老旧建筑结构加固技术实际施工应用探析

宋明宇 （安徽省特种建筑技术承包有限公司，安徽 合肥 230061）

0 引言

本工程在实际的加固技术应用期间，主要采用了裂缝处理、增大截面加固法、贴碳纤维法、外粘型钢加固法、外粘钢板加固法等多种加固方法，根据本工程结构的特点和用途使用情况，对工程本身结构进行全面的加固分析后，制定合理的施工顺序从而达到设计及图纸要求。本次将四栋楼分开，单独探讨施工难点、注意事项以及一到两个工艺要求。

1 工程概况

本工程为高新区科大附中高新中学改扩建项目（原光华学校）致远楼、食堂综合楼、体育馆、游泳馆改造加固工程。其加固内容如下。

①致远楼原为地上三层砌体结构，建筑面积3292㎡,建筑总高度约15.48m。加固工程包括以下项目：致远楼墙体加固、柱加大截面加固、梁加大截面加固、新增混凝土板；梁外包型钢加固；梁、板粘贴碳纤维加固。

②食堂综合楼平面近似矩形，建筑面积约7959.4㎡，建筑总高度为17.3m，基础为独立基础，五层。加固工程包括以下项目：柱外包型钢加固从一层至三层，其中局部柱从基础顶开始加固至三层；梁加大截面；梁粘贴碳布；板粘贴碳布。

③体育馆建筑面积约3920㎡，建筑总高度为13.8m，主体为混凝土框架结构。加固工程包括以下项目：柱粘贴碳布；梁粘贴碳布；梁包钢；新增混凝土结构部分植筋。

④游泳馆建筑面积约3927㎡，建筑总高度为13.8m，主体为混凝土框架结构。加固工程包括以下项目：柱外包型钢；梁、板贴碳布；新增混凝土结构部分植筋。

2 致远楼施工流程及技术措施

2.1 施工流程

施工流程：裂缝处理→梁加大截面施工→板底板面粘贴碳纤维施工→梁外粘型钢施工→墙体钢筋网片施工→墙体混凝土施工。

2.2 裂缝施工工法

工艺流程：施工准备→搭设脚手架→界面处理→埋设灌注嘴→环氧树脂灌注→保养固化→检查。

封闭裂缝（裂缝宽度＜0.2mm）；宽度小于0.20mm的裂缝处理方式主要使用改性环氧树脂结构胶进行封闭。封闭时，封闭处形成中间高，两边薄，中间高度5mm左右，两边3mm左右，骑缝处封闭宽不小于60mm。

裂缝灌注（裂缝宽度≥0.20mm）；沿裂缝位置将梁、板、柱粉刷层凿除，然后打磨。用钢丝刷或毛刷等工具清除裂缝位置表面的灰尘、浮渣等污物。梁、板、柱裂缝处用改性环氧树脂结构胶进行封闭。在梁、板、柱裂缝间隙较宽处和裂缝两端埋设一定数量的灌浆口，灌浆口制作时，灌浆口的底部圆盘上抹一层厚薄薄的结构胶泥，再将灌浆口的进浆孔迎缝粘贴在相应的位置上；再采用环氧专用结构胶进行封闭灌注嘴之间的裂缝。对整条裂缝位置使用专用结构胶封闭，封闭宽度约为60mm左右，厚度不小于2mm。在灌注口处及封闭裂缝处结构胶强度满足灌注时能封住灌注液而不渗漏时，一般封闭后第二天即可灌注。采用裂缝灌注胶进行灌注。低粘度裂缝灌注胶分A、B两种组份，按产品使用说明书上的配合比进行称重搅拌均匀后，用针筒型压力灌注器吸入已搅拌完成的裂缝灌注胶，把针筒型压力灌注器采用螺纹连接到已安装好的灌注口上，就可以对裂缝封闭进行压力灌注，直至裂缝位置被灌注胶灌满为止。待裂缝灌注位置固化后，拿掉灌注口后再用结构胶对其位置进行封闭处理。

