孔榮森

（蘭州黃河工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

房屋、隧道、橋梁、給排水等土木工程建設(shè)和維修中，為了確保工程整體的安全、穩(wěn)固，需要采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)。結(jié)構(gòu)加固是指改善混凝土結(jié)構(gòu)，使其具有充足的承載力，確保建筑物能夠安全使用；地基加固是指通過一系列工藝技術(shù)使地基性能參數(shù)滿足建筑需求，保證加固后的地基具有較強的硬度與穩(wěn)固性，能夠有效抵御外界環(huán)境的侵蝕。本文圍繞典型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及地基加固技術(shù)的應(yīng)用要點進行分析討論。

1 常用的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

1.1 增大截面加固

增大截面加固技術(shù)是結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中較為基礎(chǔ)的一種，通過增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積和配筋數(shù)量，提高相關(guān)構(gòu)件的剛度與強度，提升土建工程的穩(wěn)定性和抗裂性，能夠有效修補建筑由于年久失修產(chǎn)生的建筑裂縫。該加固技術(shù)應(yīng)用廣泛，不僅能夠?qū)α?、柱進行維修，還能加固基礎(chǔ)與屋架，在施工時要根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特性、加固需求、施工可行度進行綜合考慮，是以加大斷面為主的加固方法，還是以加配筋為主的加固方法。增大截面加固技術(shù)雖然適用性強，但也存在工作量大，養(yǎng)護期長的弊端，有時會影響房屋的外觀和美感，在使用時要尤為注意[1]。

1.2 混凝土加固

混凝土加固方法可以分為三種：（1）直接加固：通過在原有的混凝土結(jié)構(gòu)表面澆注混凝土包裹層，提高混凝土結(jié)構(gòu)截面面積，提升構(gòu)件的抗剪力；（2）間接加固：通過消除構(gòu)件受外界荷載產(chǎn)生的彎曲力，降低結(jié)構(gòu)承受的壓力，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；（3）置換混凝土加固：即是將原有的混凝土進行凹槽處理，清理表面殘渣，再按照澆注規(guī)定重新填補混凝土。三種方法在使用后都要注意初凝期的養(yǎng)護，盡量減少前期所承受的壓力，避免凝固階段出現(xiàn)接縫開裂、表面破損的情況發(fā)生?；炷良庸谭▽Σ牧系男枨罅看?，在施工開展前要進行充足準備，防止出現(xiàn)施工材料跟不上土建工程需求的情況。

1.3 粘貼鋼板加固

粘鋼板加固方法即是將高性能的粘接劑涂抹于混凝土構(gòu)件和鋼板之間，使鋼板和混凝土形成統(tǒng)一的整體，從而利用鋼板的高抗拉強度增加構(gòu)件的承載力和剛度，使土建工程結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。鋼板要盡可能選用A3級別的，厚度保持在2mm～6 mm，材料各項性能要符合安全規(guī)范要求。粘接劑要根據(jù)土木工程實際情況使用JGN型、YJS-1型或ET型產(chǎn)品，各粘接劑的性能指標要符合荷載設(shè)計要求。在進行鋼板粘貼時要注意正截面承載力要按照受彎件的承載力進行計算，當(dāng)構(gòu)件斜截面抗剪力不足時，采用U型箍板進行斜向加固。粘貼鋼板加固方法施工便捷，不需要對構(gòu)件進行更改，具有良好的適用性，適用于受靜力作用的受拉構(gòu)件，當(dāng)建設(shè)環(huán)境溫度處在60℃以下、無化學(xué)腐蝕作用時即可開展加固工作，要注意如果構(gòu)件的混凝土強度低于C5時，不適合使用該技術(shù)。

1.4 纖維復(fù)合加固

纖維復(fù)合加固包括碳纖維布和碳纖維板加固。該加固技術(shù)與傳統(tǒng)的加固技術(shù)不同，能夠有效節(jié)省施工空間，不需要大量工程設(shè)施，也能夠保證加固的質(zhì)量，并且不會增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重，具有良好的耐腐蝕性，能夠有效提高土建工程的使用壽命，降低施工成本。施工時，首先要進行混凝土表面清潔，通過清理構(gòu)件殘缺部分進行修復(fù)，使用環(huán)氧樹脂灌縫，打磨構(gòu)件表面，保證平整度。其次，將催化劑和固化劑以科學(xué)的比例進行混合調(diào)制，將其涂抹于需要粘結(jié)的砼表面。最后將碳纖維材料進行均勻切割，各段長度小于6cm，在自然養(yǎng)護2h后，使樹脂滲入到碳纖維材料內(nèi)部，提高相關(guān)性能，再將其涂抹至需要加固的部件，提高構(gòu)件質(zhì)量。相比前述幾種加固方法，碳纖維加固技術(shù)的效果更好，不僅加強了土建工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還能提高建筑物的防裂、防腐、防火等性能，極大地增強了混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎能力，是目前使用率最高的加固技術(shù)[2]。纖維復(fù)合加固現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 纖維復(fù)合加固

1.5 預(yù)應(yīng)力加固

預(yù)應(yīng)力加固法采用添加外部應(yīng)力改善土建工程結(jié)構(gòu)的方式，通過改變構(gòu)件的應(yīng)力分布，降低構(gòu)件應(yīng)力水平，進而減少形變出現(xiàn)的可能性。該方法通常應(yīng)用于跨度較大的土木工程，在老舊小區(qū)的改造效果相較于以上幾種方法略顯不足，但是預(yù)應(yīng)力加固操作簡單，施工方便，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)問題較輕的部件進行快速修護。預(yù)應(yīng)力加固現(xiàn)場見如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力加固

2 常用的地基加固技術(shù)

