秦皇島港港區(qū)早期建筑加固改造方法淺析

卜大偉

（河北港口集團(tuán)有限公司，河北，秦皇島， 066000）

0 引言

建筑在自然環(huán)境和使用環(huán)境雙重作用下，由于損害積聚、建筑原材功能退化、不良使用損害以及設(shè)計和施工中的質(zhì)量瑕疵等原因，通常會致使結(jié)構(gòu)承載能力減弱，可靠度降低。采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和措施進(jìn)行加固改造，阻止結(jié)構(gòu)損害程度的進(jìn)一步擴大，有利于延長建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，提升建筑對不利因素的抵抗能力，減少因建筑使用過程中產(chǎn)生的各種事故對居民生命健康和財產(chǎn)造成的損失?；诖?，以秦皇島港港區(qū)早期建筑為例，進(jìn)行加固改造方法的研究。本文根據(jù)秦皇島港港區(qū)早期建筑結(jié)構(gòu)形式及存在的問題，分析對該地區(qū)建筑結(jié)構(gòu)加固改造的意義，介紹已經(jīng)用于實踐的常用方法，可以達(dá)到總結(jié)經(jīng)驗以資參考的作用。

1 秦皇島港港區(qū)早期建筑加固改造的意義

秦皇島港歷史悠久，早期建筑結(jié)構(gòu)形式多為磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)，如西港花園內(nèi)部分庫房和建筑物?，F(xiàn)存建筑多為20世紀(jì)80、90年代建造，多為磚混結(jié)構(gòu)，受當(dāng)時經(jīng)濟水平、技術(shù)水平、規(guī)范制度等方面制約，建筑物建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，抗震等級低（1980年前的建筑普遍沒有抗震設(shè)防），存在不同程度的安全隱患。部分建筑物和構(gòu)造物經(jīng)房屋鑒定機構(gòu)檢測，結(jié)合現(xiàn)場梁板柱等受力構(gòu)件取樣檢測和承載能力驗算結(jié)果，依據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定評級為Cu級。對Cu級建筑以科學(xué)的方法“把脈治病”，進(jìn)行維修和加固，不僅能保證建筑使用功能，改善建筑質(zhì)量，還能延長建筑使用壽命，節(jié)約資源，是踐行綠色低碳發(fā)展理念的體現(xiàn)。

2 秦皇島港港區(qū)早期建筑加固改造常用方法

根據(jù)近5年（2017年-2021年）主持和參與過的秦皇島港區(qū)建筑加固維修項目，結(jié)合相關(guān)研究人員對該地區(qū)建筑改造加固方法的研究成果，將秦皇島港港區(qū)建筑加固改造方法進(jìn)行匯總，如表1所示。

表1 秦皇島港港區(qū)建筑加固改造方法統(tǒng)計

2.1 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固技術(shù)是指通過在原受力構(gòu)件上膠粘鋼板增強受力構(gòu)件自身的強度、剛度等性能，從而增強加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體承載能力。粘貼鋼板加固法具有施工工藝簡單，施工作業(yè)周期短，作業(yè)面小，人工消耗量少，施工成本經(jīng)濟等優(yōu)點。另外，鋼板固定于加固對象表面，不影響結(jié)構(gòu)外形，增強構(gòu)件抗彎剛度的同時還能降低結(jié)構(gòu)整體撓度，使結(jié)構(gòu)均衡受力，加固效果好。但是，該加固技術(shù)質(zhì)量與采用的膠粘劑品質(zhì)和作業(yè)人員施工水平息息相關(guān)，作業(yè)過程中嚴(yán)格把關(guān)原材質(zhì)量和工程施工質(zhì)量尤為重要。粘貼鋼板加固法不能夠進(jìn)行素混凝土結(jié)構(gòu)加固，原構(gòu)件混凝土強度需達(dá)到C15以上[1]。

施工作業(yè)前，采取技術(shù)措施將受力構(gòu)件表面活荷載移除。進(jìn)行加固的過程中，應(yīng)當(dāng)保證受力構(gòu)件后期所處的環(huán)境溫度及相對濕度不能過高，溫度過高及相對濕度過大會極大地影響建筑結(jié)構(gòu)膠性能，促進(jìn)其老化。一般而言環(huán)境溫度不得超過60℃，相對濕度不得大于70%，否則需采取對應(yīng)的預(yù)防措施并選擇具備相應(yīng)性能的粘結(jié)劑，從而最大程度地提升構(gòu)件整體的加固效果。采用粘貼鋼板法多應(yīng)用于港區(qū)加固建筑結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件。

2.2 貼碳纖維加固法

貼碳纖維加固法是指運用膠粘劑將碳纖維增強聚合物粘附于構(gòu)件的表面，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)抗震性能增強的目標(biāo)。碳纖維增強聚合物（CFRP)屬于高強度的新型復(fù)合材料之一，具有強度高、質(zhì)量輕以及耐腐蝕性強等優(yōu)勢，應(yīng)用范圍較廣[2]。

