第8章 其他加固方法

8其它加固方法8.1置換混凝土加固法8.1.1置換概念圖示為某高層建筑結(jié)構(gòu)底層剪力墻混凝土強(qiáng)度實(shí)測(cè)值分布，設(shè)計(jì)等級(jí)C50。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)上部結(jié)構(gòu)已施工完成6層，且合格。對(duì)住宅建筑而言，增大截面不可取。該如何處理？8.1置換混凝土加固法8.1.1置換概念典型的混凝土澆筑缺陷，應(yīng)當(dāng)采取什么合適的技術(shù)措施？8.1置換混凝土加固法8.1.1置換概念

對(duì)嚴(yán)重的混凝土澆筑缺陷（包括漏漿、蜂窩、麻面、空洞、夾渣（沉渣），或當(dāng)混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重低于設(shè)計(jì)等級(jí)但又不能使用增大截面加固方法時(shí)，可以考慮使用置換法進(jìn)行處理。

所謂置換法，就是清除全部缺陷混凝土，并滿足相關(guān)的技術(shù)規(guī)定，再按規(guī)定工藝要求，以合格新混凝土或其它功能等效的結(jié)構(gòu)材料重新填充，恢復(fù)構(gòu)件性能。8.1置換混凝土加固法8.1.2置換法設(shè)計(jì)規(guī)定（1）適用于承重構(gòu)件受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重偏低或有嚴(yán)重質(zhì)量缺陷的局部加固。（2）應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行支頂，或進(jìn)行必要的應(yīng)力和變形監(jiān)測(cè)。（3）非置換部分的混凝土，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于建造時(shí)規(guī)定的設(shè)計(jì)等級(jí)。（4）界面處理和施工質(zhì)量符合要求時(shí)，結(jié)合面可按整體工作計(jì)算。

8.1置換混凝土加固法8.1.3幾種典型置換情況（1）梁體混凝土置換

8.1置換混凝土加固法8.1.3幾種典型置換情況（2）柱子混凝土置換

8.1置換混凝土加固法8.1.3幾種典型置換情況（3）剪力墻混凝土置換

8.1置換混凝土加固法8.1.4承載力計(jì)算（1）軸心受壓構(gòu)件

8.1置換混凝土加固法8.1.4承載力計(jì)算（2）偏心受壓構(gòu)件

8.1置換混凝土加固法8.1.4承載力計(jì)算（3）受彎構(gòu)件

只考慮受壓區(qū)置換計(jì)算，受拉區(qū)置換無(wú)需計(jì)算。8.1置換混凝土加固法8.1.5構(gòu)造要求（1）置換用混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)。（2）混凝土的置換深度：板不小于40mm；梁柱采用人工澆注時(shí)不小于60mm，噴射混凝土不小于50mm。（3）對(duì)非全長(zhǎng)置換的情況，置換長(zhǎng)度應(yīng)比缺陷區(qū)域向外延伸不小于100mm。（4）缺陷剔除位置應(yīng)沿構(gòu)件整個(gè)側(cè)面寬度或?qū)ΨQ的兩側(cè)，不得僅剔除截面一隅。（5）缺陷剔除區(qū)域邊界必須沿正交的兩個(gè)方向，且其中之一垂直于壓力作用方向。邊界面必須垂直于構(gòu)件表面。

8.1置換混凝土加固法8.1.5構(gòu)造要求

8.1置換混凝土加固法8.1.6置換過(guò)程中的施工安全

置換施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)可能臨時(shí)處于更不利的狀態(tài)，因此置換方案設(shè)計(jì)不只是施工方案設(shè)計(jì)，更主要是對(duì)該狀態(tài)下結(jié)構(gòu)安全的控制設(shè)計(jì)，并對(duì)施工工藝、順序和措施作出明確規(guī)定。

置換設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行以下工作。（1）置換區(qū)受力狀態(tài)的確認(rèn)

處于不同受力狀態(tài)的置換區(qū)，置換操作過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響完全不同，因此需要加以確認(rèn)。

8.1置換混凝土加固法8.1.6置換過(guò)程中的施工安全（2）受拉區(qū)混凝土置換

處于荷載作用下的受拉區(qū)混凝土，當(dāng)需要進(jìn)行置換時(shí)，對(duì)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)安全性影響較小。但當(dāng)受拉區(qū)同時(shí)承擔(dān)較大的剪切力時(shí)，則同樣應(yīng)確保施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全。

