粘钢加固技术在地下室顶板侧梁开洞中的运用

沈 巍 李 强 于仲秋

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 201204

背景工程地下室结构已于前期施工完成，后机电安装单位提出增加出地下室排水管需求。按照设计变更单要求，需在地下室顶板侧梁上开洞新增7根套管。新增排水管的中心标高为－1.80 m，套管最大直径为250 mm，地下室顶板侧梁尺寸500 mmh 1 400 mm。本工程地下室侧梁开洞施工工艺既要求达到混凝土结构加固目的，又要保证侧梁防渗漏。框架梁上开洞的传统做法是梁上后开洞，需将混凝土梁凿除后重新浇筑，此方法工艺复杂、施工周期长、结构破坏性大。为此，项目技术人员经过认真研究，将粘钢加固技术运用在侧梁开洞施工中，效果较好。

1 结构加固方法及技术分析

按照原设计的开洞加固方案，需凿除部分原混凝土框架梁，在洞口四周设置暗梁、暗柱，并在洞口外侧设置明梁、明柱（图1），施工流程包括凿除、绑钢筋、支模、浇筑混凝土、养护，工期相对较长。洞口放入的套管均是圆形铁铸件，外缘较光滑，与混凝土难以紧密地结合，结合处的缝隙易形成渗水通道。由于套管穿过整个防水混凝土结构，若出现渗水现象，治理较为困难，即使渗漏水暂被封堵，经过一段时间后，又可能重新出现渗漏水，成为难治之症[1]。顶板侧梁后开洞口空间狭小，混凝土成形质量差，止水性能差，洞口位于－1.8 m位置，存在漏水隐患。

图1 洞口增加梁柱

本方案为常规做法，施工工作量大，施工工期长，空间狭小导致施工质量难保证，成本较大。

1.2 粘钢加固技术

项目技术团队认真分析了侧梁开洞的工艺要求，主要包括开洞后的加固以及放置套管后的防水要求。对此，项目创新性地提出采用粘钢加固与套管安装相结合的方案。在梁内、外侧采用粘钢加固，套管与粘钢焊接（图2）。此方案既保证了外墙加固的牢固性，又增强了抗渗性，且施工简便，施工周期较短。

图2 粘钢加固示意

2 施工工艺流程

回顶架搭设→地下室顶板回填土开挖→定位放线，确定开洞、打凿区域→水钻开孔→人工风镐打凿→套管与止水带安装、固定→支模、灌浆→粘钢加固→养护→回顶架拆除

2.1 回顶架搭设

侧梁承受结构荷载，内部分布应力，施工过程中对结构梁进行打凿开洞，侧梁承载力降低，如不采取措施将导致结构变形过大，造成混凝土结构开裂。因此需在梁底增加回顶架以达到卸荷的目的。

回顶架采用双排脚手架，搭设高度同层高（按实际需要）。立杆纵距1 500 mm，横距1 000 mm，步距1 200 mm；离地200 mm设置扫地杆，在外侧设置连续剪刀撑，顶部用可调托撑或者其他措施顶牢（图3）。

图3 回顶架搭设

2.2 地下室顶板回填土开挖

开挖顶板外侧回填土，清除梁外侧回填土以便于施工。注意开挖区域放坡坡度及降水措施，避免积水过多，影响施工质量（图4）。

图4 回填土开挖

2.3 定位放线，确定开洞、打凿区域

放线确定打凿区域，注意此区域钢筋排布情况。管道采用2＋2＋3排布，7根管道从3个打凿洞口进入地下室，洞口间距为400 mm，既满足粘钢加固的施工规范需求，又减少需开凿的洞口数量，在提升结构稳定性的同时减少工作量，节约成本与工期（图5）。

图5 打凿区域

2.4 水钻开孔、人工风镐扩凿

此处梁及加腋的整体宽度较厚，平均宽度在1 000 mm，施工难度较高，采用水钻开孔和人工风镐打凿的方式配合施工，先由水钻打凿梁体，再用风镐扩孔，避免水钻破坏梁体钢筋。对于套管以外开洞范围以内的地下室顶板侧梁，仅手动凿除，钢筋予以保留。

水钻采用100～200 mm钻头，风镐打凿时产生的单块碎混凝土最大直径不超过300 mm，所有垃圾由人工清运。

2.5 套管与止水环安装、固定

套管内径大于管径50 mm，壁厚不小于10 mm，长度不小于1 300 mm。套管周围焊止水环，止水环采用厚度5 mm钢板制作，止水环距离套管一端不小于500 mm。套管可通过与梁钢筋的焊接加以固定，固定点不少于等距分布的3组。

