三明市建设工程质量服务中心 福建三明 365000
摘要：某高层公共建筑因使用功能改变，对原结构构件进行加固改造。本文主要通过工程实际施工中所采用的加固施工技术、措施为案例，梳理加固施工节点质量控制，浅谈高层公共建筑的加固施工技术及质量控制。本工程主要加固改造施工技术分别应用外包型钢、粘钢加固施工技术及粘贴碳纤维布加固技术提高原结构混凝土梁柱、楼板承载力以满足使用功能要求。
关键词：加固；质量控制；外包型钢；增大截面；碳纤维布
进入21世纪后，凭借国内经济的高速发展，基础设施建设步伐不断加快，人们对建筑使用功能需求不断增加，尤其对原建筑使用功能改变的情况逐渐增多，在控制项目投资的前提下，使得建筑不得不面临加固改造的问题。目前，国内对既有建筑混凝土结构的加固方法主要是以下几项:①混凝土结构构件增大截面加固施工技术；②外粘或外包型钢加固施工技术；③外粘纤维复合材料加固施工技术；④外粘钢板加固施工技术等。本文以某高校对某高层公共建筑结构加固改造项目为案例，浅析混凝土加固施工技术的实际应用及质量控制要点。
1工程概况
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图1
某高层公共建筑位于三明市三元区荆东生物医药工业集中区，距三明市区5公里。该建筑为地下一层、地上十五层现浇钢筋混凝土框架结构，建筑高度为49.4m，建筑面积14879.5㎡，采用人工挖孔灌注桩基础。结构平面图详见图1。该项目于2013年建成并通过正常验收程序后空置至今。因某高校拟将该楼收储并改造为教学楼使用，并于（1-3）-（F-J）轴增设消防疏散楼梯及前室，原电梯厅扩大于（8-11）-（1/K-J）轴增设两台电梯。因使用功能变更，局部结构活荷载增大，经核对荷载规范并取值，建筑楼面均布活荷载标准值由2.0KN/㎡变为2.5KN/㎡，局部建筑楼面均布活荷载标准值由2.0KN/㎡变为5.0KN/㎡。鉴于盖楼建成后空置多年，为了解现状建筑的施工状况、材料性能，为下一步选择加固改造方案提供依据，经有资质的第三方检测机构对盖楼进行安全性鉴定，该楼存在以下主要问题：
①部分框架柱轴线存在偏差、截面尺寸与设计不符，个别框架柱、梁箍筋加密区长度较设计要求偏短，所检测楼板均存在结构厚度测量平均值较设计偏大或偏小现象。
②局部楼层钢筋混凝土柱强度检测批推定值为达到相应的设计强度等级要求；局部楼层钢筋混凝土梁强度检测批推定值为达到设计强度等级C25要求。
③大部分框架柱的混凝土外表面存在不同程度的质量缺陷。
2加固施工技术及质量控制要点
为保障后续加固施工质量，需集中统一清理、修整原构件表面存在的浮浆、污垢等部位及其他装饰面层，再用钢錾子或电镐剔除混凝土构件的粘结面存在风化、剥落、疏松、起砂、蜂窝、麻面等缺陷部位，剔除深度应使混凝土结构露出骨料面层，最后再用清水冲洗或用空压机吹除构件表面碎渣、粉尘等颗粒物。
2.1外包型钢加固施工技术及质量控制要点
采用外包型钢加固施工工艺对钢筋混凝土柱进行加固（详见图2），在原柱四角用用包型钢加固，外包Q345、Q235B的L75×5、L90×6、L110×7的角钢，沿柱高再将40mm×5mm缀板与角钢焊接牢固，并在型钢钢材与混凝土柱缝隙用压力注胶进行粘结牢固。
外包型钢加固施工工艺流程为：界面处理（含混凝土外表面及型钢钢材表面处理）→固定型钢、钢板→预设排气孔→四周封闭→配胶→压力注胶→固化养护→防腐、防护处理。具体施工技术及质量控制要点如下：
1）为保证型钢与原混凝土协同工作，除设计阶段的安全储备外，需同时采取构造措施来加强混凝土的协同性。原构件混凝土粘结面缺陷处通过修整处理并露出骨料面，无缺陷处还需用花锤、砂轮机进行打磨处理，必要时凿出沟槽，主要做法包括：作业工人用花锤在混凝土粘结面上凿出麻点。麻点分布量应控制在500至700个点/㎡，深度约3mm至5mm；也可以凿出深度约3mm至5mm、间距50mm左右的相互交错分布的麻点。亦可采用砂轮机或是錾子在混凝土粘结面上凿出垂直于构件、深度为5mm、间距为50mm的横槽。若钢板外表面出现轻度锈蚀现象，可用4#砂布或平砂轮对钢板表面进行除锈处理，除锈以出现金属光泽为止。钢板除锈过程中其余部位应同步进行打磨处理，钢板经打磨后外表面越粗糙越好，打磨纹路方面应尽量垂直于钢板工作后的受力方向。在钢板粘贴前应用沾丙酮的脱脂棉清理表面残留物。
2）考虑型钢内角与混凝土构件能有效接触吻合。采用角磨机将混凝土构件四周的阳角打磨成圆弧状，按照设计及规范要求，柱四周阳角圆弧半径不应小于20mm。打磨完成后对型钢进行预安装，预装过程中若出现局部柱角垂直度或平整度不吻合的部位，应进行重复打磨或修补直至安装吻合为止。在阴暗潮湿环境下施工作业时，若混凝土构件外表面受潮影响严重，将大幅度下降一般树脂类胶粘剂在潮湿基层上的粘结强度，可采取用功率为800w以上的碘钨灯照射等人工干燥方式对构件进行干燥处理。
