第11章加固與改造

第11章加固與改造

11.1地基基礎(chǔ)加固既有建筑因勘察、設(shè)計(jì)或使用不當(dāng)，因功能改變?cè)黾雍奢d、糾傾、移位、改造、古建筑保護(hù)，以及遭受臨近新建建筑、深基坑開挖、新建地下工程或自然災(zāi)害的影響等，需對(duì)其地基和基礎(chǔ)進(jìn)行加固。托換法是對(duì)既有建筑物的地基和基礎(chǔ)進(jìn)行處理和加固，或在既有建筑物基礎(chǔ)下需要修建地下工程，以及鄰近新建工程而影響既有建筑物的安全等問(wèn)題的處理方法的總稱。11.1.1托換法分類托換法可根據(jù)托換的性質(zhì)、目的、方法等進(jìn)行分類。1、按托換的性質(zhì)可分為：既有建筑物地基設(shè)計(jì)不符合要求；既有建筑物增層、擴(kuò)建或改建；鄰近修建地下工程、新建工程或深基坑開挖等。2、按托換目的可分為：補(bǔ)救性托換、預(yù)防性托換和維持性托換三種。(1)補(bǔ)救性托換是指：既有建筑物基礎(chǔ)下地基土不能滿足承載力和變形要求，或因擬對(duì)既有建筑物進(jìn)行增層改造、擴(kuò)建或改建等而使基礎(chǔ)下地基土不能滿足承載力和變形要求時(shí)，需擴(kuò)大既有建筑物基礎(chǔ)底面積或加深基礎(chǔ)至比較好的持力層上，或需對(duì)地基進(jìn)行處理的托換工程。(2)預(yù)防性托換是指：雖然既有建筑物的地基土能滿足地基承載力和變形要求，但由于在其鄰近要修建較深的新建筑物基礎(chǔ)，包括深基坑開挖和隧道穿越，可能危及既有建筑物的安全使用，用托換技術(shù)對(duì)既有建筑物的地基基礎(chǔ)所采取的預(yù)防性措施。(3)維持性托換是指：在新建的建筑物基礎(chǔ)上預(yù)先設(shè)置可裝設(shè)頂升的措施(如預(yù)留安放千斤頂位置)，以適應(yīng)事后產(chǎn)生不容許出現(xiàn)的地基差異沉降值時(shí)，設(shè)置千斤頂調(diào)整差異沉降。第11章加固與改造

3、按托換方法可分為：樁式托換法、灌漿托換法和基礎(chǔ)加固法三種。(1)樁式托換法所有采用樁的形式進(jìn)行托換的方法都稱為樁式托換法，包括坑式靜壓樁托換、錨桿靜壓樁托換、灌注樁托換和樹根樁托換等。樁式托換適用于軟弱粘性土、松散砂土、飽和黃土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。(2)灌漿托換法灌漿托換法采用氣壓或液壓將各種有機(jī)或無(wú)機(jī)化學(xué)漿液注入土中，使地基固化，起到提高地基土承載力、消除濕陷性或防滲堵漏等作用。根據(jù)灌漿材料的不同，可分為水泥灌漿法、硅化法和堿液法等。灌漿托換法適用于既有建筑物的地基處理。灌漿托換屬于原位處理，施工較為方便，漿料硬化快，加固體強(qiáng)度高，一般可實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)加固。但是，因材料價(jià)格一般較高，一般僅用于淺層加固處理，加固深度通常為3～5m。且宜與其他托換方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，再?zèng)Q定是否采用。(3)基礎(chǔ)加固法采用水泥漿或環(huán)氧樹脂等漿液向基礎(chǔ)中灌漿，或加大基底面積、增大基礎(chǔ)深度使基礎(chǔ)支承在較好的土層上的加固方法，統(tǒng)稱基礎(chǔ)加固法。可分為灌漿法、加大基礎(chǔ)托換法和坑式托換法等。適用于建筑物基礎(chǔ)支承能力不足的既有建筑物的基礎(chǔ)加固。4、按托換時(shí)間可分為：臨時(shí)性托換和永久性托換。11.1.2托換技術(shù)準(zhǔn)備1、資料收集和調(diào)查研究。在制定托換設(shè)計(jì)和施工方案前，一般應(yīng)進(jìn)行周密的調(diào)查研究。主要是調(diào)查損壞的內(nèi)容、范圍和性質(zhì)，同時(shí)還要調(diào)查損壞原因，為確定托換方案提供必要的技術(shù)條件和資料依據(jù)。2、進(jìn)行工程病因分析。為了對(duì)被托換工程制定出具體、經(jīng)濟(jì)、合理、切合實(shí)際的托換技術(shù)方案，應(yīng)對(duì)被托換工程的病因進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析。被托換工程的病因一般可從以下幾方面進(jìn)行分析：第11章加固與改造

