方法,並應用QR型粘結錨固技術對這些大梁進行了加固。由於技術先進,加固性能好,占用空間小,施工周期短,材料消耗少,工藝簡單安全,降低了勞動強度,提高了加固質量。取得了良好的綜合效益。
2.不同類型加固工程及加固方案分析。
壹般來說,加固工程中常用的方法有增大截面、外包鋼筋、施加預應力和改變結構傳力方式等。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、粘鋼錨固、碳纖維加固等應運而生,並開始廣泛應用於各種加固工程中。具體方案最能體現加固工程所要求的短、平、快、省的特點,加固方案應根據待加固構件的情況綜合確定。
(1)以框架梁的加固為例,個人認為比較合理、經濟、技術先進的加固方案是粘鋼錨固法和碳纖維加固法。前者因造價低、施工簡單、加固效果好而明顯優於斷面法和預應力加固法,而後者除了材料成本高外,還有各種優點,重要的表現是材料本身幾乎不增加重量;強度高,固化後的碳纖維強度比鋼高十倍;勞動強度低,壹個工作面只需要壹兩個人操作;工期短,熟練工人每人每天可完成近200m2。但負彎矩區配筋效果不如鋼板。
(2)以框架柱的加固為例,常見的加固方法是外包型鋼加固,即在混凝土柱周圍包裹鋼材進行加固,這樣既不會增加混凝土的截面尺寸,又能大大提高混凝土柱的承載力。具體方法分為幹法操作和濕法操作:幹法加固法是將鋼筋(通常是角鋼)直接包裹在需要加固的混凝土柱周圍,鋼筋與混凝土之間沒有連接,因為鋼筋與混凝土之間沒有連接。濕式加固法壹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,另壹種是在角鋼與混凝土之間留出壹定距離,中間澆築混凝土,從而實現鋼與混凝土的結合。
兩種作業方式相比,幹作業方式更簡單,成本更低,施工時間更短,但承載力不如濕作業方式。在方案選擇時,應根據加固要求和原構件合理選擇合適的方案。如新鄉市泰和酒店因功能改變,首層柱原設計采用幹法加固方案,用L100×6的角鋼包裹柱身並用木條連接,完全滿足加固要求。但新鄉市某機電工程學校四樓、五樓柱因內置鋼筋銹蝕開裂,采取了濕式加固方案。局部柱角采用摻石英砂的高標號水泥砂漿和環氧砂漿。兩種加固方法都取得了良好的效果。
另外,對於加固工程,有焊接加固加固法、箍筋加固法、噴射混凝土加固法、化學灌漿修補法、鋼筋粘結加固法、碳纖維加固法等。每種加固方法都有自己的特點和適用範圍。只要是有效的,技術成熟的,就能滿足加固要求,經濟實用。
3.加固工程方案要寫新技術、新材料、新工藝的文章。
優秀的加固工程方案應體現其施工方法的可行性、科學性和先進性。個人認為,化學加固法是目前加固工程中的首選。眾所周知,壹些加固工程需要大量的人力、物力和時間采用過時的加固方法,已經不能滿足當前加固工程對質量、工期、安全和經濟的要求,而化學加固方法以其明顯的優勢日益成為加固工程中的首選方案。如我所負責的南寧動物園10#職工住宅綜合樓工程加固部分,采用化學加固,並應用QR型結構膠對五、六層框架梁進行加固,滿足了住宅綜合樓在荷載增加情況下的正常使用要求,充分展示了新技術、新材料、新工藝在加固工程中的應用成果。
在化學加固方法中,碳纖維加固技術是除了粘鋼以外的壹種先進的加固方法。與其他壹般加固技術相比,具有防潮、抗腐蝕性強、重量輕、強度高、施工方便、質量好等特點,其加固性能優於目前其他加固方法。
