外粘钢技术在混凝土柱体加固工程中的应用

２０１０年第１３期　。建筑与工程０　科技信．Ｉ　外粘钢技术在混凝土柱体加固工程中的应用　潘新想　（广西桂能工程咨询集团有限公司　广西　南宁５３００００）　【摘要】粘钢加固构件是目前应用较广的一种结构加固改造技术，现有的研究成果主要关注于本构关系、构造措施、施工应用等方面。本　文主要结合我地区某防洪工程白沙堤２＋４４５自排闸工程案例，对该项目中的拄体采用外粘钢技术的加固施工策略，本文对该方法做了相关的　探讨，并针对主要存在的质量通病做了相应的阐述。　【关键词】外粘钢；混凝土柱体；加固　１　粘钢加固法理论综述　３．２．４钢板粘贴　１）结构胶配制好后，用抹刀同时涂抹在已经处理好的构件和钢板　外包钢加固法是以钢（一般为角钢）外包于构件四角（或两角）的加　上．结构胶厚约２ｍｍ（中间厚两边稍薄）。　固方法。在我国，外包钢加固法也是一种使用面较广的传统加固方法，　２）将钢板粘贴在涂刷结构胶的钢闸门上，若是立面粘贴，应防止　优点是施工简便。现场工作量小，受力较为可靠。粘钢加固技术常用于　结构胶流淌。粘好钢板后，用铁锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞　金属结构与混凝土结构的补强加固中，它具有以下优点：　声．表示已经粘贴密实，否则应剥下钢板，补足结构胶后重新粘结。　能有效提高结构承载力（包括强度、稳定性、疲劳等），满足设计要　３）钢板粘贴好后。立即用预先制作的钢箍夹紧，压力保持在　求；固化快，施工工期短；施工工艺简单，不用焊、不用铆，不损伤构件；　０．０５ＭＰａ—１．０ＭＰａ．以胶液从钢板边缝中挤出为度。　结构胶使被加固构件与加固构件形成整体，共同受力、变形，不会出现　４）一般粘贴钢板的宽度在２００ｍｍ以下，但这次钢板宽度为　应力集中现象；钢材延伸率大，适应冲击、振动结构加固；粘贴钢板所　６００ｍｍ．为保证粘贴结合率，工艺上采用了在钢板上钻设排气孔的措　占空间小。对原结构外观和原有净空无显著影响。　施。使结合率达到了１００％。　粘钢加固方法的主要施工要点是对于构件表面处理，为增强结合　５）钢闸门构件加固后，在钢板表面上涂刷带锈防锈漆，使其在钢　能力．湿式外包钢构件。应凿去结合面风化酥松层、碳化锈裂层及严重　板表面上形成一层黑色光亮保护膜，以防止锈蚀；然后再在防锈漆层　油污层，直至完全露出坚实基层（干式外包钢可免去此道工序）。在此基　外再涂一层厚约２ｒａｍ的聚脂类涂料，防止污水与钢板接触。　础上将结合面打磨平整，四角磨出小圆角，并用钢丝刷刷毛，用压缩空　３．２．５粘贴钢板的构造规定　气吹干净。角钢及箍板结合面应除锈，并打磨出金属光泽，然后用丙　１）粘贴的钢板采用热扎钢，应除锈打毛。　酮、二甲苯等洗涤剂擦净。湿式外包可以用环氧树脂或乳胶水泥作为　２）加固截面外的粘接锚固长度不得小于８ｔ（ｔ为钢板厚度），且最小　粘结剂。于式外包钢加固工艺；用卡具从两个方向将角钢卡贴于构件　不得小于３００ｍｍ。　预定部位，并校准。将扁钢或钢筋箍与角钢焊接（搭焊）固定。钢架杆件　３）如粘贴钢板长度或宽度不足，应先焊接后再粘贴，不得粘贴后　与构件之间的缝隙用１：２水泥砂浆干捻塞紧、填实，外包钢加固，钢架　再焊接，以免降低粘结强度。　