早期西安人防工程抗震加固技术

- 2018-12-25-

  早期西安人防工程大多建于上世纪六七十年代,经过几十年自然老化,出现了结构混凝土面层脱落、开裂,风化露筋、钢筋锈蚀,砌体沉降裂缝、表层脱落等严重病害。特别是“5·l2”汶川大地震发生后,灾区早期人防工程的病害进一步加重——工程裂缝、裂纹数量明显加大,渗漏水处和流量明显增加。这些病害严重影响到工程的战术技术性能,急需进行抗震加固处理。近年来,全国部分城市相继对早期人防工程进行了抗震加固,虽取得一定成效,但并没有完全达到预期的目标。为延长工程使用寿命,提高或保持工程原有的战术技术性能,笔者认为有必要加强早期人防工程抗震加固技术研究。

  病害原因分析

  早期人防工程出现病害的原因主要有以下几点:一是经过几十年的自然老化,混凝土面层风化脱落,形成局部露筋;砌体表层风化脱落,甚至造成局部强度降低。二是潮湿空气不断渗入与混凝土中的主要成分硅酸钙发生水化反应,形成游离钙、硅酸和氢氧根,再与空气中的二氧化碳反应在混凝土表面结晶形成白色硬块,最后形成碱蚀,引起钢筋的锈胀、锈蚀。三是外界环境因素作用,如大地震、地面超荷载作用、工程地质条件和周边建筑环境发生较大变化等,造成工程结构、砌体的沉降、裂纹、裂缝,甚至出现局部坍塌。四是原工程设防标准过低、抗震规范条款变动、地面荷载增加等因素,不能满足新的战术技术要求。

  混凝土结构抗震加固常用方法

  加大截面加固法。该方法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验,适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固,对混凝土结构还可以增加支承加固,但现场施工的湿作业时间长,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

  置换混凝土加固法。该方法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点。该方法适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

  有粘结外包型钢加固法。即湿式外包钢加固法。采用该方法施工简便、现场工作量较小,且建筑物受力可靠,但用钢量较大,适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

  粘贴钢板加固法。该方法采用环氧树脂将钢板粘贴于结构表面,使其紧密粘贴在一起,形成共同应力,适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件。采用该方法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,连接处受力均匀,不会产生应力集中。

  粘贴纤维增强塑料加固法。该方法是对纤维增强塑料施加预应力后,再粘贴到结构表面上。此法除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、耐用、维护费用较低且几乎不增加结构自重等优点,适用于各种受力性质的混凝土结构构件。

  化学锚栓锚固法。该方法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固,不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

  粘碳纤维布加固法。该方法是利用碳纤维布和专用结构胶加固修复混凝土结构,并用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面。其特点是自重轻、高强度、高弹性、耐腐蚀、施工方便、不受构件外形限制。该方法广泛适用于梁、板、柱、墙、桥梁、隧道、竖井及曲面、节点的结构补强及抗震加固。

  钢丝(筋)网水泥砂浆加固法。即以钢丝网或钢筋网和加筋为增强材料,水泥砂浆为基材组成薄层结构。其特点是配筋分散性好和骨料颗粒粒径小,抗裂、抗渗,韧性和耐腐蚀、耐久性能强,可广泛适用于多种结构类型、结构形状及多个结构部位的加固修补。

  西安人防工程与混凝土结构抗震加固配套使用的技术一般有:植筋技术——利用结构胶将钢筋植入混凝土孔内,胶固化后,钢筋与混凝土产生握固力,对混凝土结构进行连接与锚固。裂缝修补技术——根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,还应采用相应的加固措施。混凝土表层密封技术——采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法,对混凝土进行防水、防潮和防裂处理。

  砌体结构加固常用方法

  钢筋混凝土外加层加固法。该方法施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,适用于柱、带壁墙的加固。但现场施工的湿作业时间长,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

  钢筋水泥砂浆外加层加固法。该方法优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者,适用于砌体墙的加固,也可用于壁柱墙两侧穿墙箍筋的封闭。

  增设扶壁柱加固法。该法的优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。

  无粘结外包型钢加固法。该法的优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠,适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固,并需采用类似钢结构的防护措施。

  预应力撑杆加固法。该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠,适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固。

  砌体结构构造性加固与修补方法一般有:增设圈梁加固——当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬茬有明显缺陷,或构筑物的结构整体性较差时,应增设圈梁进行加固。增设梁垫加固——当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。砌体局部拆砌——当局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。砌体裂缝修补——根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。

  早期人防工程抗震加固对策

  口部伪装房的抗震加固。对砖砌体结构房屋的梁,可采用增设圈梁、梁垫;对强度不够的砖柱、带壁墙,采用钢丝(筋)网水泥砂浆、钢筋混凝土外加层或无粘结型钢支撑加固;对钢筋外露的梁柱接头处,采用CGM高强无收缩灌浆料加固。

  砌体通道的抗震加固。对车行道下的通道处,宜采用钢筋混凝土、钢筋网水泥砂浆外加层方法加固,辅以使用CGM高强无收缩灌浆料植筋;人行街道下的通道处,除采用钢筋混凝土外加层加固外,还可采用钢筋混凝土扶壁柱带或无粘结型钢支撑方法加固;一股通道,可采用钢丝网水泥砂浆外加层方法加固。对于损毁的砌体,应局部拆砌;对砌体的裂缝,应视情进行CGM高强无收缩灌浆料和渗漏水处理;对风化严重的砌体面层,应将表而的残缺、破损及风化层部分清除干净,再抹水泥砂浆保护层。

  西安人防工程钢筋混凝土结构的抗震加固。一般可以采用粘贴纤维增强塑料、粘碳纤维布、钢丝(筋)网水泥砂浆等方法加固,也可以用加大截面、置换混凝土、有粘结外包型钢、粘贴钢板的方法加固。对结构的裂缝,可视情况进行CGM高强无收缩灌浆料和渗漏水处理。对风化严重的混凝土面层,则应首先清除结构构件表面的残缺、破损及碳化层部分,达到结构密实部位,而后再抹水泥砂浆保护层。对钢筋外露的结构处,可在清理表层并对外露的钢筋进行防腐处理后,采用CGM高强无收缩灌浆料加固、修复构件残缺部分。

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