轉(zhuǎn)換梁置換邊界缺陷范圍高剪力區(qū)8.1置換混凝土加固法8.1.6置換過(guò)程中的施工安全（3）受壓區(qū)混凝土置換受壓構(gòu)件置換過(guò)程中會(huì)進(jìn)一步損傷本來(lái)就已經(jīng)存在缺陷的構(gòu)件截面，因此置換施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。一般情況下，置換設(shè)計(jì)都必須對(duì)施工過(guò)程中的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)（驗(yàn)算），必要時(shí)應(yīng)提出支撐要求。由于現(xiàn)場(chǎng)支撐架往往與計(jì)算模型之間存在很大差異，設(shè)計(jì)人不應(yīng)過(guò)分依賴支撐系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)論。由于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)通常設(shè)計(jì)荷載尚有很大份額沒(méi)有加載，缺陷構(gòu)件在此期間具有較大的安全裕度，因此建議充分利用缺陷構(gòu)件的既有承載力，分批次進(jìn)行置換，確保安全。

8.1置換混凝土加固法8.1.6置換過(guò)程中的施工安全（3）受壓區(qū)混凝土置換對(duì)受壓構(gòu)件，施工階段承載力驗(yàn)算可以按軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算，采用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及荷載標(biāo)準(zhǔn)值，并且可以不受軸壓比限值規(guī)定但必須滿足穩(wěn)定性要求，并且軸壓力標(biāo)準(zhǔn)值與抗力標(biāo)準(zhǔn)值之比必須小于1.0，即但是，必須強(qiáng)調(diào)的是，如果構(gòu)件形式以及結(jié)構(gòu)布置不能確保缺陷構(gòu)件在置換期間基本處于軸壓狀態(tài)，則應(yīng)按實(shí)際受力特征進(jìn)行驗(yàn)算。

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

錯(cuò)誤的置換方案，邊界條件不符合規(guī)則性要求8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

錯(cuò)誤的置換方案，邊界條件不符合規(guī)則性要求。圖中工人正準(zhǔn)備關(guān)模板。8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

圖中為某高層住宅局部結(jié)構(gòu)平面，1~4號(hào)剪力墻出現(xiàn)嚴(yán)重的沉縮裂縫。受沉縮裂縫的影響，200mm厚度剪力墻完整性受到嚴(yán)重?fù)p害，鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重低于設(shè)計(jì)等級(jí)C55的要求，實(shí)際強(qiáng)度分布在39.0~50.0MPa之間。正式對(duì)沉縮裂縫引起的缺陷進(jìn)行確認(rèn)時(shí)，該樓層之上已經(jīng)上升了4個(gè)樓層。最后實(shí)施的處理方案為，清除1~4號(hào)剪力墻混凝土，采用C60混凝土置換。8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

土建單位未能理解邊界規(guī)則性要求，邊界未事先切槽。8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

已經(jīng)置換完成澆筑的新混凝土和正在置換的缺陷混凝土。8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例規(guī)則性質(zhì)量控制差規(guī)則性質(zhì)量控制較好

8.1置換混凝土加固法8.1.7置換案例

此項(xiàng)目由于整層混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重偏低，發(fā)現(xiàn)時(shí)上部已修建6層，除右側(cè)兩片墻未置換外，其余全部置換。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.1缺陷狀況

鋼筋混凝土樁基工程可能發(fā)生如下各種類型的質(zhì)量缺陷：（1）樁底沉渣

（2）混凝土離析（3）蜂窩與溝槽（4）樁身夾泥與縮頸（5）強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求（6）樁端未達(dá)到規(guī)定的持力層

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.1缺陷狀況

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.1缺陷狀況

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.1缺陷狀況

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.2處理方法分類

目前，對(duì)樁基缺陷的處理方法主要分為兩種：（1）忽略缺陷樁的承載力或降低其承載力，另外再補(bǔ)充樁基；（2）直接對(duì)樁基缺陷進(jìn)行處理。8.2.3樁基缺陷直接處理方法（1）高壓旋噴法

采用高壓旋噴，壓力控制在30~45MPa，可清除樁底沉渣，樁身低強(qiáng)度缺陷（估計(jì)應(yīng)當(dāng)在10MPa以下），蜂窩，夾泥等缺陷。缺陷清除之后，在采用水泥漿填充缺陷空間，形成完整樁體。

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.2處理方法分類8.2.3樁基缺陷直接處理方法（2）高壓注漿法

