秦皇岛港港区早期建筑加固改造方法浅析

卜大伟

（河北港口集团有限公司，河北，秦皇岛， 066000）

0 引言

建筑在自然环境和使用环境双重作用下，由于损害积聚、建筑原材功能退化、不良使用损害以及设计和施工中的质量瑕疵等原因，通常会致使结构承载能力减弱，可靠度降低。采用适当的技术和措施进行加固改造，阻止结构损害程度的进一步扩大，有利于延长建筑结构的使用寿命，提升建筑对不利因素的抵抗能力，减少因建筑使用过程中产生的各种事故对居民生命健康和财产造成的损失。基于此，以秦皇岛港港区早期建筑为例，进行加固改造方法的研究。本文根据秦皇岛港港区早期建筑结构形式及存在的问题，分析对该地区建筑结构加固改造的意义，介绍已经用于实践的常用方法，可以达到总结经验以资参考的作用。

1 秦皇岛港港区早期建筑加固改造的意义

秦皇岛港历史悠久，早期建筑结构形式多为砖木结构、砖混结构，如西港花园内部分库房和建筑物。现存建筑多为20世纪80、90年代建造，多为砖混结构，受当时经济水平、技术水平、规范制度等方面制约，建筑物建设标准较低，抗震等级低（1980年前的建筑普遍没有抗震设防），存在不同程度的安全隐患。部分建筑物和构造物经房屋鉴定机构检测，结合现场梁板柱等受力构件取样检测和承载能力验算结果，依据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）上部承重结构安全性鉴定评级为Cu级。对Cu级建筑以科学的方法“把脉治病”，进行维修和加固，不仅能保证建筑使用功能，改善建筑质量，还能延长建筑使用寿命，节约资源，是践行绿色低碳发展理念的体现。

2 秦皇岛港港区早期建筑加固改造常用方法

根据近5年（2017年-2021年）主持和参与过的秦皇岛港区建筑加固维修项目，结合相关研究人员对该地区建筑改造加固方法的研究成果，将秦皇岛港港区建筑加固改造方法进行汇总，如表1所示。

表1 秦皇岛港港区建筑加固改造方法统计

2.1 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固技术是指通过在原受力构件上胶粘钢板增强受力构件自身的强度、刚度等性能，从而增强加固结构构件整体承载能力。粘贴钢板加固法具有施工工艺简单，施工作业周期短，作业面小，人工消耗量少，施工成本经济等优点。另外，钢板固定于加固对象表面，不影响结构外形，增强构件抗弯刚度的同时还能降低结构整体挠度，使结构均衡受力，加固效果好。但是，该加固技术质量与采用的胶粘剂品质和作业人员施工水平息息相关，作业过程中严格把关原材质量和工程施工质量尤为重要。粘贴钢板加固法不能够进行素混凝土结构加固，原构件混凝土强度需达到C15以上[1]。

施工作业前，采取技术措施将受力构件表面活荷载移除。进行加固的过程中，应当保证受力构件后期所处的环境温度及相对湿度不能过高，温度过高及相对湿度过大会极大地影响建筑结构胶性能，促进其老化。一般而言环境温度不得超过60℃，相对湿度不得大于70%，否则需采取对应的预防措施并选择具备相应性能的粘结剂，从而最大程度地提升构件整体的加固效果。采用粘贴钢板法多应用于港区加固建筑结构梁构件。

2.2 贴碳纤维加固法

贴碳纤维加固法是指运用胶粘剂将碳纤维增强聚合物粘附于构件的表面，实现整体结构抗震性能增强的目标。碳纤维增强聚合物（CFRP)属于高强度的新型复合材料之一，具有强度高、质量轻以及耐腐蚀性强等优势，应用范围较广[2]。

