秦皇島港港區早期建筑加固改造方法淺析

卜大偉

（河北港口集團有限公司，河北，秦皇島， 066000）

0 引言

建筑在自然環境和使用環境雙重作用下，由于損害積聚、建筑原材功能退化、不良使用損害以及設計和施工中的質量瑕疵等原因，通常會致使結構承載能力減弱，可靠度降低。采用適當的技術和措施進行加固改造，阻止結構損害程度的進一步擴大，有利于延長建筑結構的使用壽命，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生的各種事故對居民生命健康和財產造成的損失?；诖?，以秦皇島港港區早期建筑為例，進行加固改造方法的研究。本文根據秦皇島港港區早期建筑結構形式及存在的問題，分析對該地區建筑結構加固改造的意義，介紹已經用于實踐的常用方法，可以達到總結經驗以資參考的作用。

1 秦皇島港港區早期建筑加固改造的意義

秦皇島港歷史悠久，早期建筑結構形式多為磚木結構、磚混結構，如西港花園內部分庫房和建筑物?，F存建筑多為20世紀80、90年代建造，多為磚混結構，受當時經濟水平、技術水平、規范制度等方面制約，建筑物建設標準較低，抗震等級低（1980年前的建筑普遍沒有抗震設防），存在不同程度的安全隱患。部分建筑物和構造物經房屋鑒定機構檢測，結合現場梁板柱等受力構件取樣檢測和承載能力驗算結果，依據《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB50292-2015）上部承重結構安全性鑒定評級為Cu級。對Cu級建筑以科學的方法“把脈治病”，進行維修和加固，不僅能保證建筑使用功能，改善建筑質量，還能延長建筑使用壽命，節約資源，是踐行綠色低碳發展理念的體現。

2 秦皇島港港區早期建筑加固改造常用方法

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

表1 秦皇島港港區建筑加固改造方法統計

2.1 粘貼鋼板加固法

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

施工作業前，采取技術措施將受力構件表面活荷載移除。進行加固的過程中，應當保證受力構件后期所處的環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構膠性能，促進其老化。一般而言環境溫度不得超過60℃，相對濕度不得大于70%，否則需采取對應的預防措施并選擇具備相應性能的粘結劑，從而最大程度地提升構件整體的加固效果。采用粘貼鋼板法多應用于港區加固建筑結構梁構件。

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件的表面，實現整體結構抗震性能增強的目標。碳纖維增強聚合物（CFRP)屬于高強度的新型復合材料之一，具有強度高、質量輕以及耐腐蝕性強等優勢，應用范圍較廣[2]。

碳纖維材料加固法屬于新興的有效加固修復方法之一，由于碳纖維材料本身具有優異的物理性能，因此較其他方法具有較多的應用優勢：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構構件，提高結構構件的使用壽命[3]；第二，運用碳纖維材料加固法加固效果明顯，增強強度高，可以大幅提升構件及結構的承載力，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件粘結為整體，共同受力，提高結構抗倒塌性及抗震性；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上，提升建筑物結構安全使用性能，總體社會效益和經濟效益均較強。

但是，貼碳纖維加固法對膠粘劑材料選擇要求較高，對施工人員素質要求高，為了最大化的滿足加固要求，得到預期效果，必須尤為注意施工過程的質量控制。貼碳纖維加固法在港區板類結構構件和橋梁結構板類構件應用較多，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、構造柱基礎上或梁體加大截面，增加原構件的受力鋼筋，同時在外側重新澆注混凝土（或者高強混凝土灌漿料）以增加構件的截面尺寸，達到提高承載力的目的。如在原有的鋼筋混凝土柱的周邊，布設受力鋼筋和箍筋，按照相關規范圖集要求設置混凝土鍵，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，可優先考慮在建筑物室外進行構件加固，避免對室內空間的占用，充分保證原房間的使用面積。當然，對因各種因素無法進行室外實施或原建筑物外立面不能改變的條件下，可在室內進行維修加固。該加固方法在港區建筑物基礎、梁、柱等結構構件中應用較多。

2.4 增設鋼拉桿加固法

針對港區部分建筑物未增設圈梁情況，增設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,增強墻體的聯接,使內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不均勻沉降帶來的內外墻體開裂問題；第二,加強樓板平面內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，增設的剛拉桿宜在同一層樓面、屋面頂部的平面內閉合；第三，針對室內無法添加圈梁時，設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、剛度和穩定性。鋼拉桿端部需加設鋼墊板，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力集中破壞，有效保護墻體構件。同時鋼拉桿還需進行防腐處理，保障鋼拉桿的使用壽命。

2.5 墻體加固法

在加固墻體的一側或兩側采用水泥砂漿面層、鋼筋網砂漿面層或現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、鋼筋網砂漿面層加固法和現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。在港區室內外墻體加固中多采用現澆鋼筋混凝土方式，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

港區老房屋建筑物和部分構筑物主要存在墻體開裂、伸縮縫滲漏、不規則裂縫滲漏等現象。X公司對翻控區消防通道進行了維修，在此對其施工措施進行總結，以資參考。

2.6.1 案例描述

因該消防通道是重要通道路線，建設時間比較長，伸縮縫、裂縫處漏水嚴重，雨季時期積水嚴重，嚴重阻礙車輛通行，導致人員、車輛不能通行，嚴重阻礙生產任務。經現場踏勘，發現消防通道框構內部出現滲漏情況，缺陷分別表現為伸縮縫滲漏、不規則裂縫滲漏。為解決消防通道安全隱患最終形成伸縮縫修復方案、裂縫修復方案。

2.6.2 伸縮縫修復

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灌注國產丙烯酸鹽和表面非固化密封。該方法為延著伸縮縫兩側，打斜孔至中埋止水帶至背水面區域，灌注國產丙烯酸鹽灌漿材料。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，使結構背后有水的空洞、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，進行表面非固化密封。開槽清除原有縫內木板，深度5cm，使用高強砂漿修補伸縮縫兩側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干燥清潔。在清理出的縫內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底漆，施工厚度控制在1mm左右，底漆涂刷后8~48h內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，應及時將8cm寬網格布覆蓋在伸縮縫縫面并嵌入涂層內，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≤0.2MPa，以免損傷混凝土結構；

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

2.6.3 裂縫修復

裂縫修復施工的流程如下：

（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下涂刷XYPEX(賽柏斯)濃縮劑漿料兩邊，厚度1.5mm：

（8）養護：凈水霧狀噴淋養護3d。

裂縫修復作業完成效果見圖2。

圖2 裂縫修復完成效果

3 結束語

綜上所述，文中采用的6種建筑加固改造方法主要為近5年來秦皇島港港區用加固改造方法。隨著時間的推移，越來越多的建筑物和構筑物在使用過程中會出現缺陷，通過采用更為先進的新材料和新的施工工藝對建筑結構進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筑物的使用功能，延長其壽命周期，具有較高的經濟效益和社會效益，值得大力推廣。