(1)地質(zhì)勘察工作方面：基礎(chǔ)是否達(dá)到設(shè)計(jì)持力層，地基承載力是否滿足要求，地基應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)有否未查明的軟弱土層、古河道、古基和古井存在，以及地下水位的改變對(duì)建筑物的影響等；(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面：同一建筑物內(nèi)是否采用了多種不同基礎(chǔ)形式；設(shè)計(jì)采用樁基是否進(jìn)入到設(shè)計(jì)要求的持力層或下部還存在有軟弱的下臥層，或由于穿越新近堆筑的填土層而引起較大負(fù)摩擦力，而設(shè)計(jì)未及考慮；設(shè)計(jì)計(jì)算是否遺漏荷載或忽略了大面積的地面堆載對(duì)鄰近樁基的影響等；(3)施工質(zhì)量方面：地基土是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的土層；地基土是否被擾動(dòng)、被水浸泡而破壞了原土天然結(jié)構(gòu)；沉樁是否未達(dá)到要求的貫人度或持力層，樁身質(zhì)量是否存在缺陷；(4)使用維護(hù)管理方面：建筑物內(nèi)或周圍給排水管道有否破損漏水，或存在工業(yè)廢水使基礎(chǔ)地基受到侵蝕、濕陷；建筑物鄰近是否建造較深建筑物而未作支護(hù)，或在鄰近打樁、或其他各種振動(dòng)的影響；對(duì)既有建筑物進(jìn)行加層或增加設(shè)施、設(shè)備等原因，導(dǎo)致建筑物的較大變形甚至破壞等。3、驗(yàn)算地基和結(jié)構(gòu)的安全度。對(duì)于補(bǔ)救性托換工程，還應(yīng)對(duì)地基和結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的驗(yàn)算，驗(yàn)算項(xiàng)目包括：持力層地基土承載力，軟弱下臥層承載力，地基變形(包括沉降量、沉降差、傾斜和局部?jī)A斜等)；樁基中各樁的荷載、承載力和沉降，樁缺陷數(shù)量及部位；實(shí)際基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)截面承載力、配筋量、剛度、耐久性及由于受侵蝕性水和腐蝕性介質(zhì)影響而受損壞程度；根據(jù)沉降觀測(cè)資料和載荷試驗(yàn)曲線，判斷淺基礎(chǔ)地基可能出現(xiàn)的破壞形態(tài)等。經(jīng)過(guò)上述驗(yàn)算、校核、判斷后，即可明確托換部位及所應(yīng)加強(qiáng)的方面，采取可靠的補(bǔ)救措施。第11章加固與改造

