李曉晶

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西太原 030001)

采用型鋼架與碳纖維布組合加固后開洞口，主要是在要開洞位置的板上和板下相應(yīng)位置畫好后開洞口邊線，畫好線后根據(jù)洞口大小，布置相應(yīng)的型鋼架和碳纖維加固范圍。采用型鋼架與碳纖維布組合加固完成后再開相應(yīng)的洞口，這樣的加固方法既保留了碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又綜合了組合型鋼架的強(qiáng)度高、剛度好的特性，使得洞口的加固更加安全、便捷。

1 施工特點(diǎn)

1)施工簡(jiǎn)便(不需大型施工機(jī)械及周轉(zhuǎn)材料)，易于操作，經(jīng)濟(jì)性好，施工工期短。2)加固后大幅度提高了后開洞結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性、耐久性以及洞口周邊頂板的整體性。

2 加固施工工藝流程

3 操作要點(diǎn)

3.1 加固方法的確認(rèn)

根據(jù)06SG311-1混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造、GB 50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范及以往結(jié)構(gòu)加固的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來一套大于1 000 mm的后開洞口加固方法，即采用組合型鋼架與碳纖維布加固后開洞口，該方法經(jīng)過了原設(shè)計(jì)單位對(duì)后開洞口結(jié)構(gòu)頂板的內(nèi)力分析和承載力驗(yàn)算，滿足結(jié)構(gòu)頂板的使用功能要求。

3.2 放線確定開洞及加固位置

根據(jù)工藝變更的《工程洽商、聯(lián)系單》以及施工圖紙采用經(jīng)緯儀等按照軸線放出頂板上部后開洞口的位置邊線以及控制線。頂板底部的后開洞口位置邊線需搭設(shè)活動(dòng)操作腳手架，采用經(jīng)緯儀等根據(jù)梁的邊線、框架柱的軸線確定后開洞口的位置邊線以及控制線。根據(jù)板底的后開洞口邊線確定型鋼架與碳纖維布的組合加固位置。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)、洞口和型鋼架表面處理

3.3.1 混凝土結(jié)構(gòu)表面處理

為保證型鋼架及碳纖維布與結(jié)構(gòu)之間有良好的粘結(jié)，原混凝土構(gòu)件表面必須平整、密實(shí)，如果不平整應(yīng)做如下處理:

1)針對(duì)原混凝土構(gòu)件的粘合面，可用硬毛刷蘸高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用清水沖洗，再對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，除去2 mm～3 mm厚表層，直至完全露出新面，并用無油壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面即可。2)混凝土表面用修復(fù)材料進(jìn)行補(bǔ)平，如不能一次補(bǔ)平，應(yīng)待修復(fù)材料固化后，打磨，再補(bǔ)，直至達(dá)到要求;應(yīng)在找平材料表面干燥后立即進(jìn)行下一道工序的施工，以保證鋼板與混凝土的良好粘結(jié)。

3.3.2 型鋼梁表面處理

因子分析模型的解析表達(dá)式通常有如下的形式：假定P個(gè)隨機(jī)觀測(cè)向量，有均值，協(xié)方差，因子分析的模型可表達(dá)如下形式[4]：

型鋼架粘結(jié)面，須進(jìn)行除銹和粗糙處理。如型鋼未生銹或輕微銹蝕，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直。其后，用脫脂棉蘸丙酮擦拭干凈。如型鋼銹蝕嚴(yán)重，須先用適度鹽酸浸泡20 min，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，中和酸離子，最后用平砂輪打磨出紋道。

3.4 組合型鋼架安裝

3.4.1 下料

組合型鋼架由型鋼與混凝土板組合而成，加工時(shí)根據(jù)所要加固洞口的位置及尺寸對(duì)型鋼原材料進(jìn)行下料，型鋼架端部應(yīng)采用角鋼焊接錨板通過膨脹錨栓以及后灌環(huán)氧樹脂膠與端部的框架梁、柱剪力墻等支承結(jié)構(gòu)錨固連接，所有的焊接位置必須滿焊，確保牢固。型鋼架除與混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)面只做除銹處理外，其余面均應(yīng)除銹后涂刷防銹漆兩道。如果使用環(huán)境比較潮濕、對(duì)鋼材有腐蝕，應(yīng)視情況增加防銹漆的遍數(shù)，使用中定期進(jìn)行維護(hù)。

3.4.2 粘結(jié)