碳纤维材料加固法属于新兴的有效加固修复方法之一，由于碳纤维材料本身具有优异的物理性能，因此较其他方法具有较多的应用优势：第一，运用这种材料具有较好的耐腐蚀性及耐久性，能够适用于各类型的建筑结构构件，提高结构构件的使用寿命[3]；第二，运用碳纤维材料加固法加固效果明显，增强强度高，可以大幅提升构件及结构的承载力，改善受力性能；第三，贴碳纤维加固法能够使纤维材料与受力构件粘结为整体，共同受力，提高结构抗倒塌性及抗震性；第四，碳纤维加固在几乎没有增加梁、板截面积大小和重量的基础上，提升建筑物结构安全使用性能，总体社会效益和经济效益均较强。

但是，贴碳纤维加固法对胶粘剂材料选择要求较高，对施工人员素质要求高，为了最大化的满足加固要求，得到预期效果，必须尤为注意施工过程的质量控制。贴碳纤维加固法在港区板类结构构件和桥梁结构板类构件应用较多，端部采用锚固措施，能够更好地改善和提升加固效果。

2.3 加大截面加固法

采用在原有混凝土柱、构造柱基础上或梁体加大截面，增加原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇注混凝土（或者高强混凝土灌浆料）以增加构件的截面尺寸，达到提高承载力的目的。如在原有的钢筋混凝土柱的周边，布设受力钢筋和箍筋，按照相关规范图集要求设置混凝土键，浇注钢筋混凝土，从而新旧钢筋混凝土形成整体。

施工过程中，可优先考虑在建筑物室外进行构件加固，避免对室内空间的占用，充分保证原房间的使用面积。当然，对因各种因素无法进行室外实施或原建筑物外立面不能改变的条件下，可在室内进行维修加固。该加固方法在港区建筑物基础、梁、柱等结构构件中应用较多。

2.4 增设钢拉杆加固法

针对港区部分建筑物未增设圈梁情况，增设钢拉杆是多层砖混住宅抗震加固中常采用的一种方法,其作用主要有以下三点：第一,增强墙体的联接,使内外墙整体性连接更为牢固，能够有效避免建筑因外力作用和自身基础不均匀沉降带来的内外墙体开裂问题；第二,加强楼板平面内的水平刚度与抗弯刚度,减少楼板在水平方向的弯曲,增加楼板和建筑物的整体性，提高房屋建筑物的抗震性能，增设的刚拉杆宜在同一层楼面、屋面顶部的平面内闭合；第三，针对室内无法添加圈梁时，设置纵横向闭合钢拉杆可有效提升房屋抗震性能，提高房屋建筑物的强度、刚度和稳定性。钢拉杆端部需加设钢垫板，以此增加拉杆和墙体的接触面积，减少拉杆对墙体的局部应力集中破坏，有效保护墙体构件。同时钢拉杆还需进行防腐处理，保障钢拉杆的使用寿命。

2.5 墙体加固法

在加固墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土方式提高墙体的承载能力[4-5]。针对各墙体现状及所需加固的强度，承载力由小到大分别为水泥砂浆面层加固法、钢筋网砂浆面层加固法和现浇钢筋混凝土加固法[6]。该加固施工方法简单，成本较低，是目前使用较广泛的加固墙体方法。在港区室内外墙体加固中多采用现浇钢筋混凝土方式，板竖向钢筋直径为12mm,分布钢筋直径为10mm,钢筋纵横间距均为200mm,加固墙体厚度为60mm。

2.6 裂缝修复

港区老房屋建筑物和部分构筑物主要存在墙体开裂、伸缩缝渗漏、不规则裂缝渗漏等现象。X公司对翻控区消防通道进行了维修，在此对其施工措施进行总结，以资参考。

2.6.1 案例描述

因该消防通道是重要通道路线，建设时间比较长，伸缩缝、裂缝处漏水严重，雨季时期积水严重，严重阻碍车辆通行，导致人员、车辆不能通行，严重阻碍生产任务。经现场踏勘，发现消防通道框构内部出现渗漏情况，缺陷分别表现为伸缩缝渗漏、不规则裂缝渗漏。为解决消防通道安全隐患最终形成伸缩缝修复方案、裂缝修复方案。

