多層廠房結(jié)構(gòu)綜合加固技術(shù)

哈爾濱市某廠總裝車間，建筑面積3716.71m2，長102m，寬16.20m，2層（局部3層）。二、三層間設(shè)沉降縫一道，三層屋面板標高12.30m，二層為內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，三層為混合結(jié)構(gòu)，承重外墻厚49cm，內(nèi)墻厚24cm，毛石條基，設(shè)有基礎(chǔ)圈梁。竣工不久發(fā)現(xiàn)三層12~20軸間的36.54m區(qū)段內(nèi)承重墻體嚴重裂縫、窗間墻開裂錯位、墻體傾斜、梁板及樓梯開裂并傾斜、外墻鋼窗變形、圈梁裂縫，已不能安全使用，須及時加固處理。

結(jié)構(gòu)加固前狀況

承重墻體裂縫。內(nèi)外墻體裂縫264道，裂縫寬度1~28mm，裂縫長度600~2800mm，均為45斜裂縫。6個承重窗間墻（厚49cm）裂縫，其中2個窗間墻裂透失穩(wěn)。

內(nèi)外墻各l處 傾斜，墻體沿裂縫方向錯位20~30mm。

梁板、樓梯、圈梁共有裂縫41道，裂縫寬度0.1~0.3mm。

樓板傾斜，傾斜后高差120mm，由于樓板傾斜，大部分內(nèi)門不能開關(guān)。

外側(cè)鋼窗變形后成為平行四邊形，窗戶不能開啟。

底層室內(nèi)水泥地面下沉，室外散水坡下沉塌陷。

經(jīng)基礎(chǔ)開挖后詳細觀察，地基持力層下陷，嚴重處基礎(chǔ)懸空，其下出現(xiàn)距離基底148cm的坑穴。 該區(qū)段建筑處于危險狀態(tài)，廠方已作出拆除重建的決定。

產(chǎn)生問題的原因

經(jīng)全面調(diào)查，該廠房12~20軸區(qū)間內(nèi)有一丁字形防空通道，通道頂標高距自然地面9m，在離12~20軸外墻3m附近有一防空洞入口，由于整個建筑物坐落在地勢最低洼處，雨后地表水聚集流入防空洞內(nèi)，其土質(zhì)具有濕陷性，長期受水浸后逐層塌落而沉陷，致使上部結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞。- 補強加固措施

廠房的補強加固共分兩部分，基礎(chǔ)部分采用鋼筋混凝土灌注樁加承臺梁的方法，并采用了石灰擠密樁進行地基加固。上部結(jié)構(gòu)的補強加固是在基礎(chǔ)部分加固10個月后，確認基礎(chǔ)沉降基本穩(wěn)定的情況下進行的，為加強結(jié)構(gòu)的整體性，采用了拉桿加固法；開裂失穩(wěn)的窗間墻則采用先包后灌加固法；混凝土構(gòu)件裂縫、墻體裂縫采用化學(xué)灌漿補強法；最后進行側(cè)窗整形、樓板提升找平及重新裝修。為減少經(jīng)濟損失，加固工作是在不停產(chǎn)的情況下進行的，現(xiàn)就上部結(jié)構(gòu)綜合加固法作一簡要介紹。

9-20-3-1拉桿加固

為加強結(jié)構(gòu)的整體性，在廠房的12~17軸，沿橫墻在每層樓板面層標高處設(shè)置φ20預(yù)應(yīng)力拉桿（圖9-20-1），螺桿為φ22（d=22mm螺母），采用千斤頂施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力拉桿穿墻鉆孔必須使用沖擊鉆，禁止人工鑿孔，拉桿墊板采用∟75×10角鋼，以使拉桿與墻體共同工作。， 9-20-3-2鋼筋混凝土短梁加固

承重磚墻裂縫寬度超過5mm以上，或開裂后錯位的墻體，在進行樓面支頂后，采用鋼筋混凝土短梁進行加固。即每隔50cm，以裂縫處為中點向兩邊各延伸50~75cm，將高50cm范圍內(nèi)的墻體拆除，配主筋4￠12，箍筋￠6@200，支模后，灌注C15號混凝土，搗制混凝土短梁，見圖9-20-2。 9-20-3-3化學(xué)灌漿補強加固

對混凝土構(gòu)件（樓板、圈梁、樓梯）裂縫及承重磚砌體裂縫寬度大于0.1mm、小于0.5mm的墻體，采用建筑結(jié)構(gòu)化學(xué)灌漿法進行補強，該方法是將一定的化學(xué)灌漿材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入縫隙內(nèi)，使其充分擴散，經(jīng)凝結(jié)固化，達到補強目的。

環(huán)氧樹脂具有強度高，粘結(jié)力強，收縮小，化學(xué)穩(wěn)定性好，可在室溫條件下固化等優(yōu)點。采用環(huán)氧樹脂作為建筑結(jié)構(gòu)灌漿材料進行補強，可以收到下列技術(shù)經(jīng)濟效果：能有效地恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性，而且具有封閉防滲作用，補強后結(jié)構(gòu)外觀好；補強時一般不需要停產(chǎn)，不影響建筑物的正常使