型鋼架的粘結(jié)有兩種方式。方法一:拌制好乳膠水泥，用抹刀涂在已處理好的組合型鋼架加固位置混凝土表面上，厚度1 mm～3 mm，中間厚邊緣薄，寬度要比組合型鋼架寬出20 mm左右，然后將組合型鋼架固定在預(yù)定位置，并立即上緊螺栓或用支撐固定，并適當(dāng)加壓，以使乳膠水泥剛從鋼板邊擠出為度。粘好組合型鋼架后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實(shí)，否則應(yīng)剝下組合型鋼架補(bǔ)膠，重新粘貼。方法二:先安裝型鋼架，在型鋼架與混凝土結(jié)構(gòu)之間采用專用器具灌環(huán)氧樹脂膠，必須灌滿型鋼架與混凝土之間的空隙，保證型鋼架與混凝土結(jié)構(gòu)的有效連接，共同工作。錨板的立面位置應(yīng)主要以后灌環(huán)氧樹脂膠灌縫為主，以提高組合型鋼架加固材料與混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。

3.4.3 固定

組合型鋼架采用膨脹型錨栓固定，直徑為10 mm，且左右錨栓交錯(cuò)排列，間距一般不宜大于400 mm。組合型鋼架錨栓距洞口邊緣的距離為錨栓直徑的12倍。沿著后開洞口的短邊布置組合型鋼架，長(zhǎng)邊布置型鋼架，一般先安裝組合型鋼架，后安裝型鋼架。型鋼架與組合型鋼架之間一般采用∠50×5的角鋼焊接連接牢固，并應(yīng)先與組合型鋼架焊接牢固后再與型鋼架焊接。型鋼架端部焊接有錨板，通過M16及以上穿結(jié)構(gòu)螺栓將型鋼架端部與結(jié)構(gòu)連接成一個(gè)整體。螺栓直徑應(yīng)以螺栓的受拉承載力與鋼板等強(qiáng)度為原則。

3.5 碳纖維布加固

3.5.1 碳纖維布粘貼用膠的技術(shù)要求及配制應(yīng)用

配制應(yīng)用:涂底膠:將甲、乙組分按2∶1的重量稱好，放在潔凈的容器中調(diào)和均勻，用刮板將它均勻地涂在混凝土結(jié)構(gòu)頂板底面(洞口四邊底面均刮200 mm寬)，待膠固化后(固化時(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn))再進(jìn)行下一工序施工。注意:調(diào)好的底膠須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完，一般情況下40 min內(nèi)用完。碳纖維布粘貼膠拌合及操作方法:將膠甲乙組分按2∶1的重量稱好，放在潔凈的容器中調(diào)和均勻，用刮板將膠均勻地涂刮在底膠上需粘貼碳纖維布處，隨即按設(shè)計(jì)要求將已裁剪好的碳纖維布粘貼在設(shè)計(jì)部位，然后用專用滾子沿碳纖維布的受力方向來回滾壓，擠出氣泡。

3.5.2 碳纖維布的粘貼

1)粘貼位置。碳纖維布與組合型鋼架配合進(jìn)行結(jié)構(gòu)頂板的加固，主要布置在組合型鋼架端部與結(jié)構(gòu)連接設(shè)置穿結(jié)構(gòu)錨栓的位置，以補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)因設(shè)置穿結(jié)構(gòu)的螺栓孔而造成的結(jié)構(gòu)破壞。一般梁底設(shè)置長(zhǎng)度為組合型鋼架每邊延長(zhǎng)600 mm。2)粘貼方法。在組合型鋼架的兩個(gè)端部與其連接的鋼筋混凝土梁上應(yīng)采用碳纖維布進(jìn)行加固。碳纖維布的寬度為200 mm～300 mm，長(zhǎng)度以實(shí)測(cè)梁的尺寸為準(zhǔn)，兼顧加固時(shí)碳纖維布的幅寬效應(yīng)及下弦的受拉范圍，轉(zhuǎn)角處須處理成圓角。粘貼碳纖維布，在已修復(fù)找平清理干凈的混凝土表刮上專用粘結(jié)樹脂，將已浸漬碳纖維布粘貼于找平后的混凝土表面上并壓平粘貼密實(shí)。

3.6 開洞

洞口的開鑿應(yīng)在型鋼架與碳纖維布加固48 h后進(jìn)行，保證在開鑿過程中不影響加固的效果。開洞時(shí)在頂板上部施工，頂板下部相應(yīng)位置在搭設(shè)的操作架子上鋪設(shè)墊板，周圍用密目網(wǎng)遮擋至板底，遮擋要嚴(yán)密，防止墜物傷人。開洞采用切割機(jī)在結(jié)構(gòu)頂板上部沿著洞口邊線先進(jìn)行切割，切割深度在50 mm左右，切割完成后再人工采用鏨子、錘子等工具進(jìn)行剔鑿，嚴(yán)禁用風(fēng)鎬等振動(dòng)頻率較大的設(shè)備，防止洞口周邊的加固用型鋼架受到振動(dòng)等影響加固效果。洞口混凝土剔鑿?fù)瓿珊?，洞口處原樓板的鋼筋采用氧焊進(jìn)行切割，并對(duì)鋼筋頭進(jìn)行打磨至與洞口邊平。