可見,加固工程方案的選擇要有針對性,不同的加固工程要采取相應的加固措施。方案在制定價格比、性能比、質量比時需要體現其技術的科學性和先進性。這樣的加固方案是壹個很好的加固方案。
4.幾種典型加固方法的工程施工要求
工程加固的目的是通過加固施工,修復、加固、提高承載力,增強使用功能,滿足使用要求。因此,選擇加固方案的根本目的是提高加固工程的質量。不同的加固方案有不同的施工方法和質量評定標準。根據《混凝土結構加固技術規程》(CECS 25: 90)中幾種典型的加固方法,並根據施工經驗,在施工中應側重不同的加固方法。
4.1包鋼加固法
表面處理,包括鋼筋結合面和鋼板結合面的處理,應作為鋼筋施工過程中的關鍵。幹鋼筋施工時,為使角鋼緊貼構件表面,混凝土表面必須打磨光滑,無雜物和灰塵。當采用混合配筋施工時,處理後的角鋼和混凝土表面應塗刷乳膠水泥漿或配制環氧樹脂化學灌漿材料,並對鋼板除銹,對混凝土除塵,用丙烯或二甲苯清洗鋼板和混凝土表面,然後塗膠澆築。
4.2預應力加固方法
當采用預應力拉桿加固時,拉桿必須在安裝前預先調直和調整,拉桿的尺寸和安裝位置必須準確。張拉前應檢查焊接接頭、螺釘和螺母的質量,確保拉桿傳力正確可靠,以免張拉時斷裂或滑動,造成安全和質量事故。當采用預應力撐桿加固時,應註意撐桿末端角鋼(及其熱板)與混凝土構件之間埋深傳力焊縫的質量檢查。檢驗合格後,撐桿兩端用螺栓臨時固定,然後用環氧砂漿或高強度水泥砂漿填充。加強的支柱肢、連接板、板條和拉緊螺栓應塗防銹漆防腐。
4.3通過改變結構傳力方式的加固方法
若采用濕式連接增加支點時,接頭處梁柱與後澆帶混凝土的接觸面應鑿除浮渣並用水濕潤,壹般宜澆築微膨脹混凝土。如果鋼箍是幹連接的,應在鋼箍和梁接觸面之間塗抹水泥砂漿。鋼箍與支柱焊接牢固後,所有接縫應塞住,並用幹硬砂漿填滿。對於楔塊頂進法,頂進後,所有楔塊應焊接並用環氧砂漿密封。
4.4混凝土構件外部粘鋼加固方法
這種方法施工比較簡單,但首先需要註意混凝土和鋼板的表面處理。對於舊的、臟的混凝土構件的粘結面,應先用硬毛刷蘸高效洗滌劑,刷掉表面油汙和汙垢,然後用水沖洗,再打磨粘結面,去除2~3mm厚的表層,露出新的表面並平整,去除灰塵;如果混凝土表面較好,可以直接打磨粘結面,去除1~2mm厚的面層使其光滑,去除灰塵,然後用丙酮擦拭表面。鋼板的表面處理應根據其繡蝕情況,可用噴砂、砂布、砂輪機打磨,使鋼板呈現金屬光澤,打磨的紋路應盡量垂直於受力方向,然後用亞克力清理幹凈即可。
其次,要註意粘合劑的選擇。目前國內建築結構膠市場魚龍混雜,在膠粘劑的選擇上壹定要慎重。第三,要註意點膠粘貼過程中的細節。應嚴格按照說明書要求的比例配制粘合劑。特別是要掌握好固化劑的用量,攪拌均勻。同時在粘貼時要保證粘貼面飽滿密實。最後,應註意的是,在固化階段不應幹擾鋼板。
目前,這些混凝土結構加固技術還需要在實踐中進壹步探索。隨著建築科學技術的不斷進步,新型建築材料不斷湧現,更好的加固施工方法也將得到拓展。因此,鋼筋施工方案的選擇範圍也將有更廣闊的空間。
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