4、制定托換設(shè)計(jì)和施工方案。制定托換設(shè)計(jì)和施工方案是一個(gè)綜合比較的過(guò)程，需經(jīng)過(guò)驗(yàn)算、設(shè)計(jì)、校核、比較等程序。托換設(shè)計(jì)除基礎(chǔ)本身的設(shè)計(jì)內(nèi)容外，還應(yīng)作好支撐系統(tǒng)和施工設(shè)計(jì)，支撐方法分臨時(shí)性支撐和永久性支撐，應(yīng)密切配合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物本身特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工方案制定應(yīng)包括施工程序、機(jī)具設(shè)備選擇、施工方法、施工組織計(jì)劃以及安全技術(shù)措施等，盡可能做到詳盡、完善。選定方案時(shí)應(yīng)考慮托換目的、效果、地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的類型、剛度和強(qiáng)度貯備、支撐系統(tǒng)、施工方法和設(shè)備條件等因素，本著適應(yīng)原結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)特點(diǎn)、滿足地基土承載力和變形要求、支撐系統(tǒng)簡(jiǎn)單、施工技術(shù)可靠、工程費(fèi)用低等原則，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較后確定。5、搞好技術(shù)監(jiān)測(cè)工作。托換時(shí)應(yīng)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)和竣工后的沉降觀測(cè)，并作好工程實(shí)錄。內(nèi)容包括：建筑物沉降、傾斜、位移和裂縫觀測(cè)，地面沉降和裂縫觀測(cè)，托換結(jié)構(gòu)變形觀測(cè)，以及地下水位變化等。通過(guò)監(jiān)測(cè)得到的資料，可用來(lái)指導(dǎo)施工和及時(shí)調(diào)整托換方法，確保被托換建筑物的質(zhì)量和安全。11.1.3托換實(shí)施步驟、特點(diǎn)及適用范圍1、托換的實(shí)施步驟如下：(1)對(duì)需要加固的既有建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固；(2)采取適當(dāng)而穩(wěn)妥的辦法，將既有建筑物基礎(chǔ)的全部或部分支托?。?3)根據(jù)需要，對(duì)既有建筑物地基或基礎(chǔ)進(jìn)行加固；(4)當(dāng)需要在既有建筑物下修建地下構(gòu)筑物時(shí)，在基礎(chǔ)已支托的狀態(tài)下，于原基礎(chǔ)下開挖土方，并進(jìn)行該部分施工；(5)將荷載傳到新建的地下工程上；(6)必要時(shí)，拆除托換結(jié)構(gòu)。第11章加固與改造

第11章加固與改造2、托換法加固地基基礎(chǔ)有如下特點(diǎn)：(1)在既有建筑的基礎(chǔ)下進(jìn)行，施工空間較?。?2)托換范圍往往由小到大，逐步擴(kuò)大。在任何情況下都是一部分被托換后，才能開始另一部分的托換工作；(3)技術(shù)難度較大，費(fèi)用較高、工期較長(zhǎng)；(4)責(zé)任較大；必須精心設(shè)計(jì)和施工，否則會(huì)危及生命和財(cái)產(chǎn)的安全。3、托換法適用于既有建筑物的加固、增層或擴(kuò)建，以及受修建地下工程、新建工程或深基坑開挖影響的既有建筑物的地基處理和基礎(chǔ)加固。根據(jù)既有建筑物的地基基礎(chǔ)情況，可采用一種或幾種托換法進(jìn)行綜合加固處理。11.1.4樁式托換法樁式托換法是所有采用樁的形式進(jìn)行托換的方法的總稱，內(nèi)容十分廣泛，包括坑式靜壓樁、錨桿靜壓樁、灌注樁、樹根樁和打人樁、灰土樁、石灰樁、石灰砂樁等。這里介紹前四種樁式托換。各種樁的單樁承載力可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)樁基載荷試驗(yàn)或按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5007—2002)》的有關(guān)規(guī)定確定。（一）坑式靜壓樁托換坑式靜壓樁托換是利用建筑物上部結(jié)構(gòu)自重作支承反力，采用千斤頂將預(yù)制樁分節(jié)壓入土中的托換方法，如圖11-1所示。坑式靜壓樁托換適用于對(duì)條形基礎(chǔ)的托換加固。壓入樁效率較高，操作較簡(jiǎn)單，但有時(shí)對(duì)周圍主體結(jié)構(gòu)有一定的擾動(dòng)影響?？邮届o壓樁身可采用直徑150～250mm的鋼管樁或邊長(zhǎng)為150～250mm的預(yù)制鋼筋混凝土方樁。每節(jié)樁長(zhǎng)可按托換坑的凈空高度和千斤頂?shù)男谐檀_定。

