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繞絲加固法在鋼筋混凝土框架柱加固中的應用

發布時間：2014-07-15

　　摘要：針對近幾年世界各地因地震造成的損害，現有建筑物，特別是公共建筑的抗震性能，尤其引起了社會各界的重視。本文在對某工程進行分析的基礎上，結合本人在建鋼筋混凝土框架邊柱補強中的實踐，現將在鋼筋混凝土框架柱加固中采用繞絲加固法的具體應用進行以下相關的論述。
　　關鍵詞：繞絲加固法；鋼筋混凝土框架柱補強；施工方案優化
　　前言
　　某小學實驗準備室、器材室二層兩根框架邊柱混凝土強度偏低，經該工程設計單位驗算鑒定其結構位移延性滿足不了抗震要求。設計單位提出了采用繞絲加固對其進行補強的設計文件。施工單位根據該工程建筑裝修基本結束、建設單位要求加固施工不得影響學校正常教學等具體制約因素，因地制宜地制定并實施具體加固方案。不僅保證了結構安全，而且有效地減少了拆除量、縮短了加固工期、控制了施工環境對學校正常教學的影響。也為在建工程質量問題處理積累了經驗。
　　繞絲加固法是在被加固構件表面纏繞鋼絲及各種纖維絲（碳纖維、玻璃纖維等）使構件受到約束作用，從而提高其承載能力和結構位移延性的一種新型加固方法。它在建筑物的維修、改造和加固中占據重要地位。但對在建工程結構強度缺陷處理，則經常受到處理數量少、后續工程已完成、施工隊專業技能欠佳和施工環境限制等條件的制約，需要施工單位根據實際情況科學確定具體的施工方法。
　　
　　一、工程概況
　　某小學實驗準備室、器材室是緊鄰學校南北教學、辦公樓連廊東西兩側而建的兩層單跨框架結構。層高3.4米，柱子斷面為350*350mm，主梁截面為240*550mm、邊梁截面為240*350mm，混凝土強度等級為C25。施工合同要求利用暑假完成除內外涂料、屋面防水和電氣、采暖工程外的所有施工任務，確保九月一日學校按正常環境開學。八月二十五日主體驗收回彈發現，東側二層北側中間兩個柱子（2?B、3?B）混凝土強度偏低，驗收各方決定這兩個柱子內外表面暫不進行后道工序施工。九月二日，東側二層柱混凝土標養試塊報告顯示其強度只有19.6MPa。九月三日施工單位委托實驗室進行回彈，除北側中間兩柱子外該檢驗批的其它柱子混凝土強度均超過設計強度，唯有這兩個柱子混凝土強度依然低于設計強度，后經取芯檢測，實際強度只有19.2 MPa和19.6 MPa。
　　經該工程設計單位驗算鑒定，這兩個柱子因配筋較大，混凝土強度滿足正常情況下的安全要求，但其結構位移延性不滿足抗震設計規范要求。鑒于該工程建筑施工基本完成，學校已開學，甲方又提出了盡量不改變或少改變建筑外形和使用空間的要求，設計單位提出了按照《混凝土結構加固改造構造圖》（06SG311-1）中的繞絲加固法，對這兩個柱子進行加固的書面文件。
　　二、施工難點
　　該工程按照設計書面文件加固存在以下幾個難點：
　　 2.1、需加固的柱子東西兩側加氣混凝土砌塊填充墻已砌完，且內外粉刷完畢；2?B柱西側防盜門、3?B柱西側塑鋼窗框均安裝完畢，發泡劑空隙只有35mm左右。按常規拆除需加固柱兩側的門窗和填充墻，不僅工程量大、周期長、成本高，而且施工環境也不允許。需加固柱周圍條件詳見圖1
　　
　　
　　 2.2、按照《混凝土結構加固改造構造圖》（06SG311-1）及設計要求，鋼絲外側應采用≥C30噴射混凝土保護。受現場環境、施工隊機具配備制約無法實現。
　　 2.3、因邊梁偏軸（外偏）且與主梁高度不相等（相差200mm），梁區等代箍筋無法按設計指定的圖集施工。
　　三、加固方案選擇
　　根據設計與甲方要求、現場實際情況，經過反復研究并報施工監理同意，對具體加固選擇了如下實施方案。
　　 3.1、柱子沿建筑外墻側的局部拆除。①將柱子與金屬門框、塑鋼窗框間的發泡劑全部清除，但不得松動固定門框、窗框的膨脹螺絲。②在柱子與加氣混凝土砌塊填充墻之間開出150mm寬的槽，但不得切斷砌體拉結筋。
　　 3.2、因柱子靠門窗框處空間極小（只有35mm左右），鋼絲很難纏緊，鋼絲間距不易保證，故在柱子內外兩側中間混凝土表面豎向各設置一道4*25的通長扁鋼，用于固定、撐緊纏繞的鋼絲。
　　 3.3、鋼絲外表面分段支木模后用CGM?2J灌漿料封閉或填充。
　　 3.4、梁區等代箍筋按較大高度的主梁設置，并由兩道增加為三道，中間一道沿邊梁下緣緊貼柱子表面布置。該區域表面抹20mm厚1：1.5水泥砂漿分層抹壓封閉。
　　四、加固方案實施
　　 4.1 施工順序：
　　施工準備→柱子東西兩側清空→柱子四角混凝土磨角→柱子南北側安裝4*25扁鋼→繞絲→分段支模、灌漿料→梁區等代箍筋安裝、封閉→驗收。