地基加固是指通過一系列工藝技術(shù)使地基性能參數(shù)滿足建筑需求，保證加固后的地基具有極強的硬度與穩(wěn)固性，能夠有效抵御外界環(huán)境的侵蝕，其技術(shù)方法有以下四種。

2.1 錨桿靜壓預(yù)制樁加固

錨桿靜壓樁即是借助錨固在基礎(chǔ)中錨桿提供的反力完成壓樁，一般來說壓入樁都屬于小截面樁，能夠切實起到地基加固的作用，其優(yōu)點在于所采用的機械器具相對簡易，便于操作，即是在相對狹小的空間也能實現(xiàn)正常作業(yè)，且受力性能相對明確。具體應(yīng)用流程為：（1）選取樁類型，用于靜壓樁施工的預(yù)制樁以RC方樁、PC管樁以及PTC管樁為主；（2）測量定位，需要在樁身中心區(qū)域打入短鋼筋，如果在質(zhì)地較軟的場地進行工程建設(shè)，經(jīng)常會出現(xiàn)因樁機行走造成短鋼筋的積壓打入，因此需要在保證樁機就位之后重新測定樁位；（3）吊裝喂樁，通常靜壓預(yù)制樁的樁節(jié)長度小于12m，可利用壓裝機實現(xiàn)自行吊裝喂樁，也可配置專門的調(diào)機完成吊裝喂樁，同時要注意第一節(jié)樁應(yīng)使用帶樁尖的樁，并利用單點吊起法將樁身豎直放入夾樁鉗口；（4）對中調(diào)直，當(dāng)樁尖距離地面約10cm左右時需要加緊樁身，微調(diào)樁位，使樁壓入土中約0.5m，之后從正交側(cè)方面完成樁身垂直度的校準；（5）接樁，需要利用電焊焊接或硫磺錨固的方式，確保連接密實。錨桿靜壓預(yù)制樁加固現(xiàn)場見圖3。

圖3 錨桿靜壓預(yù)制樁加固

2.2 高壓旋噴樁加固

該方法主要采用高壓旋轉(zhuǎn)噴嘴將水泥漿注入到土層當(dāng)中，形成連接搭接的加固體，其優(yōu)勢在于施工振動、占地面積相對較小，但容易對周邊環(huán)境造成污染，且工程成本較高，通常只適用于淤泥質(zhì)土、粉土或碎石土等地基。其應(yīng)用流程為：（1）要做好測量放線工作，根據(jù)坐標網(wǎng)點測量施工軸線，并確定孔位，依照基準點測量孔口地面高程；（2）要開展鉆機造孔，并詳細記錄孔深、漏漿等數(shù)據(jù)資料，并在鉆孔完成后下放噴射管；（3）要完成噴射注漿工作，采取自上而下的連續(xù)作業(yè)方式，將注漿凝固體設(shè)計成所需形狀，并在每一孔完成注漿后，進行充填回灌，直至漿面不再下沉為止[4]。

2.3 化學(xué)灌漿加固

化學(xué)灌漿加固是指將化學(xué)材料配置為溶液，利用灌漿泵等壓送裝置將其灌入地層當(dāng)中，確保材料能夠充分滲透、擴散、固化，從而加強地層強度，實現(xiàn)裂縫修補，起到加固地基的作用。該方法的優(yōu)勢在于：漿液屬于不含固體的顆粒液體，因此具有良好的可灌性，不必像水泥漿一樣受粒徑大小限制，凝結(jié)時間可控；抗?jié)B性、耐久性優(yōu)良；漿液主要以純壓式灌入，并且漿液無需循環(huán)處理。但要注意化學(xué)漿液本身具有一定的毒性，并且制備價格相較于普通水泥要高出幾倍，因此需要根據(jù)實際工程需求進行合理選擇。

2.4 深層攪拌樁復(fù)合地基加固

深層攪拌法是指利用攪拌機翼片將石灰、水泥等固化試劑與軟土充分混合，以此達到加固地基的作用，在應(yīng)用過程中需要優(yōu)先將攪拌翼片沉入到預(yù)定加固深度，之后自下而上地提升旋轉(zhuǎn)翼片，使固化劑與土粒形成加固土體。深層攪拌法的加固深度通常維持在10m以上，但對于有機物含量較高的土壤，無法呈現(xiàn)良好的加固效果。

在應(yīng)用深層攪拌樁復(fù)合地基加固技術(shù)時，相關(guān)施工流程及設(shè)計需滿足以下要求：（1）加固機理：水泥和黏性土混合后，水泥顆粒能夠與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca（OH）2、CaCl2等化合物，借助離子交換、碳酸化作用，使水泥土強度得到大幅度提升，而可壓縮性則呈下降趨勢變化。此外土顆粒在水解滲透作用下會逐漸出現(xiàn)性質(zhì)的改變，形成一種獨特的水泥土結(jié)構(gòu)，使周邊土塊保持極強的水穩(wěn)性以及強度。（2）攪拌樁與地基設(shè)計，需要完成單樁容許承載力、水泥摻入比、地基承載力的計算，并做好加固體形狀的選擇。比如：間隔距離固定的柱狀加固體適用于獨立基礎(chǔ)或承受大范圍地面荷載的地坪；壁狀加固體主要用于地下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)；格柵樁加固體適用于結(jié)構(gòu)剛度相對較低且對不均勻沉降相對敏感的建筑物；塊狀加固體，適用于對不均勻沉降要求相對嚴格的地基，能夠切實起到防止基坑隆起、封底的形成。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對土木工程建設(shè)中結(jié)構(gòu)加固技術(shù)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用要點進行分析討論，在后續(xù)的土木工程建設(shè)與維修中，有針對性地采取加固技術(shù)，確保施工質(zhì)量與施工效率，以提升建筑工程的整體穩(wěn)固性與安全性，保障施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。