表面进行防腐处理．最简单有效的方法是用１＂３水泥砂浆。抹２５ｍｍ厚　４）粘贴构件的表面不得有障碍物，粘贴的钢板应连续完整，中间　保护层。　不得断开。　　’２工程概况　５）粘贴后的钢板应进行防锈、防腐蚀处理。　某防洪工程白沙堤２＋４４５自排闸工程，由我公司负责施工监理，　４质量通病的控制措施探讨　４．１结构胶固化异常的主要原因是结构胶质量缺陷，配合比不当，养　护环境。相关的控制措施是：检查产品质量保证书、随机抽样见证送检　度为２１．５ＭＰａ，质量鉴定为不合格，根据该工程的实际情况和质量问　及现场拉拔剪切强度检测，制定配比搅拌质量标准并旁站监控、检查　题的分析，施工单位拟采用外粘钢的加固方法进行加固补强的施工处　计量器具检定证书；按产品适用温度操作及养护，制订养护标准及温　理。　度、湿度、ｐＨ值控制措施，进行巡视及测量。　４．２钢板变形的主要原因是焊接变形。相关的控制措施是：检查焊接　３主要加固技术工艺　工人上岗证，合理设计板厚、避免交叉焊缝，预留变形量，制订合理焊　对该工程质量进行抽查检测，实测结果表明：Ｂ轴交１轴柱混凝土强　接工艺顺序。　表面处理一制作、焊接钢构件架一配制封缝胶一封缝一粘贴灌浆　４．３粘结空鼓的主要原因是基层潮湿、钢板及混凝土打磨清洗不彻　嘴一通气试压一配制灌注粘钢胶一压力灌浆一养护固化。　底，钢板与混凝土间隙不均匀，揽拌过程中混入气泡，胶体本身挥发，　３．２主要施工工艺　固化过程中钢板扰动或构件变形，胶体自身收缩大。相关的控制措施　３．２．１构件表面处理方法　是：制订基层处理工艺标准，进行基层处理隐检及钢板组装验收，制订　１）构件粘合面打毛处理，除去油漆、锈蚀层．完全露出新鲜金属　临时支撑措施，采用临时夹具及永久螺拴固定，巡视检查现场，未达到　面，用高压风吹除粉尘及碎屑：　设计强度前不得加载及拆除支撑，制订合理的施工工艺，避免粘后焊　２）用钢丝刷将新鲜金属表面松散浮渣剧去。用脱脂棉或棉纱沾丙　接，选择收缩小的结构胶，检查结构胶质量及搅拌程序，固化期通风干　酮擦拭．以除去油污：　燥。　３）如金属表面潮湿，需进行人工干燥处理。　４．４成品破坏的主要原因是后续工程破坏，未及时完成防腐蚀防火　３．２．２钢板粘贴前的表面处理方法　层施工。相关的控制措施是：进行加固构件标识．进行技术交底防止后　１）钢板粘贴面必须先进行除锈和粗糙处理，然后用脱脂棉或棉纱　续工程破坏。及时涂刷防锈漆、防火涂料等保护层。　沾丙酮擦拭干净。钢板除锈可采用高速喷砂处理。严重之处可用手砂　４．５其他处理措施　表面处理包括加固件和钢板表面的处理。是粘　枪打磨，直至出现金属光泽。　３．１　施工工艺流程粘贴钢板补强加固施工工艺流程如下：　混凝土立柱的设计强度为Ｃ２５，工程竣工后由省水利局质量检测中心　一２）粘贴钢板前，应先卸除作用于被加固件上的荷载。　３．２．３结构胶粘剂的配制　高强建筑结构胶分为Ａ、Ｂ两组份。使用　前需进行现场质量检验，合格后方能使用。将Ａ、Ｂ两组份按比例ｆＡ：Ｂ＝　３：１）混合，并用转速为１００—３００ｒ／ｍｉｎ的锚式搅拌器搅拌。直至色泽均　匀（约８ｍｉｎ），容器内不得有油污，搅拌时应避免雨水进入容器，并按同　方向进行搅拌，以免带人空气形成气泡，从而降低粘合性能。　钢最关键的工序。