现代建筑工程关键加固技术与应用

2013-08-15孙宝珊

山西建筑 2013年15期

孙宝珊

(河南五建建设集团有限公司，河南郑州 450000)

在建筑工程领域中，地基处理是十分关键的环节之一，其目的在于使地基的强度和稳定性得到增强，以此减小建筑物所在区域的不均匀沉降，提高建筑物的质量和使用寿命。近年来，在内外部因素的作用下，我国地基处理设计水平得到了显著的提高，施工工艺也得到了不断的改进，施工设备的更新速度也明显提升。尤其是在对各类不良地基的处理方面，通过对关键技术的应用，基本都达到了预定的效果，甚至也满足了建造大型、重型和高层建筑的较高的要求［1］。近年来，随着社会对建筑质量要求的不断提高，现代建筑结构的安全性、使用性以及耐久性得到了越来越广泛的重视，尤其对原有结构进行维护与维修和对未来建筑进行基础性的加固等工程，正在得到相关社会组织的关注，因此，有必要采取适当的技术措施对抗建筑物的物理老化和化学腐蚀，使其更好的满足社会的需求。基于此，本文对现代建筑工程关键加固技术与应用问题进行了研究，得出了一些结论，希望这些结论能够在一定程度上给予指导实践。

1 现代建筑的地基类型

1.1 水泥粉煤灰碎石桩地基

我们将水泥粉煤灰碎石桩地基叫做CFG桩，它是通过水泥、粉煤灰、碎石以及石屑或者砂石水拌和产生的高粘结强度桩。建筑工程中一般采用水泥粉煤灰碎石桩、桩间土和褥垫层共同形成复合地基，它的主要特征是:1)桩长、桩径以及桩距等参数相对容易控制，所以承载力能够在较大范围内进行调整;2)有较高的承载力，沉降量较低，变形稳定较快;3)工艺性好，相对容易控制施工质量;4)能够节约很多水泥、钢材，减少工程费用。因此，CFG桩通常适用于多层与高层建筑地基，比如黏性土、粉土以及淤泥质黏土等方面的处理。就基础形式来说，它一般适用于条形基础、独立基础等形式。

1.2 水泥搅拌桩地基

所谓水泥搅拌桩地基是指采用水泥、石灰作为固化剂，经过深层搅拌机械，然后在地基深处就地把软土与固化剂进行强制搅拌，借助固化剂与软土之间所形成的一系列物理与化学反应，最终转变了原状土的结构与特性，使它硬结成具备整体性、水稳性以及一定强度的水泥土或者石灰土。这种方法具有在地基加固过程中没有振动、没有噪声、没有污染、没有侧向挤压，且对相邻建筑物影响非常小，施工期不长，造价不高，效益很高等特点［2］。它一般适合使用在加固较深厚的淤泥、淤泥质土以及粉土与含水量很高的粘性土地基，对超软土效果更加明显。

1.3 砂桩地基

所谓砂桩地基是指使用类似于沉管灌注桩的机械与方式，借助冲击与振动在软弱地基中成孔之后，然后将砂挤压入土中产生较大直径的紧密砂桩加固地基。该办法既经济又简单而且效率高。就砂土地基而言，能够通过振动或者冲击的挤密作用，让地基更加密实，使得地基承载力不断增加，减小了孔隙比，降低了建筑物沉降，从而提高地基抵抗震动液化的作用。而用于处理软黏土地基，能够发挥置换与排水砂井的功能，可以加速土的固结，从而使砂桩和桩间黏性土最终形成复合地基，进一步提高了地基的承载力与地基的整体稳定性能。该种桩通常适用于挤密松散砂土、素填土以及杂填土等地基方面。就饱和软填土地基来讲，因为黏性土多是蜂窝结构，其渗透系数较低，如果黏性土受到扰动，就会导致扰动土比原状土的力学性质降低，所以砂桩在饱和黏性土成桩时，能发挥出挤密加固功能。

2 关键加固技术与应用

2.1 结构粘钢加固技术

通常结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新方法与技术。该技术采用特制的结构胶粘剂，把钢板粘贴于钢筋混凝土结构的表面，和混凝土构件一起作用，使得构件的抗力得到提高，最终实现加固与增强原结构强度与刚度的目标。而混凝土结构加固用胶时要求:强度要高，粘结力要强，要耐老化，弹性模量要高以及线膨胀系数要小，要具备一定的弹性，而且胶自身强度与粘结强度要远远大于混凝土的强度。这种加固技术是国外研究与应用最先出现的加固技术，当前已经广泛使用在桥梁与房屋结构当中。很多学者做了许多的试验与研究，并且将它广泛地使用在工程实际，效果显著［3］。按照粘钢加固后构件的受力原理，钢板是借助结构胶传力来进行共同构件受力，因此，结构胶的粘结强度、抗剪强度以及耐久性等功能的优劣直接决定了加固效果的优劣。然而对承受动力荷载的结构，比如桥梁结构，在桥梁运营过程中，行车对桥梁的扰动非常大，导致钢板脱胶现象经常出现。如何在施工层面上进行改进来处理这些现象已经迫在眉睫，因此，结构胶在动力下的特性就有很大的研究意义。

2.2 碳纤维布的加固原理

所谓粘贴碳纤维布加固修复混凝土结构技术是指把碳纤维这种高性能纤维材料使用于土木工程上，通过树脂材料将纤维粘贴在结构或构件表层，然后形成复合材料体，经过和结构或者构件的一起工作，进一步提高结构或者构件的承载作用，从而实现对建筑物进行加固与补强的主要目标。目前，粘贴碳纤维结构加固技术是一个新出现的加固技术，而且获得了较为广泛的应用，并且也提升了经济效益;当混凝土结构进行加固时，碳纤维布的功能是分担钢筋的受力，也就是说碳纤维布的主要功能是让结构构件的抗拉强度得到提高［4］。该技术的使用性表现在以下两个方面:首先是工程适用性。因为碳纤维布具备强度较大、比重低、抗腐蚀性、耐老化性等特征，使得它在对混凝土结构实施加固时，可以实现同样的作用，而碳纤维布用量较钢材低，这样可以几乎不提高结构的自重，而且适合使用在需承受动荷载结构的加固过程中，而这方面是粘钢加固所不具备的优势。另外，因为碳纤维布是一种柔性材料，在施工过程当中能够利用剪刀进行加工裁剪，所以施工基本是手工作业，不需要使用大型设备与机具，需要施工空间较小，施工速度非常快，并且粘贴质量较粘钢容易确保。其次是经济适用性。因为碳纤维布是一种进口材料，这会使得加固材料费用较粘钢加固有增加，然而因为它节省了人工与机械费用，使得总造价与粘钢加固法没有多大差距，所以在工期紧张与费用相对较为宽松的情况下，利用该技术是切实可行的，并且由于碳纤维布加固法所用材料进一步国产化，它的造价有可能大幅度下降，未来该技术会在我国获得广泛的运用。