3.7 洞口和型鋼架表面處理與防護(hù)

1)洞口開鑿后，立即進(jìn)行洞口的防護(hù)，即在洞口上部砌筑出屋面風(fēng)帽，不需要搭設(shè)臨時(shí)防護(hù)，砌筑完屋面風(fēng)帽后，用廢舊的多層板進(jìn)行覆蓋，以免落物傷人。2)洞口開鑿后，洞口周邊打磨平整、方正，刷素水泥漿一道，外抹水泥砂漿15 mm厚，1∶3水泥砂漿打底，1∶2.5水泥砂漿進(jìn)行找平、壓光。3)洞口防水:因后開洞口均為結(jié)構(gòu)施工完畢剔鑿的，所以在屋面防水的施工中應(yīng)尤其注意該位置的防水施工。洞口剔鑿?fù)戤吅?，?yīng)根據(jù)生產(chǎn)及施工工藝的要求在洞口上部砌筑出屋面風(fēng)帽，洞口管道安裝完畢后，應(yīng)將風(fēng)帽砌體與管道之間的空隙采用細(xì)石混凝土進(jìn)行填塞，上部鋪貼SBS防水卷材。風(fēng)帽外圍設(shè)置防水附加層，細(xì)部構(gòu)造符合相關(guān)規(guī)范的要求，保證后開洞口的使用功能。4)型鋼架表面養(yǎng)護(hù):洞口防護(hù)完畢后，應(yīng)對(duì)型鋼架表面進(jìn)行清理，除銹，用砂紙打磨，并涂刷防銹漆兩道，使用中定期檢查、維修。

4 質(zhì)量控制

4.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1)板開洞后加固施工質(zhì)量執(zhí)行JGJ 116-2009建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程。2)工程驗(yàn)收時(shí)必須有碳纖維布、型鋼及其配套膠生產(chǎn)廠家所提供的材料檢驗(yàn)證明。3)每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進(jìn)行檢查，并做好相關(guān)的驗(yàn)收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，應(yīng)立即返工。4)施工結(jié)束后的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收以評(píng)定碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回音判斷粘結(jié)效果。如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實(shí)的現(xiàn)象，應(yīng)采用針管注膠(FR)的方法進(jìn)行補(bǔ)救。粘結(jié)面積若少于90%則判定粘結(jié)無效，需重新施工。5)嚴(yán)格控制施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度。施工溫度在5℃ ～35℃范圍內(nèi)，相對(duì)濕度不大于80%。6)拌合膠需在1 h內(nèi)使用完，不得使用超過使用期的各種材料，碳纖維加固需在溫度5℃以上使用，溫度低于5℃時(shí)，須采用升溫措施。7)空氣相對(duì)溫度大于80%或混凝土表面含水率大于4%時(shí)不能施工。8)施工后需24 h以上養(yǎng)護(hù)(自然養(yǎng)護(hù))，養(yǎng)護(hù)過程中，避免過度的振動(dòng)、沖擊和水分。

4.2 質(zhì)量保證措施

1)碳纖維布粘結(jié)劑使用的是碳纖維浸漬膠，為A級(jí)膠，進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)抽樣，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后方能使用。2)型鋼架加固的混凝土基層的強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15。3)洞口剔鑿?fù)戤吅?，?yīng)根據(jù)生產(chǎn)及施工工藝的要求在洞口上部砌筑出屋面風(fēng)帽，洞口管道安裝完畢后，應(yīng)將風(fēng)帽砌體與管道之間的空隙采用聚氨酯發(fā)泡進(jìn)行填塞，上部設(shè)鍍鋅鋼板蓋板。風(fēng)帽外圍設(shè)置防水附加層，細(xì)部構(gòu)造符合相關(guān)規(guī)范的要求，保證后開洞口的使用功能。

5 效益分析

1)本工法針對(duì)現(xiàn)澆板后開洞口采用型鋼架與碳纖維布組合加固方法既保留了碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又綜合了型鋼架高強(qiáng)度、高剛度的特性，使得洞口的加固更加安全、便捷，新穎的工法技術(shù)將促進(jìn)結(jié)構(gòu)板后開洞口加固工程的施工技術(shù)進(jìn)步，社會(huì)效益明顯。2)本工法與同類結(jié)構(gòu)板后開洞口加固工程的方法相比，綜合各方面因素，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)也降低了成本，節(jié)省了工期，形成了較好的經(jīng)濟(jì)效益。