用；與其他方法相比施工簡便，速度快，能使建筑物很快恢復(fù)使用，可用這種加固方法修復(fù)其他方法很難處理的混凝土裂縫，施工費用低，綜合經(jīng)濟效果好。

化學(xué)灌漿補強中采用的灌漿材料由下列多種材料配制而成。

1.主劑。以環(huán)氧樹脂作主劑，采用雙酸A型環(huán)氧樹脂，它是由環(huán)氧氯丙燒與雙酚A在苛性鈉作用下縮聚而成的。平均分子量為300~700，軟化點小于50℃，為瓏泊色或淡黃色的粘稠液體。雙酸A型環(huán)氧樹脂的主要性能：

（1）粘結(jié)力強。環(huán)氧樹脂分子中所含的極性基團，容易使其分子與和它接觸的界面產(chǎn)生極性相互作用，使它具有獨特的粘結(jié)能力。

（2）穩(wěn)定性高。環(huán)氧樹脂在未固化前是熱塑性的，受空氣、光、熱等影響較小，穩(wěn)定性好。

（3）收縮小。因其在液態(tài)時就有高度締合，固化過程中沒有副產(chǎn)物生成，所以固化收縮小。

（4）化學(xué)穩(wěn)定性好。固化后的環(huán)氧樹脂有穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，可耐侵蝕。

（5）電絕緣性及物理力學(xué)性能優(yōu)良。常用的國產(chǎn)環(huán)氧樹脂有E51（618號）、E44（6101號）、E42（634號）、E33、E28等。

2.固化劑。固化劑是一種使未固化的環(huán)氧樹脂呈熱塑性的線結(jié)構(gòu)進行交聯(lián)固化反應(yīng)的化學(xué)摻劑。固化劑的種類很多，常用的多為多元胺類。胺類固化劑的特征是在常溫下使環(huán)氧樹脂凝結(jié)、固化，反應(yīng)時放出熱量多，放出來的熱量能加速環(huán)氧樹脂的固化。胺類固化劑的用量可按下式計算：

胺類固化劑用量（g/100g樹脂）

常用的胺類固化劑有乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等。

3.稀釋劑。稀釋劑主要用來降低環(huán)氧材料的粘度，使之在灌漿時有很好的可灌性，粘結(jié)時有較好的浸潤力。稀釋劑的另外一個作用是控制環(huán)氧樹脂與固化劑的反應(yīng)熱，延長使用時間，可以增加較多的填充料而降低成本。稀釋劑分活性稀釋劑和非活性稀釋劑兩種，該工程結(jié)構(gòu)化學(xué)灌漿補強中采用非活性稀釋劑。非活性稀釋劑不參與環(huán)氧材料固化過程中的反應(yīng)。常用非活性稀釋劑有丙酮、甲苯、二甲苯等。

4.增塑劑。加入增塑劑的目的，主要是減少環(huán)氧樹脂硬化后的脆性，由于加入增塑劑，可降低大分子之間的相互作用力，提高材料的韌性、抗沖擊強度和耐寒性能，同時還有降低反應(yīng)放熱溫度和延長使用時間的作用，但抗拉強度、彈性模量、軟化點都相應(yīng)降低。增

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塑劑分活性增塑劑與非活性增塑劑兩種，該工程結(jié)構(gòu)化學(xué)灌漿補強中采用非活性增塑劑。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯等。

5.填料。環(huán)氧材料中加填料，可使固化物的一些性能得到改善，如降低熱膨脹系數(shù)、收縮率、放熱溫度，提高粘度，抗沖擊性能等。同時還可以減少環(huán)氧樹脂用量，降低成本。常用的填料有石棉纖維砂、石英粉、瓷粉、小石子等。

6.反應(yīng)促進劑。由于粘結(jié)工藝要求盡快結(jié)束固化反應(yīng)，以縮短操作時間，因此，在配制漿液時需要添加各種促進劑，加速固化劑與環(huán)氧基的反應(yīng)。常用胺類固化劑的促進劑有苯酚、煤焦油、聚酰胺等。

環(huán)氧樹脂灌漿材料的組成可分為三大類，該工程采用的是非活性稀釋劑體系。設(shè)計了在常溫條件下的環(huán)氧基液配合比組分：環(huán)氧樹脂主劑、增塑劑、稀釋劑、固化劑；環(huán)氧膠泥配合比組分：環(huán)氧樹脂主劑、增塑劑、固化劑、促進劑、吡啶、稀釋劑、水泥；環(huán)氧灌漿漿液配合比組分：環(huán)氧樹脂主劑、增塑劑、釋稀劑、固化劑。經(jīng)試驗漿液凝固后的抗壓強度為63.5MPa，粘結(jié)強度為l.9MPa。