第11章加固與改造圖11-1坑式靜壓樁托換1—被托換基礎(chǔ)2—千斤頂3—鋼墊板4—傳感器5—鋼管樁或鋼筋混凝土樁6—支撐和擋板

第11章加固與改造（二）錨桿靜壓樁托換錨桿靜壓樁托換，是在被托換的既有建筑物基礎(chǔ)上鑿出壓樁孔，并埋設(shè)錨桿，然后設(shè)置反力架和千斤頂，利用錨桿承受反力將樁從壓樁孔內(nèi)逐段壓入土中的托換方法，如圖11-2所示。錨桿靜壓樁托換施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、移動(dòng)靈活，可在場(chǎng)地和空間狹窄條件下施工。適用于對(duì)既有建筑物和新建建筑物的地基處理和基礎(chǔ)加固，并可在不停產(chǎn)、不搬遷的情況下進(jìn)行工程處理。圖11-2錨桿靜壓樁裝置示意圖1—樁2—壓樁孔3—錨桿4—反力架5—千斤頂6—電動(dòng)葫蘆7—基礎(chǔ)第11章加固與改造（三）灌注樁托換灌注樁托換是利用擱置在灌注樁上的托梁或承臺(tái)支承既有建筑物的柱和墻的托換方法，如圖11-3所示。根據(jù)成孔方式的不同，可分為螺旋鉆孔灌注樁、潛水鉆孔灌注樁和人工挖孔灌注樁等。灌注樁托換適用于具有沉樁設(shè)備所需凈空條件的既有建筑物的托換加固。當(dāng)樁必須穿過(guò)存在障礙物的地層；或被托換建筑物較輕，或上部結(jié)構(gòu)條件較差，不能提供合適的千斤頂反力；或樁必須設(shè)置很深、費(fèi)用很高等情況時(shí)應(yīng)考慮采用灌注樁托換。圖11-3灌注樁托換示意圖a)增設(shè)承臺(tái)b)擴(kuò)大基礎(chǔ)1—被托換原基礎(chǔ)2—承臺(tái)與原柱聯(lián)結(jié)3—灌注樁4—擴(kuò)大基礎(chǔ)部分

第11章加固與改造（四）樹根樁托換樹根樁加固原理是利用鉆探手段在建筑物的基礎(chǔ)上施工豎直向下或向下傾斜的小口徑鉆孔，樁內(nèi)設(shè)置鋼筋籠或鋼筋，并灌注水泥砂漿、細(xì)石混凝土成為樹根樁，樁與基礎(chǔ)澆筑成一體。樹根樁依靠與土層的摩擦力及端承力承擔(dān)上部建筑荷載。在施工期間樹根樁本身不起承擔(dān)上部建筑荷載的作用，只有當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下沉?xí)r，樹根樁受荷載的負(fù)擔(dān)越來(lái)越大，直至建筑物全部荷載轉(zhuǎn)移到樹根上或者建筑物不再發(fā)生下沉?xí)r為止，如圖11-4所示。圖11-4樹根樁托換1—被托換條形基礎(chǔ)2—室內(nèi)地面3—樹根樁

第11章加固與改造11.1.5灌漿托換法（一）水泥灌漿法水泥灌漿法是利用注漿管將水泥漿溶液注入土中，使水泥與土顆粒膠結(jié)起來(lái)以改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)的加固方法。水泥灌漿的特點(diǎn)是能與巖土體結(jié)合形成強(qiáng)度高、滲透性小的結(jié)石體；取材容易，配方簡(jiǎn)單，操作易于掌握；無(wú)環(huán)境污染，價(jià)格便宜等。適用于砂土和碎石土中的滲透灌漿，也適用于粘性土、填土和黃土中的壓密灌漿與劈裂灌漿。水泥漿凝固時(shí)間快，可灌性高，并可準(zhǔn)確控制凝結(jié)時(shí)間。水泥應(yīng)選用普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，其標(biāo)號(hào)不低于32.5。為防止水泥漿被地下水沖失，可在水泥漿中摻入相當(dāng)水泥重量l％～2％的速凝劑。常用的速凝劑有水玻璃和氯化鈣等。（二）硅化法硅化法是利用膠皮管與注漿管將水玻璃(硅酸鈉)溶液與氯化鈣溶液分別輪換注入土中，使土體固化的加固方法。硅化法可分雙液硅化法和單液硅化法等。單液硅化法只采用水玻璃(硅酸鈉)一種溶液，雙液硅化法采用水玻璃(硅酸鈉)和氯化鈣兩種溶液。根據(jù)溶液注入方式，又可分為無(wú)壓力單液硅化法、壓力單液硅化法、壓力雙液硅化法和電動(dòng)雙液硅化法等四種。當(dāng)?shù)鼗翞闈B透系數(shù)為0.1～80.0m/d的粗顆粒土?xí)r，可采用雙液硅化法(水玻璃、氯化鈣)；當(dāng)?shù)鼗翞闈B透系數(shù)為0.1～2.0m/d的濕陷性黃土?xí)r，可采用單液硅化法(水玻璃)；對(duì)自重濕陷性黃土，宜采用無(wú)壓力單液硅化法，以減少施工時(shí)的附加下沉。