应认真进行。对于混凝土构件结合面应剔除装饰面。　再根据混凝土的新旧程度、强度、干湿程度等分不同情况处理：作样　板。粘钢加固宜以样板及现场同条件模拟试验为起点。建议旅工单位　积累有关的数据，作为设计、施工的依据；为了减轻粘贴钢板应力及应　变滞后的不利因素，粘钢板前可根据设计的要求进行卸载。卸载应经　计算并编制方案并进行现场检测；配胶应符合产品的使用要求，使用　前必须进行见证取样试验，合格后方可使用。结构胶｛下转第３５５页）　科技信息　０公路与管理ｏ　２０１０年第ｌ３期　制围岩的松驰、坍塌，采用封闭掌子面、加固地层、及时闭合隧道仰拱，　施工时先进行隧道墙部双下侧小导坑开挖’，Ｊ、导坑采用全断面法　这也是开挖方案选择的出发点和依据，同时对地层表面土体进行卸载　开挖，隧道主体侧设Ｉ２０ａ工字钢　三　三　减压，产生的滑坡面打人锚杆，抑制和减缓滑坡体的进一步滑移。　模筑混凝土支护，临时侧采用钢　５　４．２由于隧道埋深浅，且位于古滑坡堆积体处，土体松软，上半断面拱　格栅、挂网喷射混凝土支护。双　架承受较大垂直压力和侧压力，从监控量测结果看，拱架下沉值最大，　侧壁导坑施工完成，进行正洞上　６　’　’。。Ｊ‘　。。。。。。‘　‘一　』＿　水平收敛值次之，拱架的下沉也是诱发侧压力的主要原因，从成型的　半断面开挖，上半断面与下半断　支护结构看，拱脚处混凝土开裂、脱落、拱脚钢架扭曲，拱顶支护未见　面间距不大于１５ｍ。隧道周边围　｜ｊ　１　较大异常，这说明拱顶的垂直压力通过拱架整体下沉进行释放，拱脚　岩按设计进行超前预加固后分步　部位属于开口结构（未封闭成环），同时土体松软无法提供足够水平磨　平行开挖，开挖遵循“短进尺、强　擦力，导致拱脚向内侧变形，最终导致初期支护结构的混凝土开裂，钢　支护、早成环、勤量测”的施工原　图４开挖顺序示意图　架扭曲，按力学弹性地基梁理论，基础软弱是出现问题的主要因素。　则，施工顺序见图４。上半断面环　４．３按照长管棚超前支护，台阶法施工从理论和实践都存在不足之　形部分采用人工风镐开挖，其余各部采用机械开挖、装渣　循环进尺控　处，只要地表出现裂缝，就会影响隧道浅埋段顶部的￥３０９二级公路安　制在０．Ｓｉｎ。　全通行，从产生问题的基本原因人手，采用双侧导坑先墙后拱法施工　６经验与成效　方案，导坑超前施工先行，可以超前探明地质情况，提前处理基础，为　隧道支护提供可靠支护参数，从而为安全施工创造条件。下导坑断面　６．１通过精心组织，合理安排施工程序，将开挖、支护、衬砌等施工工　小，易于操作和控制变形，采用全断面封闭支护，能紧跟开挖的同时，　序平行作业，在浅埋、软弱围岩及古滑坡环境条件下，井然有序快速施　大大改善导坑的受力状况。上半断面采用环形开挖，隧道垂直压力是　工，使隧道初期支护及时封闭成环，有利于抑制沉降和收敛变形，确保　通过拱架传至整体的条形基础，从而大大减少拱架及地表下沉的可能　洞口段施工质量与安全。　性，隧道的侧压力通过条形基础底部传至下部原状土再传至另一侧的　６－２隧道受力最大点主要集中在中心线的拱顶处，钢拱架及格栅钢　条形基础，形成了一个封闭的结构，侧位变形也因此大大改善。