碳纖維材料加固法屬于新興的有效加固修復(fù)方法之一，由于碳纖維材料本身具有優(yōu)異的物理性能，因此較其他方法具有較多的應(yīng)用優(yōu)勢：第一，運用這種材料具有較好的耐腐蝕性及耐久性，能夠適用于各類型的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用壽命[3]；第二，運用碳纖維材料加固法加固效果明顯，增強強度高，可以大幅提升構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的承載力，改善受力性能；第三，貼碳纖維加固法能夠使纖維材料與受力構(gòu)件粘結(jié)為整體，共同受力，提高結(jié)構(gòu)抗倒塌性及抗震性；第四，碳纖維加固在幾乎沒有增加梁、板截面積大小和重量的基礎(chǔ)上，提升建筑物結(jié)構(gòu)安全使用性能，總體社會效益和經(jīng)濟效益均較強。

但是，貼碳纖維加固法對膠粘劑材料選擇要求較高，對施工人員素質(zhì)要求高，為了最大化的滿足加固要求，得到預(yù)期效果，必須尤為注意施工過程的質(zhì)量控制。貼碳纖維加固法在港區(qū)板類結(jié)構(gòu)構(gòu)件和橋梁結(jié)構(gòu)板類構(gòu)件應(yīng)用較多，端部采用錨固措施，能夠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、構(gòu)造柱基礎(chǔ)上或梁體加大截面，增加原構(gòu)件的受力鋼筋，同時在外側(cè)重新澆注混凝土（或者高強混凝土灌漿料）以增加構(gòu)件的截面尺寸，達(dá)到提高承載力的目的。如在原有的鋼筋混凝土柱的周邊，布設(shè)受力鋼筋和箍筋，按照相關(guān)規(guī)范圖集要求設(shè)置混凝土鍵，澆注鋼筋混凝土，從而新舊鋼筋混凝土形成整體。

施工過程中，可優(yōu)先考慮在建筑物室外進(jìn)行構(gòu)件加固，避免對室內(nèi)空間的占用，充分保證原房間的使用面積。當(dāng)然，對因各種因素?zé)o法進(jìn)行室外實施或原建筑物外立面不能改變的條件下，可在室內(nèi)進(jìn)行維修加固。該加固方法在港區(qū)建筑物基礎(chǔ)、梁、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件中應(yīng)用較多。

2.4 增設(shè)鋼拉桿加固法

針對港區(qū)部分建筑物未增設(shè)圈梁情況，增設(shè)鋼拉桿是多層磚混住宅抗震加固中常采用的一種方法,其作用主要有以下三點：第一,增強墻體的聯(lián)接,使內(nèi)外墻整體性連接更為牢固，能夠有效避免建筑因外力作用和自身基礎(chǔ)不均勻沉降帶來的內(nèi)外墻體開裂問題；第二,加強樓板平面內(nèi)的水平剛度與抗彎剛度,減少樓板在水平方向的彎曲,增加樓板和建筑物的整體性，提高房屋建筑物的抗震性能，增設(shè)的剛拉桿宜在同一層樓面、屋面頂部的平面內(nèi)閉合；第三，針對室內(nèi)無法添加圈梁時，設(shè)置縱橫向閉合鋼拉桿可有效提升房屋抗震性能，提高房屋建筑物的強度、剛度和穩(wěn)定性。鋼拉桿端部需加設(shè)鋼墊板，以此增加拉桿和墻體的接觸面積，減少拉桿對墻體的局部應(yīng)力集中破壞，有效保護(hù)墻體構(gòu)件。同時鋼拉桿還需進(jìn)行防腐處理，保障鋼拉桿的使用壽命。

2.5 墻體加固法

在加固墻體的一側(cè)或兩側(cè)采用水泥砂漿面層、鋼筋網(wǎng)砂漿面層或現(xiàn)澆鋼筋混凝土方式提高墻體的承載能力[4-5]。針對各墻體現(xiàn)狀及所需加固的強度，承載力由小到大分別為水泥砂漿面層加固法、鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固法和現(xiàn)澆鋼筋混凝土加固法[6]。該加固施工方法簡單，成本較低，是目前使用較廣泛的加固墻體方法。在港區(qū)室內(nèi)外墻體加固中多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土方式，板豎向鋼筋直徑為12mm,分布鋼筋直徑為10mm,鋼筋縱橫間距均為200mm,加固墻體厚度為60mm。

2.6 裂縫修復(fù)

港區(qū)老房屋建筑物和部分構(gòu)筑物主要存在墻體開裂、伸縮縫滲漏、不規(guī)則裂縫滲漏等現(xiàn)象。X公司對翻控區(qū)消防通道進(jìn)行了維修，在此對其施工措施進(jìn)行總結(jié)，以資參考。