第11章加固與改造（三）堿液法堿液法是將一定濃度、溫度的堿液借自重灌入土中后，使顆粒表面活化，在接觸處彼此膠結(jié)成整體，從而提高土的強(qiáng)度的加固方法。堿液法適用于處理既有建筑物的非自重濕陷性黃土地基；對(duì)其他粘性土、素填土及地下水位以下的黃土地基，經(jīng)試驗(yàn)有效時(shí)，也可采用；長(zhǎng)期受酸性污水浸蝕的地基，不宜采用堿液法；當(dāng)土中含水量超過(guò)28％或飽和度超過(guò)75％以及地下水位較高時(shí)，溶液可灌性差，也不宜采用堿液法加固。堿液法設(shè)備簡(jiǎn)單，施工操作容易，加固效果良好，費(fèi)用較硅化法低。堿液分單液(氫氧化鈉溶液)和雙液(氫氧化鈉溶液和氯化鈣溶液)兩種。對(duì)于鈣、鎂離子飽和的粘性土，只用單液加固。氫氧化鈉溶液用濃度大于30％的固體燒堿加水配制，雜質(zhì)含量小于1g/L，碳酸鈣含量不應(yīng)超過(guò)5％；氯化鈣溶液要求雜質(zhì)含量小于lg/L，pH值不小于5.5～6.0。11.1.6基礎(chǔ)加固法（一）灌漿法灌漿法利用水泥漿或環(huán)氧樹脂漿液，通過(guò)注漿管注入基礎(chǔ)中，使?jié){液與顆粒膠結(jié)起來(lái)，提高基礎(chǔ)強(qiáng)度的處理方法。當(dāng)基礎(chǔ)由于機(jī)械損傷、不均勻沉降和凍脹等原因引起開裂或損壞時(shí)，可采用灌漿法加固基礎(chǔ)。灌漿法施工時(shí)可在基礎(chǔ)中鉆孔或打孔。孔徑應(yīng)比注漿管的直徑大2～3mm，在孔內(nèi)放置直徑25mm的注漿管?？拙嗫扇?.5～1.0m,，對(duì)單獨(dú)基礎(chǔ)每邊打孔不應(yīng)少于2個(gè)。灌漿壓力可取0.2～0.6MPa。當(dāng)注漿管提升至地表下1.0～1.5m深度范圍內(nèi)而漿液不再下沉?xí)r，可停止灌漿。灌漿的有效直徑約為0.6～1.2m。施工應(yīng)沿基礎(chǔ)縱向分段進(jìn)行，每段長(zhǎng)度可取2.0～2.5m。

第11章加固與改造（二）加大基礎(chǔ)托換加大基礎(chǔ)托換是采用混凝土套或鋼筋混凝土套加大基礎(chǔ)基底面積，提高基礎(chǔ)承載力的加固方法。當(dāng)既有建筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫或基底面積不足時(shí)，或因?qū)扔薪ㄖ镞M(jìn)行增層改造而使原有基礎(chǔ)面積不足時(shí)，可用混凝土或鋼筋混凝土套進(jìn)行加大基礎(chǔ)托換。通常采用以下幾種方式：（三）坑式托換在許多既有建筑物或改造工程中，由于基礎(chǔ)底面積不足而使地基承載力和變形不滿足要求時(shí)，采用將基礎(chǔ)落在較好的新持力層上加深基礎(chǔ)的方法進(jìn)行加固，以滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的地基承載力和變形要求。當(dāng)?shù)叵滤^高時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的排水和降水措施?？邮酵袚Q也稱墩式托換，是直接在被托換的建筑物基礎(chǔ)下挖坑到新設(shè)計(jì)的持力層，然后從坑底澆筑混凝土到基底的托換加固方法。當(dāng)既有建筑物需要增層或基礎(chǔ)需要加固，而地基不能滿足變形和強(qiáng)度要求時(shí)，可采用坑式托換法，增大基礎(chǔ)的埋置深度，使基礎(chǔ)支承在較好的土層上?？邮酵袚Q法具有施工簡(jiǎn)單易行、費(fèi)用低、托換施工期間建筑物仍可正常使用的特點(diǎn)，但工期較長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生一定的附加沉降。適用于土層易于開挖，且地下水位較低的地質(zhì)條件。一般坑式托換的深度不大，且建筑物的基礎(chǔ)最好是條形基礎(chǔ)。