2.6 支模、灌浆

灌浆采用95%的C45灌浆料及5%环氧树脂（均为质量分数），螺杆采用2根φ16 mm止水螺杆等直径钢筋焊接接长，在内衬墙及地下连续墙内各设置1道止水片。

模板采用厚1.4 cm木夹板，次龙骨采用4 cmh 9 cm方木，间距15 cm，主龙骨采用φ48 mm双钢管，通过山形卡与螺杆双螺帽夹紧固定，螺杆间距400 mm。开洞范围以内套管以上模板开孔洞进行灌浆，结构胶固化后拆除模板，螺杆伸出梁体部分采用切割机切除，结构胶表面用手斧凿平整（图6）。

图6 洞口加固

2.7 粘钢加固

1）定位放线：按设计图纸弹出位置线，大于或等于设计宽度。

2）基层处理：基层处理包括混凝土粘贴面处理及钢材粘贴面处理，是最关键的工序，应认真进行。

① 混凝土粘贴面：混凝土构件的黏合面，应先用硬毛刷沾洗涤剂，刷除表面油垢物，后用冷水冲洗，再对结合面进行打磨，除去2～3 mm厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹去粉粒。处理后，若表面严重凹凸不平，可用高强树脂砂浆修补。

② 钢材粘贴面的处理：可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽为止，并应使钢板表面具有一定粗糙度[2]，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直。

3）钢板下料：结合现场实际情况，按粘钢钢板设计的规格、尺寸，准确下料。钢板加工时应预先在钢板上打好螺栓孔和套管孔，避免现场焊接扩孔。

4）粘钢、固定螺栓，钢板与套管焊接：采用A级结构胶及螺栓将钢板固定，钢板与套管需满焊以达到较好的防水效果。

5）刷防腐漆：钢板及套管表面刷防腐漆，回填后钢板长期处于潮湿环境中，刷漆可增加耐腐蚀性。

6）防水卷材及保护层施工：采用厚3 mm的自粘聚合物改性沥青卷材与粘钢四周卷材搭接，并支模浇筑50 mm厚的C20细石混凝土保护层，进一步提升后开洞口的防水性能。

7）回填土：回填至原地面高度（图7）。

图7 粘钢加固

3 粘钢加固技术在侧梁开洞中应用的优越性

项目创新性地在侧梁开洞中应用粘钢加固技术，满足结构加固和防水的工艺要求，避免套管与结构墙板间因接缝给防水带来的影响，确保防水质量[3]。具体优点如下。

3.1 减少了打凿工作量，降低对原结构的损伤

原加固方案需在洞口内外两侧增加柱和梁，对原结构进行打凿的工作量较大，会造成较大的结构损伤[4]。而采用粘钢加固技术后，打凿的洞口相对较小，且对于套管以外开洞范围以内的钢筋予以保留，保留的钢筋均做加U字钢筋补焊处理，此方案对原结构损伤极小。

3.2 便于狭小空间作业，节约成本、缩短工期

原加固方案需绑钢筋、支模、浇筑混凝土、养护，在地下室顶板侧梁的内侧空间狭窄，作业面较小，施工难度较大。应用粘钢加固技术后，定型钢板可提前加工，在上道工序完成后即可采用螺栓锚固至指定位置，且灌浆料与环氧树脂硬化快，养护周期短。相较原加固方案，施工流程减少，工期大大缩短。

3.3 止水效果较好

原加固方案的止水方式是采用止水带，新增的梁、柱混凝土与原结构黏结性较差，遇水易膨胀，导致止水带受扰动，且钢筋混凝土结构易产生裂缝，此方案止水性能较差，后期存在渗水隐患且难以从内侧封堵。采用粘钢加固技术，套管与止水钢板满焊，套管与原结构间采用95%的C45灌浆料及5%环氧树脂浇筑，具有整体性好、新老结构连接牢固等优点[5]。粘钢加固技术具有很强的适用性和技术安全性。

4 结语

本工程通过创新性地把粘钢加固与套管安装相结合，解决了既有结构开洞加固及后增洞口止水问题。既保证了后增洞口的结构安全问题，又有效解决了后增套管易漏水的难题。实践表明，该施工技术达到了预期的加固及止水效果，经济效益明显，具有较高的推广价值。希望以上的施工经验能为以后的结构开洞提供借鉴。