　　 4.2 各道工序施工要點
　　 1 ）施工準備：
　　 ① 外側搭設門式腳手架腳手架離墻200mm；通過門窗口用腳手架鋼管連接；腳手架外側及兩端用密目網封閉，并懸掛安全警示標志。腳手架搭設完經企業安全主管部門和監理共同驗收合格后方可投入使用。
　　 ② 材料準備Ф4冷拔鋼絲退火后由監理現場見證取樣送礦區中心實驗室檢測合格。CGM?2J現場見證取樣檢驗，符合要求后方可使用。
　　 ③ 模板及其加固材料準備：準備兩套模板。模板采用九夾板、50*50、50*30的方木制作成定型模板，緊固件采用100*100方木和Ф16對拉螺栓。
　　 2 ）柱子東西兩側清空：
　　 ① 加氣混凝土砌塊墻開槽為便于纏繞鋼絲、確保砌塊墻與柱子間的緊密結合，將柱邊砌塊墻開出150mmm寬的槽。先用切割機在砌體墻上割出50mmm深的縫，然后用錘和鏨子將槽內砌塊清除干凈。在這過程中不得切斷從柱子內伸出的拉墻筋。
　　 ② 門窗框外側發泡劑用細鋼釬（Ф16）、鏟子清理干凈，卸下門扇。
　　 3 ）柱子四周混凝土磨角
　　先用手提切割機將柱子四角混凝土切去邊長30mm的等腰直角三角形，再用手提混凝土磨光機將棱角抹掉，磨成R=30的圓角。
　　 4 ）柱子南北側緊固扁鋼安裝
　　扁鐵安裝在柱子中心，扁鐵用Ф10的膨脹螺絲穿入扁鋼上的孔再焊平。固定點間距為500mm。
　　 4 ）繞絲
　　從下往上纏繞，間距按設計要求控制在20mm左右。先按照06SG311-1 3-30頁要求制作安裝40*4扁鋼箍，并將繞絲下端頭焊在扁鋼上，空隙內用環氧樹脂灌滿。再逐漸往上纏繞鋼絲。鋼絲邊纏邊拉緊、排勻間距后用鐵錘敲擊鋼絲，使其緊貼柱子表面，立即將鋼絲與扁鋼間用電焊點焊，避免鋼絲松動下滑。最后在梁底處用扁鋼箍壓鋼絲頭，并用環氧樹脂封閉。
　　 5 ）分段支模
　　支模前先用壓縮空氣將柱子表面清理干凈。整個柱子分三段支模。窗臺以下為第一段、窗臺以上1.8米高均分成兩段。支模之前必須由監理對鋼絲及其壓頭進行隱蔽驗收合格。支模的關鍵有以下幾點：一是從鋼絲最小保護層和CGM-2J灌漿料有效加固厚度出發，除與填充墻連接外，柱子外側灌漿料加固厚度必須控制在30?35mm之間。二是模板接縫用膠帶密封，避免漏漿。三是按墻面普通抹灰的垂直度（4mm）、平整度（4mm）控制各段模板的垂直度和表面平整度，盡量減少柱子粉刷層厚度。模板加固詳見圖2、圖3
　　
　　
　　 6 ）灌漿
　　考慮所灌漿部位是柱子加固和所加固柱子與填充墻之間空隙的填充，本工程選用CGM-2J型灌漿料。因每次灌漿料較少，故采用人工攪拌，但攪拌時間不得少于5分鐘，保證攪拌均勻。施工中必須控制每次攪拌量在40分鐘內用完。灌漿之前必須將模板和原有混凝土表面充分濕潤。由于柱子四周加固厚度只有30-35mm寬（與填充墻連接處除外），因此漿料入模必須用特制細管漏斗。下部兩層采用四周分層灌漿，最上面一段緊靠梁板，只能從柱子外側入漿。灌漿過程中適當敲擊模板，確保灌漿密實。每次灌漿時現場制作100*100*100的抗壓試塊，并按相關規定養護、送檢。
　　 7 ）拆模與養護
　　由于灌漿施工時的日最低氣溫在15度以上，因此確定灌漿施工24小時后就拆模，拆模后灑水濕潤養護7天。
　　 8 ）驗收
　　兩根柱子養護7天后，抗壓試塊壓出7天強度就達到47.2Mpa 。據此結果報設計、施工監理、當地質檢站聯合驗收，一致認為達到了預期的效果。加固后的柱子垂直、平整度均小于4mm，小于規范允許偏差。
　　 5、實施效果
　　 1）實施方案科學合理，拆除工程量少、工期短、對學校正常教學沒有造成影響。
　　 2）通過本方案的實施不僅增強了柱子位移延性，提高了抗震效果，而且也提高了柱子承載能力。柱子斷面尺寸的微量擴大（每邊擴大30mm），通過裝飾層的調整，對立面效果影響不大（柱子內外側凸出墻面20mm），基本上達到了建設單位“既不影響美觀，又不影響使用空間”的要求。
　　 6、結束語
　　在建工程結構施工受施工隊伍素質、原材料質量波動、施工過程質量控制缺陷等因素作用，混凝土強度過低而加固現象時有發生，結構加固具體方案的設計尤為重要。加固方案的成功與否，既要保證結構實體質量滿足設計要求，又要滿足總工期、建設方滿意度、施工成本等各方面的綜合要求。
　　該加固方案的成功實施，給施工單位最大的啟示就是要以加固設計文件、國家現行規范、規程、標準為準則，充分考慮建設單位要求，從加固部位、加固數量、加固目的、施工環境和加固成本等方面綜合分析、優化施工方案。只有這樣才能優質、安全、經濟地處理在建工程鋼筋混凝土結構的質量缺陷。

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