經(jīng)過(guò)清洗、充分潤(rùn)濕等程序后，如能形成內(nèi)壓條件，可采用高壓注漿方法對(duì)樁體進(jìn)行加固。注漿法的機(jī)理在于對(duì)本身具有強(qiáng)度的松散材料重新膠結(jié)，獲得整體性和強(qiáng)度。所謂本身具有強(qiáng)度的松散材料，包括砂、粗骨料和破碎混凝土等。

高壓注漿法需要設(shè)計(jì)人對(duì)地質(zhì)條件、缺陷類型、施工工藝等有完整的掌握。

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

某工程抗滑樁全部出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，需要進(jìn)行處理

8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

處理前的檢測(cè)結(jié)果8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

處理前的檢測(cè)結(jié)果8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

處理前的檢測(cè)結(jié)果8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

處理前的檢測(cè)結(jié)果8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

處理前的檢測(cè)結(jié)果8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

處理前的檢測(cè)結(jié)果8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例

本工程抗滑樁后為高度很大的巖石滑坡區(qū)，樁距大致為樁寬度的2倍。發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷后，存在3種處理選項(xiàng)：（1）全部清除原有缺陷樁，按原設(shè)計(jì)重新施工；（2）在缺陷樁之間重新開(kāi)挖施工新樁；（3）直接對(duì)缺陷樁進(jìn)行處理。

第（1）、（2）方案都存在造價(jià)高昂的問(wèn)題，重新施工造價(jià)大致在300萬(wàn)元；第（2）方案施工期間存在嚴(yán)重安全隱患，不考慮缺陷樁的作用，新開(kāi)挖會(huì)形成完全的臨空面。最終決定直接對(duì)缺陷樁進(jìn)行加固。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例樁體截面較大，因此設(shè)置4個(gè)注漿孔，4個(gè)檢測(cè)孔8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例處理后的檢測(cè)結(jié)果，不僅完全恢復(fù)樁身完整性，抗壓強(qiáng)度分布在25~45MPa之間。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例處理后的檢測(cè)結(jié)果，不僅完全恢復(fù)樁身完整性，抗壓強(qiáng)度分布在25~45MPa之間。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例處理后的檢測(cè)結(jié)果，不僅完全恢復(fù)樁身完整性，抗壓強(qiáng)度分布在25~45MPa之間。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例處理后的檢測(cè)結(jié)果，不僅完全恢復(fù)樁身完整性，抗壓強(qiáng)度分布在25~45MPa之間。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例處理后的檢測(cè)結(jié)果，不僅完全恢復(fù)樁身完整性，抗壓強(qiáng)度分布在25~45MPa之間。8.2樁基工程高壓注漿與旋噴加固法8.2.3加固案例處理后的檢測(cè)結(jié)果，不僅完全恢復(fù)樁身完整性，抗壓強(qiáng)度分布在25~45MPa之間。8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.1直接剪切型錨栓概念的提出

與增大截面法、FRP加固法等相比，外置鋼板加固具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）干作業(yè)，基本上不增大構(gòu)件截面，從而優(yōu)于增大截面法；（2）

新增受拉材料截面面積大，對(duì)構(gòu)件剛度提高明顯，從而由于FRP加固法。

外置鋼板加固的關(guān)鍵技術(shù)在于如何使鋼板與混凝土形成最有效的協(xié)同工作機(jī)制，解決承載力發(fā)揮、延性發(fā)展等技術(shù)瓶頸。顯然，粘貼法無(wú)法滿足這些需求。8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.1直接剪切型錨栓概念的提出

錨栓受剪具有較好的延性；鋼板附著于構(gòu)件表面時(shí)需要很多錨栓才可能發(fā)揮作用。如何確保錨栓與混凝土之間從受力開(kāi)始即協(xié)同工作，必須確保鋼板上的錨栓與安裝孔之間實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙安裝，從而形成直接剪切的受理機(jī)制。普通安裝錨栓直接剪切型錨栓錨栓規(guī)格、數(shù)量相同錨栓規(guī)格、數(shù)量相同

8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.1直接剪切型錨栓概念的提出右圖錨板安裝工藝必然提出安裝孔遠(yuǎn)大于植筋直徑的要求，否則無(wú)法安裝左圖為某工程錨栓安裝成孔示例，明顯表明不具備專業(yè)素質(zhì)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.1直接剪切型錨栓概念的提出