下部中　架衔接接头不应放于拱顶处；严格控制爆破各项参数，控制隧道的超　心土开挖时因设计有底部仰拱所以结构仍是封闭成环的，根据对各种　欠挖，最大限度减少爆破震动对浅埋段围岩的影响；往重锁脚导管的　方案的综合分析，为确保隧道浅埋段￥３０９二级公路安全通行，确定采　长度、角度，保证锁脚导管质量，减少隧道施工工序引起的沉降和收敛　用双侧导坑先墙后拱法施工方案。　变形；控制仰拱开挖长度，浇筑仰拱混凝土时，必须将虚渣和积水清理　干净，防止隧道整体沉降。　６－３每次量测后应及时进行数据整理和数据分析，并绘制量测数据　时态曲线和距开挖面关系图，地表下沉值应绘制沿隧道纵向和横向变　化量和变化速率曲线，根据量测数据处理结果，及时对施工方案进行　调整和优化，合理调整预留沉降量，围岩变形和速率较大时，应及时采　取安全措施或建议变更设计。ｌ　【参考文献】　图３上部拱架受力分析示意图　［１］公路隧道设计规范ＪＴＧ　Ｄ７０—２００４．　［２］公路隧道施工技术规范，ＪＴＧ　Ｆ（￣）－２００９．　［３］公路隧道施工技术细则，ｒｒＧ厂ｒＦ６０－２００９．　５双侧导坑先墙后拱法施工　【责任编辑：曹明明】　（上接第２９０页）贮存、拌和、使用、养护过程中，其环境及构件温度、湿　胶，拓展粘钢加固技术的使用空问。　度等应符合产品的规定；粘贴应保证饱满、密实，胶层厚度不宜过厚或　过薄：加压及固化。　【参考文献】　［１］侯发亮．建筑结构粘结加固的理论与实践．武汉：武汉大学出版社，２００３．　［２］唐业清，万墨林．建筑物改造与病害处理．北京：中国建筑工业出版社，２００３．　［３］中华人民共和国国家标准：水利水电工程结构可靠度设计统一标准，北京：中　５结语　粘钢加固技术目前只能在温度不超过６Ｏ℃环境中使用，环境温度　国计划出版社，２００３．　超过６ｏ℃，结构胶的粘结强度急速下降，不再能正常工作。今后应加快　处于特殊环境（高温、放射、腐蚀等）下的钢结构粘钢加固技术的应用和　特殊建筑结构胶种的研究．研制耐高温、耐辐射、耐腐蚀的建筑结构　［责任编辑：翟成梁］　｛上接第３３８页）３．２．４铺筑试验路段。　３．２．５加强施工过程中的质量管理与检查。　３－３加强养护，保证路面的使用功能。　预防沥青路面早期出现病害，工程竣工后加强养护、提高养护质　量能有效地的防止病害的发生和继续扩散。应随时掌握路面的使用状　况，加强日常维修保养，及时修补各种损坏，保持路面清洁完好、无杂　物、无堆积物，疏通排水设施，避免积水渗入路基、路面，影响路面的强　度和稳定性。　３．３．１纵横向的施工缝是路面的薄弱环节，应加强初期养护，随时用　３ｍ直尺量测平整度，铲高补低，经拉毛后，用混合料调平、压实。开放　交通初期，应控制车速不超过２０Ｋｍ／ｈ，不得制动和掉头，如有损坏，要　及时处理。　３．３．２沥青路面日常养护要保持路面平整、横坡适度、线性顺直、路容　整洁、排水良好。要加强路况巡查，掌握路面情况，随时排除损害路面　的各种因素，及时发现病害，研究分析病害产生的原因，并有针对性的　及时对病害进行维修处理，把病害消灭在萌芽状态，提高路面的工作　性能和使用寿命。　总之，沥青混凝土路面破坏的原因是多方面的，但只要我们做好　设计、严格控制施工质量、经常性的做好养护工作，就能够使沥青混凝　土路面的破坏降至最低，使其功用发挥到极致，就能使其在未来的公　路建设中继续发挥重要作用。ｌ　【责任编辑：曹明明】