（四）其他方法當(dāng)對(duì)地基或基礎(chǔ)進(jìn)行局部或單獨(dú)加固不能滿足要求時(shí)，可將原單獨(dú)或條形基礎(chǔ)連成整體式的片筏基礎(chǔ)，或?qū)⒃せA(chǔ)改成具有較大剛度的箱形基礎(chǔ)，也可設(shè)置結(jié)構(gòu)連接體構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)，以增加結(jié)構(gòu)剛度，克服不均勻沉降。如果基礎(chǔ)加套后，地基承載力不夠，可在基礎(chǔ)擴(kuò)大部分底部加設(shè)灰土樁或混凝土灌注樁，以提高地基承載力；或在原樁基承臺(tái)外對(duì)稱設(shè)樁，并在其上面新增一承臺(tái)。11.2.1干法噴射混凝土加固法干法噴射混凝土用于填補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中的孔洞、縫隙、麻面等，和需局部或全部更換已損傷混凝土，也可用于建筑物墻體、柱、梁和大型構(gòu)筑物加固補(bǔ)強(qiáng)。干法噴射混凝土加固方法具有工藝簡(jiǎn)單、施工機(jī)動(dòng)、靈活、高速、高效的特點(diǎn)，有較廣的適應(yīng)性。干法噴射混凝土的工藝原理是利用風(fēng)壓使水泥與骨料反復(fù)撞擊，使混凝土壓密，同時(shí)又采用較小的水灰比，因而它具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的耐久性。干法噴射混凝土施工的環(huán)境溫度應(yīng)不低于5℃。11.2.2錨栓錨固法該法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20～C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固；不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)?？稍?5℃～40℃溫度之間施工。無(wú)膨脹力錨固，對(duì)基材不產(chǎn)生擠壓力，適用于各種基材。通過(guò)合成樹脂砂漿粘合錨桿和孔壁，使錨桿、基材和被錨固對(duì)象形成一個(gè)整體，從而達(dá)到固定構(gòu)件和提高構(gòu)件承載力的效果。如圖11—6所示。第11章加固與改造

第11章加固與改造圖11-6錨栓錨固法11.3結(jié)構(gòu)處理與改造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、構(gòu)造不合理、非正常使用以及一些自然災(zāi)害和偶然事故的影響，常常會(huì)出現(xiàn)鋼筋銹蝕、梁的承載力和耐久性不足等情況。世界各國(guó)每年都要耗巨資用于現(xiàn)有土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)施的加固維修。我國(guó)區(qū)域遼闊，地跨溫?zé)醿蓭?，北部地區(qū)又處于地震多發(fā)地區(qū)，加之一些工程質(zhì)量的不可靠，致使加固維修的問(wèn)題十分突出?；炷两Y(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。

第11章加固與改造11.3.1直接加固法直接加固法是用同種材料來(lái)增大原構(gòu)件的截面面積，并配以適當(dāng)?shù)匿摻?，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的目的。該方法的主要特點(diǎn)是加固效果好，施工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固。其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，增大截面有時(shí)影響建筑物的外觀和使用功能。（一）增大截面加固法增大截面加固法也稱為外包混凝土加固法，可增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，也可用來(lái)修補(bǔ)裂縫等。這種加固方法適用較廣，可加固板、梁、柱、基礎(chǔ)、屋架等，可分為單面、雙面、四周加固等。（二）粘結(jié)外包型鋼加固法粘鋼加固技術(shù)是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。加固機(jī)理是將鋼板采用高性能的環(huán)氧類黏接劑黏結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。該法適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C15時(shí)，不宜采用本法固定。