2.3 墙体增大截面加固方法

墙体粉刷层铲除应尽量不对原结构产生破坏，采用1m×1m方块切割，切割深度不大于1cm，使用小功率电镐，扁口铲铲除。施工过程中要注意观察墙体情况。

混凝土浇筑是此加固的难点，因为墙双面各加大60mm，很难直接从上面浇筑后不空鼓和涨模的。所以在支设模板时采用对穿螺杆固定，每隔1m做个浇筑口，底部浇筑口处的模板抽出后，开始浇筑混凝土，浇筑到开口位置再安装回去，再抽出上部开口处模板，以此类推。最后一块板不留浇筑口，而采用从楼板开洞处浇筑。

浇筑时要在墙的两面同时浇筑，避免一边浇筑多，一边浇筑少，模板会被浇筑多的一面混凝土自身重量带变形，从而出现模板尺寸局部偏差，浇筑后的混凝土一面墙多（涨模），一面墙露筋现象。浇筑时要及时观察模板。

3 食堂综合楼施工流程及技术措施

施工流程：柱基础开挖→柱外粘型钢施工→梁加大截面施工→梁底增设钢筋施工→梁板粘贴碳纤维施工。

3.1 柱外包型钢施工方法

施工中食堂综合楼柱基础开挖防护采用纵横钢管加设木板维护支撑。在基坑四周先用挖机压入6m竖向钢管，间距0.5m左右，然后边向下开挖土方，边用扣件将横向钢管与插入土中的纵向钢管连接牢固。将3cm厚的木板放入迎土面，并在木挡板与钢管骨架之间间隙用木楔子，使木板能够顶紧土体保证稳定。横向水平钢管与竖向钢管连接应牢固可靠，间距1m从顶部设置到底部；中间采用钢管对撑连接，间距约2m留操作空间。

人员上下采用搭设钢管爬梯，戴安全帽、穿劳保鞋、佩戴安全带进行作业，高处作业采用活动脚手架。焊接作业时焊工另佩戴护目镜及防护罩，配备ABC干粉灭火器，专职安全员进行现场安全管理工作。

加固完成后基础采用级配碎石回填至地面，用水振的方式进行密实。

3.2 柱外粘型钢加固施工

工艺流程：施工准备→搭设排架→界面处理→钢材规格制作→钢材除锈→钢板粘贴→化学锚栓或膨胀螺栓固定加压→保养固化→检查。

凿除柱表面的粉刷层，去除表面杂质，再将柱四周表面打磨平整。测量柱子实际尺寸，开始放样下料。

在柱脚和梁柱结合处打孔，植入化学螺栓；在打磨平整的混凝土表面刷薄层环氧树脂浆；将角钢骨架双面打磨处理后贴附于柱四角，用膨胀螺栓固定或步步紧卡紧；保证角钢垂直度和对称性满足要求。

对横向箍板的双面打磨处理，柱四周角钢画好箍板位置线，箍板与角钢相互焊牢；柱脚、梁柱连接部位用的连接角钢打磨处理后焊在角钢骨架上并用穿孔螺栓固定在结构上。

焊接完成后，用结构胶将角钢和缀板周围间隙封闭，预留出气孔，并从柱底部开始做灌浆嘴，间距为0.5～1m。待灌浆嘴粘牢强度满足灌注要求后，用压力灌浆机将灌注胶从底部灌浆嘴压入；当距灌浆口上部约1m处出气孔溢出浆液后，用扎丝将灌浆口和排气孔绑扎封闭掉。再在排气孔上部位置做灌浆口，进行灌注，以此类推。对柱子每次灌注高度不超过柱高的一半，等内部灌注胶强度上来后再灌注柱子上半部分；一般第二天就可以接着灌注。

灌注时应注意灌浆液从排气孔蹦出或结构胶封闭位置炸裂蹦出对周围人身体及眼睛造成伤害。灌注时压力要控制合理不能时大时小；一次灌注高度不能太高。衣服穿着完整身体不暴露，佩戴安全帽和护目镜，无关人员不在现场逗留。灌注完成后应避免再对型钢进行焊接、移动、锤击操作。

施工完成后地面以上部分采用25mm厚1：3水泥砂浆（加钢丝网）防护。地面以下包钢范围部分采用四周支设宽80mm模板浇筑C20混凝土进行保护。及时自检,做好完工报验工作。