目前國內(nèi)尚無定型的專用化學(xué)灌漿設(shè)備，為此自行設(shè)計加工兩套壓力灌漿罐，并配備空氣壓縮機（國家定型產(chǎn)品）、管道、灌漿嘴、沖擊鉆、天平、配漿器具組成灌漿設(shè)備。這兩套化學(xué)灌漿設(shè)備具有下列性能：可灌滿混凝土構(gòu)件裂縫寬度在0.1mm以上的裂縫；灌漿壓力可達lMPa，一般0.2~0.4MPa即可滿足化學(xué)灌漿的要求；灌漿設(shè)備功能齊全，移動靈活，便于維修保養(yǎng)。

9-20-3-4化學(xué)灌漿一般工藝流程

缺陷調(diào)查→缺陷部位處理→埋設(shè)灌漿嘴→封閉處理→試漏→配漿→灌漿→封口→養(yǎng)護

1.缺陷調(diào)查。對混凝土構(gòu)件及承重磚砌體的裂縫長度、寬度、深度及走向進行調(diào)查并作好記錄。

2.缺陷部位處理。用鋼絲刷等工具將混凝土構(gòu)件裂縫表面及承重磚砌體裂縫部位表面的灰塵、浮渣等污物清除，沿裂縫兩側(cè)2~3cm處涂刷環(huán)氧基液，為封閉處理準備好基底。

3.鉆孔。在裂縫上鉆騎縫孔，以便使灌漿具有較廣的通路，而且能使?jié){液進入裂縫的深部，提高漿液的充盈度，鉆孔孔徑為機0mm，磚砌體裂縫孔距40~60cm（混凝土結(jié)構(gòu)裂縫孔距應(yīng)為30~50cm），鉆孔后應(yīng)用壓縮空氣將孔內(nèi)粉塵與碎屑吹凈。

4.埋設(shè)灌漿嘴。灌漿嘴位置設(shè)在裂縫較寬處及裂縫端，在貫通裂縫上必須兩面交叉設(shè)置，并考慮了一定數(shù)量的排氣孔，灌漿嘴可用普通（I級鋼）圓鋼或塑料制作，用環(huán)氧樹脂膠泥封閉。

5.封閉。用環(huán)氧樹脂膠泥沿裂縫兩側(cè)2~3cm的部位刮平進行封閉處理，特別要注意灌漿嘴周圍的封閉質(zhì)量，確保密封效果。

6.試漏。用環(huán)氧樹脂膠泥封閉1d后，即可進行試漏，試漏前沿封閉部位涂刷一層肥皂水，從灌漿嘴通入壓縮空氣（壓力與灌漿壓力相同）。若封閉不嚴，產(chǎn)生漏氣時肥皂水會起泡。如發(fā)現(xiàn)漏處則可用環(huán)氧樹脂膠泥堵漏。

7.配漿。環(huán)氧樹脂漿液的配制方法是按確定的灌漿配合比，先將環(huán)氧樹脂加熱，使其能較好地與其他外加劑攪拌混合。外加劑的摻加次序是：稀釋劑、增塑劑、促進劑，最后加入固化劑，攪拌必須均勻。漿液配制后最好能予以冷卻，使其反應(yīng)速度緩慢，粘度增長不致太快。

8.灌漿。灌漿前用壓縮空氣將孔道（通過灌漿嘴）吹干凈（達到無水、干凈狀態(tài)），然后進行灌漿。灌漿壓力可控制在0.2~0.4MPa，壓力升高應(yīng)緩慢，防止驟升驟降。以下述三方面為進行終止灌漿的控制條件，即壓力罐上的壓力表穩(wěn)定2min以上；排氣灌漿嘴冒出漿液，從透明壓漿管觀察到漿液停滯。終止灌漿后立即用木楔將灌漿嘴塞嚴。

9.養(yǎng)護。養(yǎng)護溫度以l5~25℃為宜，夏季養(yǎng)護期為2d，冬期（采暖）則需7d以上。養(yǎng)護期間不應(yīng)受沖擊和振動。

灌漿效果檢查。采用壓水試驗，壓力值一般為灌漿壓力的70%~80%，壓水試驗至基本不進水，且不滲漏時，即認為合格。

采用上述化學(xué)灌漿補強方法，共加固處理混凝土構(gòu)件裂縫41條，承重磚砌體裂縫105條，效果良好。其余159條縫寬度小于1mm的裂縫則采用抹刮環(huán)氧樹脂膠泥進行加固處理。

9-20-3-5窗間墻加固

窗間墻的加固采用“先包后灌”的方法。即在窗間墻四角沿墻高設(shè)置4根∟75×10的角鋼，角鋼四周設(shè)￠10@l50mm的套箍，角鋼之間配5￠10縱向鋼筋，并與套箍點焊形成鋼筋網(wǎng)。套箍經(jīng)預(yù)熱后焊接，從而使其冷卻產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。澆水濕潤后抹M10水泥砂漿厚50mm，同時沿裂縫處埋設(shè)灌漿嘴。養(yǎng)護7d后，對窗間墻進行環(huán)氧樹脂壓力灌漿加固，灌漿工藝同前述，見圖9-20-3。