第11章加固與改造（三）碳纖維布加固法碳纖維加固是一種新興的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用結(jié)構(gòu)膠將碳纖維織物(布)粘貼于構(gòu)件表面，從而達(dá)到提高構(gòu)件承載力的加固方法。其優(yōu)點(diǎn)是高強(qiáng)高效，可充分利用碳纖維材料優(yōu)異的物理力學(xué)性能，利用其高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)來(lái)提高構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，同時(shí)又不增加構(gòu)件的自重及體積，便于施工。碳纖維布加固法適用于梁、板、柱的加固，但需要專門的防火處理，對(duì)施工及粘接膠的性能要求高，造價(jià)稍高。圖11-7碳纖維加固預(yù)制樓板

11.3.2間接加固法（一）預(yù)應(yīng)力加固法預(yù)應(yīng)力加固法是指采用預(yù)應(yīng)力筋對(duì)建筑物的梁或板進(jìn)行加固的方法。該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響。該法適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無(wú)防護(hù)的情況下，不能用于溫度在600℃，以上環(huán)境中，也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。1、施工工藝及操作要點(diǎn)工藝流程：在需加固的受拉區(qū)段外面補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力筋—張拉預(yù)應(yīng)力筋—將預(yù)應(yīng)力筋錨固在梁(板)的端部。（1)預(yù)應(yīng)力筋張拉。加固梁的預(yù)應(yīng)力筋通常裸置于梁體外，所以，預(yù)應(yīng)力筋張拉也是在梁體外進(jìn)行的。張拉的方法常用的有以下幾種：①千斤頂張拉法。這是一種用千斤頂在預(yù)應(yīng)力筋的頂端進(jìn)行張拉并錨固的方法，它適用于元寶筋。對(duì)于直線筋可采用外拉式千斤頂。②橫向收緊法。這是一種橫向張拉預(yù)應(yīng)力的方法，即在加固筋兩端被錨固的情況下，利用扳手和螺栓等簡(jiǎn)易工具，迫使加固筋由直變曲產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，從而在加固筋中建立預(yù)應(yīng)力筋，如圖11-8所示。首先，將加固筋的兩端錨固在原梁上，加固筋可采用彎折的下?lián)问?，撐桿(角鋼或粗鋼筋)撐在兩根加固筋之間；最后在撐桿間設(shè)置u形螺栓，把兩根加固筋橫向收緊拉攏，以產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。第11章加固與改造

第11章加固與改造圖11-8橫向收緊法張拉預(yù)應(yīng)力加固1—原梁2—加固筋3—u形螺栓4—撐桿5—高強(qiáng)度螺栓③豎向張拉法。該法分為人工豎向張拉和千斤頂張拉兩種張拉方法。圖11-9為人工豎向張拉法示意圖。其中圖11-9a所示為豎向收緊張拉示意圖，帶鉤的收緊螺栓在穿過(guò)帶加強(qiáng)肋的鋼板后，被鉤在加固筋上，擰動(dòng)收緊螺栓的螺帽時(shí)，加固筋即向下移動(dòng)，使其由直線變曲或增加曲度，從而建立預(yù)應(yīng)力；圖11-9b所示為豎向頂撐張拉示意圖，其中上鋼板固定在梁底面，下鋼板焊接在加固筋上，當(dāng)擰動(dòng)頂緊螺栓時(shí)，上下鋼板的距離加大，迫使加固筋下移，從而產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力。

第11章加固與改造圖11-9豎向張拉法預(yù)應(yīng)力加固a)豎向收緊張拉b)豎向頂撐張拉1—原梁2—加固筋3—收緊螺栓4—鋼板5—高強(qiáng)螺栓6—頂撐螺栓7—上鋼板8—下鋼板