4 体育馆施工流程及技术措施

结构加固施工流程：柱基础开挖→柱碳纤维围束施工→梁外粘型钢施工→梁粘贴碳纤维施工→板底板面粘贴碳纤维布施工。

基础开挖应保证结构的安全，基础开挖应遵循开槽支撑，先撑后挖，分层开挖的原则。基础防护同食堂综合楼。外包型钢、粘贴碳布涉及的结构胶耐湿热老化能力、耐久性保证满足40年的设计后续使用寿命要求。

4.1 梁、板、柱粘贴碳纤维布施工

梁、板、柱混凝土界面处理：用手持电动磨光机、磨平机等机具把梁面、板面、柱面等需要粘贴碳纤维布位置表面混凝土打磨平整，局部凸起部位要打磨平滑。梁、柱阳角使用工具进行倒圆角处理（R=20mm的小圆角）。

梁、板表面缺陷处理：梁、板表面如果发现部分混凝土有空鼓、蜂窝、凹陷等不良现象时，要用小电镐将此处混凝土小心凿除，避免损伤其他完好的混凝土；用吹风机和清水吹扫清洗干净，待干燥后对凿除部位用专用结构胶分层填补平整。

碳布施工放线、二次找平：在混凝土表面开始放粘贴位置线；局部贴碳纤维布位置修补胶二次找平。混凝土梁阳角处缺口部位采用修补专用胶分层抹成圆角。

混凝土梁、板粘贴碳纤维布：根据已经放线好的位置尺寸及层数，专人裁剪碳纤维布。裁剪好后，应保证尺寸及数量准确后进行分类、编号。按使用说明书上的比例调配、搅均匀碳纤维胶粘剂面剂并用电子秤称量。

将配好的碳纤维配套胶用专用小滚筒滚抹于待粘贴的混凝土面，在梁阳角、碳布搭接等部位做附加层要多抹一些胶。开始粘贴碳纤维布时，用专用小滚筒粘胶后反复顺沿纤维滚压，再用刮板在碳布表面沿着一个方向重复两至三次收尾去除内部气泡，从而保证碳纤维布被浸渍胶充分浸透。粘贴梁底第一层碳纤维布后，手指接触碳布表面不粘手即可进行第二层碳布粘贴施工。

实体检测：在粘贴完工的加固部位随机抽样选出三个试点进行碳纤维正拉拔试验一组。

5 游泳馆施工流程及技术措施

结构加固施工流程：柱基础开挖→柱外粘型钢施工→柱碳纤维围束施工→梁外粘型钢施工→梁粘贴碳纤维施工→柱接长植筋施工→板底板面粘贴碳纤维布施工。

游泳馆部分施工工艺及注意事项同体育馆。需要注意的是，与土建拆除单位一起施工的时候，避免上下同时作业。拆除单位在施工期间应避开在相同施工面施工，确实需要配合施工时，要派专职安全员现场负责，对违反劳动作业和违章人员及时制止，以防发生危险。工艺部分仅对柱外粘型钢和梁底增加钢筋施工相关内容进行探讨。

柱外粘型钢加固施工注意事项：柱基础开挖及回填，柱基础开挖采用先支撑后开挖的顺序进行，使用小型挖机配合人工开挖的方式进行；支护采用钢管横隔板加对撑的方式。施工期间注意坑内排水有专人负责。

外粘型钢加固表面防护处理：外粘型钢加固表面应首先进行除去锈蚀和洁净处理，镀锌的构件除外，钢构件安装前表面需要进行除去锈蚀处理，除锈要求应达到国标GB10923中Sa2.5级标准。钢构件涂装后地面以上部分采用25mm厚1：3水泥砂浆（加钢丝网）防护，楼面部分可和后续找平层一同施工；地下部分采用80mm厚混凝土防护。加固表面防护要在粘贴胶完全固化后方可施工。

梁底增设钢筋施工：先将梁底松散混凝土保护层凿除至坚实层，再剔出原钢筋；对于原钢筋，如果有锈蚀部分应进行除锈后与短钢筋双面焊接；新增钢筋按照图纸要求再与短钢筋双面焊接，并与外挂钢丝网片焊接；梁底采用m15水泥砂浆抹面，保护层厚度大于30mm。

6 结语

通过对科大附中四栋学校楼的结构加固改造，使其重新满足结构长期安全和学校教学使用功能的要求。具有很高的社会和经济价值。