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图2
3）外包型钢骨架安装时，用卡具、支撑或螺栓等结合电焊固定将钢板托起固定在混凝土面上。在混凝土构件表面，每间隔1m粘贴钢垫片，其厚度不小于2-3mm,以备下部压注胶液。
4）采用改性环氧树脂类胶泥将钢板周边缝隙、螺栓及注浆嘴周围间隙密封严密。封缝时，应保持钢构件与原混凝土构件之间有足够的空间且不堵塞，防止形成“空囊”。待四周胶泥固化后，尚应进行密闭通气试验，检查封缝密封性，防止胶液外流。同时，可在型钢骨架粘贴面每间隔1至2m左右设置排气孔，遇到梁、柱节点等缝隙较窄位置应视情况加密设置排气孔。
5）压力注浆泵以0.2至0.5N/m㎡的压缩空气将改性环氧胶液通过预设灌浆嘴注入，待排气孔冒浆后停止加压。为保证灌浆饱满度，应维持低压不少于5分钟进行重复操作，以停压后出气管液面不再下降且小锤轻敲钢板判断胶液注满则可停止加压。压力灌浆应自下往上进行，直至全部灌注完成为止。
6）加固工作安装完成后，在构件外表面挂Ι级钢丝网片，粉刷30厚聚合物砂浆面层。
2.2增大构件截面施工技术及质量控制要点
采用单面或两面增大钢筋混凝土柱截面（详见图3）施工技术和质量控制要点如下：
1）柱子侧面新增纵向钢筋及箍筋均应穿过原钢筋混凝土结构。当新增柱钢筋穿过原混凝土结构时，先用钢筋位置测定仪测定原混凝土构件内钢筋位置，再用电动金刚钻空心钻机钻孔。考虑加固用的纵向钢筋最大直径为25mm，内孔径主要为30mm，钢筋穿过原构件后用压力压注改性环氧胶液进行封缝。
2）在原混凝土楼板上凿出孔洞前，应用钢筋位置测定仪测出板内钢筋位置，开洞宜用机械方式，露出钢筋后再采用人工开凿方式剔除钢筋外表面松散部分，不得损伤原钢筋。楼板洞口封堵时，楼板底面模板应与增大柱截面模板同时搭设，为保证柱砼的浇筑质量，在柱模间隔1.5m开一个“柱宽×600”的进料口，待浇筑至此高度后封口。
3）新增钢筋与原结构应有效连接（详见图4），原混凝土柱箍筋应凿除保护层与新增箍筋保证有效连接，单面焊搭接长度不小于10d，双面焊搭接长度不小于5d；若采用单肢箍采用植筋方式连接，其埋植深度不小于120mm。新增纵向钢筋按设计要求锚固。
2.3碳纤维加固施工技术及质量控制要点
采用碳纤维布加固楼板，具体流程如下：
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1）材料选用及粘贴质量控制要求
碳纤维片的主要力学性能指标如下表:
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图3
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图4
按施工图标注尺寸要求裁切碳纤维布，严禁将碳纤维布折叠后使用；对已存在折痕部位的碳纤维布，须裁去折痕部位后再使用。结构胶粘剂应严格按照产品施工用说明书要求进行配制及使用，并用低速搅拌机搅拌均匀，其工艺性能指标应符合规范要求；采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待静置固化至指触干燥后，再进入下道工序施工。在粘贴过程中，为保证碳纤维布与混凝土面层充分粘结，采用滚筒刷顺纤维方向多次滚压作业，保证树脂胶充分浸透碳纤维布，再进行双向多次滚压直至排除气泡。结构胶固化后，若粘贴处存在面积小于100cm²气泡、空鼓等情况，可用裁纸刀将表层空鼓部位的碳纤维布切开，再用针管注射器将调制好的粘结胶压入空鼓、气泡处，并保证填充至密实，切割处应视切割口大小进行局部补贴碳纤维；若发生大面积连片空鼓、气泡情况，则应将粘贴处的碳纤维布全部去除，再按照规范施工工艺要求进行返工处理。
2)现场已经加固施工改造完成的构件应进行静置固化处理，质量控制要点应围绕防尘、防水及防止二次破坏等方面进行。施工完成的部位应用干燥的塑料薄膜覆盖，从而起到防尘污染、防水侵蚀的作用。碳纤维加固施工完成后12小时内防止水淋。碳纤维布加固施工完毕后的构件严禁对外表面进行切割、打孔、开凿等破坏性作业，若管线安装过程中如需在已粘贴好的碳纤维上打孔需经加固设计单位确认，并向业主做好相关交底工作。
3结束语
本次改造在不改变原结构体系的情况下，对原建筑物大部分柱、梁、板进行加固改造，整体施工技术较复杂，设计专业类别多，各工种交叉环节多，需要良好的组织协调能力和专业的施工队伍。为保证建筑物整体加固施工质量，应从结构设计、材料管控、施工工艺、规范操作和后期维护管理等方面入手，不断重视组织管理和技术措施，才能更好的推动整个建筑行业的健康发展。
参考文献
[1]《建筑荷载规范》GB50009-2012；
[2]《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010；
[3]《某高层建筑结构体系改变综合加固改造技术》（任生元，张玉梅-《施工技术》-2019）；