第11章加固與改造④電熱張拉法。對(duì)加固筋通以低電壓的大電流，使其發(fā)熱伸長(zhǎng)，當(dāng)伸長(zhǎng)值達(dá)到要求后切斷電流，并立即將兩端錨固。加固筋恢復(fù)到常溫并產(chǎn)生收縮變形時(shí)，便在加固筋中產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力。（2)預(yù)應(yīng)力筋錨固。預(yù)應(yīng)力筋錨固主要有以下幾種方法：①u形鋼板錨固。首先將原梁端頭的混凝土保護(hù)層鑿去，并在其上涂以環(huán)氧砂漿；然后把與梁同寬的u形鋼板緊緊卡在環(huán)氧砂漿上；最后將加固筋焊接或錨接在u形鋼板的兩側(cè)。②高強(qiáng)度螺栓摩擦粘結(jié)錨固。在原梁及鋼板上鉆出與高強(qiáng)度螺栓直徑相同的孔；在鋼板和原梁上各涂一層環(huán)氧砂漿或高強(qiáng)度水泥砂漿，用高強(qiáng)度螺栓將鋼板緊緊壓在原梁上，以產(chǎn)生黏結(jié)力和摩擦力；將預(yù)應(yīng)力筋錨固在與鋼板相焊接的凸緣上，或直接焊接在鋼板上；焊接粘結(jié)錨固，把加固筋直接焊接在原鋼筋盈利較小的區(qū)段上并用環(huán)氧砂漿粘結(jié)。③扁擔(dān)式錨固。用環(huán)氧砂漿將鋼板或鋼板托套粘固在原梁的受壓區(qū)，將加固筋固定在鋼板上。④利用原預(yù)埋件錨固。若被加固的梁端有合適的預(yù)埋件，宜將加固筋焊接在預(yù)埋件上，即可達(dá)到錨固的目的。⑤套箍錨固。把用型鋼做成的鋼框嵌套在原梁上，并將預(yù)應(yīng)力筋錨固在鋼框上的一種錨固方法。施工時(shí)，應(yīng)除去鋼框處的混凝土保護(hù)層，并用環(huán)氧砂漿固定鋼框。

2、質(zhì)量控制(1)在安裝前必須對(duì)撐桿事先進(jìn)行調(diào)直校整，撐桿尺寸和安裝位置必須準(zhǔn)確，張拉前應(yīng)對(duì)焊接接頭、螺桿、螺帽質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證撐桿傳力正確可靠，避免張拉過(guò)程中斷裂或滑動(dòng)，造成安全和質(zhì)量事故。(2)采用預(yù)應(yīng)力撐桿加固時(shí)，要注意撐桿末端處角鋼(及其墊板)與混凝土構(gòu)件之間的嵌入深度傳力焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，將撐桿兩端用螺栓臨時(shí)固定，然后用環(huán)氧砂漿或高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行填灌。(3)加固的壓桿肢、連接板、綴板和拉緊螺栓等均應(yīng)涂防銹漆進(jìn)行防腐。（二）增加支承加固法它是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中增設(shè)支點(diǎn)來(lái)減小結(jié)構(gòu)跨度和內(nèi)力或改變其受力狀態(tài)，提高其承載力的一種方法，如圖11-10所示：其優(yōu)點(diǎn)是受力明確，簡(jiǎn)單可靠，適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。其缺點(diǎn)是有時(shí)可能會(huì)給使用空間帶來(lái)一定限制，影響建筑外觀。第11章加固與改造圖11-23增加支承加固法1—原結(jié)構(gòu)2—加固桿件

11.3.3托換技術(shù)結(jié)構(gòu)托換技術(shù)是指對(duì)原有影響建筑使用功能的承重結(jié)構(gòu)采用改變受力體系的方法進(jìn)行的功能改造，目的是獲得更大的理想使用空間。結(jié)構(gòu)托換采用的方法一般為型鋼托換、鋼筋混凝土托換、桁架托換等。采用鋼筋混凝土和桁架托換施工，托換前對(duì)原結(jié)構(gòu)拆除量大，卸荷量較大，施工齡期較長(zhǎng)，難度較大，而且不能充分利用原結(jié)構(gòu)，所以目前常采用型鋼與原結(jié)構(gòu)組合成組合結(jié)構(gòu)來(lái)共同承載，而且采用型鋼托換傳力明確、施工方便、工期短、能充分利用原結(jié)