2.6.2 伸缩缝修复

伸缩缝加固处理方法主要是在伸缩缝中埋止水带至迎水面范围内灌注国产丙烯酸盐和表面非固化密封。该方法为延着伸缩缝两侧，打斜孔至中埋止水带至背水面区域，灌注国产丙烯酸盐灌浆材料。该方法的核心作用是把中埋止水带至伸缩缝迎水面之间的空腔填满，形成密闭空间，阻断渗水通道。

具体施工工艺如下：

首先，在距伸缩缝两侧40cm之间布孔，孔与孔间距为1m；斜向下打孔(打孔角度为45°，使钻孔在不破坏止水带的情况下打到橡胶止水带以下)；在打好的孔上安装止水针头，每相邻两个先安装一个止水针头另一个当观察孔；在止水带与垫层之间注丙烯酸盐浆液，观察注浆情况，注浆压力控制在0.2MPa，使结构背后有水的空洞、孔隙全部密实；其中观察孔如果出浆就按上止水针头，然后再观察压力表直到恒定为0.2MPa，使用堵漏剂封闭针孔。

其次，进行表面非固化密封。开槽清除原有缝内木板，深度5cm，使用高强砂浆修补伸缩缝两侧30cm范围缺陷使基面平整，打磨清理基面，使混凝土基面及缝内干燥清洁。在清理出的缝内填入高弹聚氨酯密封胶材料至平面，密封胶干燥后采用滚筒滚涂或毛刷涂刷施工聚脲专业底漆，施工厚度控制在1mm左右，底漆涂刷后8~48h内涂刮厚膜型聚脲一遍（施工厚度控制在0.6~1.2mm），第一遍涂刮聚脲后，应及时将8cm宽网格布覆盖在伸缩缝缝面并嵌入涂层内，用刮板抹平，第一遍涂刮4h左右（不超过24h），涂刮第二遍，总厚度在1.5~2mm，完成效果见图1。

图1 施工完成图

伸缩缝修复施工中需注意以下要点：

（1）打孔时一定要注意孔与缝的间距保持在30～35cm之间，打孔角度控制在45°~55°之间，以免破坏原止水带；

（2）使用注浆机时，要时刻注意注浆压力，压力应≤0.2MPa，以免损伤混凝土结构；

（3）注浆时一定要确保浆液灌满，检查标准已注浆压力表和现场留的观察孔为准，既要在留的观察孔看到浆液流出，灌满后要压力表稳压在0.2MPa，保持5min即为灌满。

2.6.3 裂缝修复

裂缝修复施工的流程如下：

（1）打磨：使用角磨机沿裂缝打磨20cm宽范围，然后划线确定注浆孔位；

（2）打孔：沿裂缝两侧15cm、呈60度角、间隔20cm打斜孔，孔深35cm，确保穿缝；

（3）安装：在打孔位置安装止水针头；

（4）封缝：用封缝堵漏剂封闭缝面；

（5）注浆：按材料配比要求配置灌浆料，一次不易配置过多，水平缝自一端向另一端，竖直缝自下而上高压注浆环氧树脂，压力不超过0.3MPa，以缝面出浆或者压力恒定在0.2MPa5min视为灌浆结束，移至下一个灌浆孔依次灌浆；

（6）清理：待浆液固化后打磨，净水冲洗清洁基面；

（7）封闭：表面20cm范围在干净潮湿状态下涂刷XYPEX(赛柏斯)浓缩剂浆料两边，厚度1.5mm：

（8）养护：净水雾状喷淋养护3d。

裂缝修复作业完成效果见图2。

图2 裂缝修复完成效果

3 结束语

综上所述，文中采用的6种建筑加固改造方法主要为近5年来秦皇岛港港区用加固改造方法。随着时间的推移，越来越多的建筑物和构筑物在使用过程中会出现缺陷，通过采用更为先进的新材料和新的施工工艺对建筑结构进行维修加固和合理改造，减少大拆大建，用较低的成本提升建筑物和构筑物的使用功能，延长其寿命周期，具有较高的经济效益和社会效益，值得大力推广。