直接剪切型錨栓鋼板預(yù)期可以取得以下優(yōu)勢(shì)（1）實(shí)現(xiàn)錨栓與鋼板在縱向受力方向上的無(wú)間隙安裝，從受力開(kāi)始即實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，最大限度利用材料承載能力，提高構(gòu)件剛度，限值裂縫發(fā)展；（2）徹底消除粘貼鋼板加固固有的剝離風(fēng)險(xiǎn)；（3）打破對(duì)承載力提高幅度的限值；（4）提高加固構(gòu)件的耐火極限，直至達(dá)到不低于普通鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力。8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.2直接剪切型錨栓鋼板抗彎加固8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.2直接剪切型錨栓鋼板抗彎加固8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.2直接剪切型錨栓鋼板抗彎加固8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.2直接剪切型錨栓鋼板抗彎加固8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.2直接剪切型錨栓鋼板抗彎加固初步結(jié)論：（1）直接剪切型錨栓實(shí)現(xiàn)了無(wú)間隙安裝和完全的協(xié)同工作；（2）初步試驗(yàn)未發(fā)生錨栓剪斷現(xiàn)象，表明經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)的錨栓布局，可以避免錨栓受力不均勻現(xiàn)象；（3）承載力可以顯著提高，剛度明顯改善，延性完全有保障。8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（1）概念提出

鋼筋混凝土梁傳統(tǒng)抗剪理論對(duì)受剪承載力的構(gòu)成主要描述為減壓區(qū)混凝土的貢獻(xiàn)和箍筋的貢獻(xiàn)，如下圖所示：8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固

如果沿水平方向設(shè)置鋼板，裂縫穿越鋼板時(shí)預(yù)計(jì)同樣可以使鋼板產(chǎn)生剪切錯(cuò)動(dòng)而受剪，從而提高截面受剪能力；此外，還抱有一種預(yù)期，就是當(dāng)截面不滿足限值條件時(shí)，鋼板可以獨(dú)立于限值條件之外單獨(dú)計(jì)算（尚未完全證實(shí)）：8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)鋼板Q235，尺寸200X5，2排錨栓，M12鋼板Q235，尺寸200X5，3排錨栓，M12鋼板Q235，尺寸250X5，3排錨栓，M128.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（2）受剪試驗(yàn)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.3直接剪切型錨栓鋼板抗剪加固（3）初步結(jié)論●

直接剪切型錨栓鋼板能有效用于受剪承載力加固；●

直接剪切型錨栓鋼板加固能有效控制斜裂縫寬度；●

直接剪切型錨栓鋼板與被加固構(gòu)件協(xié)同工作性能良好，加固構(gòu)件即使發(fā)生剪切破壞也具有良好的延性。8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.4直接剪切型錨栓鋼板抗剪扭加固剪扭加固前試件采用完全對(duì)稱的設(shè)計(jì)，且采用同一泵車的預(yù)拌混凝土澆筑8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.4直接剪切型錨栓鋼板抗剪扭加固在一端進(jìn)行剪扭加固，可以與另一端進(jìn)行比對(duì)8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.4直接剪切型錨栓鋼板抗剪扭加固加載簡(jiǎn)圖8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.4直接剪切型錨栓鋼板抗剪扭加固加載簡(jiǎn)圖8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.4直接剪切型錨栓鋼板抗剪扭加固8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.5直接剪切型錨栓鋼板加固工程案例某新建工程局部大空間，平面尺寸21.6mX16.3m，層高4.5m，原設(shè)計(jì)采用主次梁結(jié)構(gòu)，主梁截面450X1400，次梁一般截面250X700。由于主梁下凈空不滿足使用要求，建成后若干年閑置未用。改造設(shè)計(jì)的基本思路是，去除大梁底部600mm，變主次梁結(jié)構(gòu)為井式梁結(jié)構(gòu)，并采用直接剪切型錨栓鋼板加固8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.5直接剪切型錨栓鋼板加固工程案例8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.5直接剪切型錨栓鋼板加固工程案例8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.5直接剪切型錨栓鋼板加固工程案例8.3直接剪切型錨栓鋼板加固法8.3.5直接剪切型錨栓鋼板加固工程案例8.4植筋技術(shù)8.4.1植筋需求

凡存在新舊混凝土結(jié)合，新增構(gòu)件鋼筋需要延續(xù)等情況時(shí)，通常會(huì)使用植筋技術(shù)?；炷翗?gòu)件增大截面加固時(shí)，縱筋在端部支承構(gòu)件內(nèi)錨固需要植筋；新舊混凝土結(jié)合面需要界面植筋，以確保牢固結(jié)合并可靠傳遞界面剪力；建筑增層、擴(kuò)建以及結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)，均可能使用植筋