2.6.1 案例描述

因該消防通道是重要通道路線，建設(shè)時間比較長，伸縮縫、裂縫處漏水嚴(yán)重，雨季時期積水嚴(yán)重，嚴(yán)重阻礙車輛通行，導(dǎo)致人員、車輛不能通行，嚴(yán)重阻礙生產(chǎn)任務(wù)。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)消防通道框構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)滲漏情況，缺陷分別表現(xiàn)為伸縮縫滲漏、不規(guī)則裂縫滲漏。為解決消防通道安全隱患最終形成伸縮縫修復(fù)方案、裂縫修復(fù)方案。

2.6.2 伸縮縫修復(fù)

伸縮縫加固處理方法主要是在伸縮縫中埋止水帶至迎水面范圍內(nèi)灌注國產(chǎn)丙烯酸鹽和表面非固化密封。該方法為延著伸縮縫兩側(cè)，打斜孔至中埋止水帶至背水面區(qū)域，灌注國產(chǎn)丙烯酸鹽灌漿材料。該方法的核心作用是把中埋止水帶至伸縮縫迎水面之間的空腔填滿，形成密閉空間，阻斷滲水通道。

具體施工工藝如下：

首先，在距伸縮縫兩側(cè)40cm之間布孔，孔與孔間距為1m；斜向下打孔(打孔角度為45°，使鉆孔在不破壞止水帶的情況下打到橡膠止水帶以下)；在打好的孔上安裝止水針頭，每相鄰兩個先安裝一個止水針頭另一個當(dāng)觀察孔；在止水帶與墊層之間注丙烯酸鹽漿液，觀察注漿情況，注漿壓力控制在0.2MPa，使結(jié)構(gòu)背后有水的空洞、孔隙全部密實；其中觀察孔如果出漿就按上止水針頭，然后再觀察壓力表直到恒定為0.2MPa，使用堵漏劑封閉針孔。

其次，進(jìn)行表面非固化密封。開槽清除原有縫內(nèi)木板，深度5cm，使用高強砂漿修補伸縮縫兩側(cè)30cm范圍缺陷使基面平整，打磨清理基面，使混凝土基面及縫內(nèi)干燥清潔。在清理出的縫內(nèi)填入高彈聚氨酯密封膠材料至平面，密封膠干燥后采用滾筒滾涂或毛刷涂刷施工聚脲專業(yè)底漆，施工厚度控制在1mm左右，底漆涂刷后8~48h內(nèi)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，應(yīng)及時將8cm寬網(wǎng)格布覆蓋在伸縮縫縫面并嵌入涂層內(nèi)，用刮板抹平，第一遍涂刮4h左右（不超過24h），涂刮第二遍，總厚度在1.5~2mm，完成效果見圖1。

圖1 施工完成圖

伸縮縫修復(fù)施工中需注意以下要點：

（1）打孔時一定要注意孔與縫的間距保持在30～35cm之間，打孔角度控制在45°~55°之間，以免破壞原止水帶；

（2）使用注漿機時，要時刻注意注漿壓力，壓力應(yīng)≤0.2MPa，以免損傷混凝土結(jié)構(gòu)；

（3）注漿時一定要確保漿液灌滿，檢查標(biāo)準(zhǔn)已注漿壓力表和現(xiàn)場留的觀察孔為準(zhǔn)，既要在留的觀察孔看到漿液流出，灌滿后要壓力表穩(wěn)壓在0.2MPa，保持5min即為灌滿。

2.6.3 裂縫修復(fù)

裂縫修復(fù)施工的流程如下：

（1）打磨：使用角磨機沿裂縫打磨20cm寬范圍，然后劃線確定注漿孔位；

（2）打孔：沿裂縫兩側(cè)15cm、呈60度角、間隔20cm打斜孔，孔深35cm，確保穿縫；

（3）安裝：在打孔位置安裝止水針頭；

（4）封縫：用封縫堵漏劑封閉縫面；

（5）注漿：按材料配比要求配置灌漿料，一次不易配置過多，水平縫自一端向另一端，豎直縫自下而上高壓注漿環(huán)氧樹脂，壓力不超過0.3MPa，以縫面出漿或者壓力恒定在0.2MPa5min視為灌漿結(jié)束，移至下一個灌漿孔依次灌漿；

（6）清理：待漿液固化后打磨，凈水沖洗清潔基面；

（7）封閉：表面20cm范圍在干凈潮濕狀態(tài)下涂刷XYPEX(賽柏斯)濃縮劑漿料兩邊，厚度1.5mm：

（8）養(yǎng)護(hù)：凈水霧狀噴淋養(yǎng)護(hù)3d。

裂縫修復(fù)作業(yè)完成效果見圖2。

圖2 裂縫修復(fù)完成效果

3 結(jié)束語

綜上所述，文中采用的6種建筑加固改造方法主要為近5年來秦皇島港港區(qū)用加固改造方法。隨著時間的推移，越來越多的建筑物和構(gòu)筑物在使用過程中會出現(xiàn)缺陷，通過采用更為先進(jìn)的新材料和新的施工工藝對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修加固和合理改造，減少大拆大建，用較低的成本提升建筑物和構(gòu)筑物的使用功能，延長其壽命周期，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，值得大力推廣。