淺議混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)與加固

李 偉,劉書偉

河南六建建筑集團（471000）

0 引言

長久以來,人們通常認為混凝土是一種特有的耐久性材料,用混凝土建造的建筑物或構(gòu)筑物具有使用壽命長和無需維護的特點 。但是，在長期的工程實踐中人們發(fā)現(xiàn)，在很多情況下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于各種原因而遭受的破壞也是相當(dāng)迅速而又嚴重的。如設(shè)計的失誤，施工質(zhì)量低劣，處于高溫、潮濕、腐蝕、超載等惡劣的使用環(huán)境，遭受地震、爆炸、火災(zāi)等災(zāi)害的破壞，均將使結(jié)構(gòu)受到災(zāi)難性的損壞，影響建筑物的耐久性和使用壽命。國內(nèi)外都出現(xiàn)了相當(dāng)多的混凝土結(jié)構(gòu)物沒有達到預(yù)期的壽命而過早破壞的實例。因此，為了延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命,必須對老化和損傷的建筑物進行加固和修復(fù)。據(jù)報道目前在工業(yè)發(fā)達國家建筑工業(yè)總投資的40%以上用于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的修補和維護,在我國也有為數(shù)眾多的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面臨急待維修、加固甚至重建的嚴峻現(xiàn)狀。所以對現(xiàn)有建筑物修復(fù)與加固的工作量是相當(dāng)可觀的，合理、有效地開展鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)工作將具有重大的經(jīng)濟和社會意義。

1 修復(fù)與加固的原理

建筑物或構(gòu)筑物在長期自然環(huán)境和使用環(huán)境作用下將逐漸損壞，以致喪失其功能，這是一個不可逆的客觀過程。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計失誤、材料使用錯誤、施工與維護質(zhì)量低劣，或者使用環(huán)境、荷載條件比設(shè)計時預(yù)計的差等都將造成結(jié)構(gòu)物的承載能力隨時間延長急劇地下降,從而大大縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命。

對老化和損傷的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行加固和修復(fù)能夠延長建筑物的使用壽命,且老化和損傷的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命受修復(fù)與加固時間的影響。大量實踐證明，早期修復(fù)與加固的效果比晚期修復(fù)與加固要好。

結(jié)構(gòu)的壽命意味著經(jīng)濟效益,結(jié)構(gòu)的壽命越長,其建設(shè)投資的經(jīng)濟效益就越大,所以老化和損傷的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)與加固,對延長建筑物的壽命和防止重大事故的發(fā)生具有重大意義。

2 修復(fù)與加固的工作程序

由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)與加固工作是在已有建筑特定的環(huán)境中進行的,因此它比新建房屋更復(fù)雜、更困難。一般修復(fù)與加固工程的工作程序可分為修復(fù)與加固前的鑒定、方案確定、設(shè)計、施工、驗收五個步驟。

2.1 加固前的鑒定

加固前的鑒定是已有結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固工作的基礎(chǔ)。它包括資料的收集、現(xiàn)場檢查監(jiān)測、試驗室試驗分析、抗力的驗算、資料整理分析、編制鑒定報告與工作內(nèi)容。在鑒定工作中必須盡可能多的收集調(diào)查、實測資料，以便對結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀作出比較客觀科學(xué)的評價。

2.2 方案的確定

修復(fù)與加固方案的優(yōu)劣，直接影響到修復(fù)與加固工程的質(zhì)量和經(jīng)濟性。在選擇修復(fù)與加固方案時，應(yīng)在結(jié)合鑒定情況的基礎(chǔ)上，認真聽取施工、使用等相關(guān)單位的意見，選擇加固可靠、對使用功能影響小、施工方便、修復(fù)與加固費用低、所需時間短的方案。

2.3 進行加固設(shè)計

加固設(shè)計是加固工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是根據(jù)已確定的加固方案，選擇所用材料、進行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)造處理和繪制施工圖。設(shè)計者應(yīng)盡可能把設(shè)計意圖交代清楚，以利于施工,同時要充分考慮到施工期間對建筑物或構(gòu)筑物正常使用可能產(chǎn)生的不利影響。

2.4 修復(fù)與加固施工

修復(fù)與加固施工不同于新建工程。由于施工現(xiàn)場狹窄，受設(shè)施、管道和原有構(gòu)件的制約，有的還需在不停產(chǎn)的條件下進行修復(fù)和加固,因此該種施工是一項專業(yè)性很強的技術(shù)。施工前必須充分考慮到其復(fù)雜性和特殊性，認真做好施工組織設(shè)計,選擇有資質(zhì)的具有專業(yè)經(jīng)驗和信譽良好的施工單位，嚴格按圖施工，確保工程質(zhì)量，全面實現(xiàn)設(shè)計者的意圖，滿足使用功能要求。

2.5 工程驗收

修復(fù)與加固工程完工之后，應(yīng)由使用單位或其主管等相關(guān)部門組織專業(yè)技術(shù)人員進行驗收，為了保證加固效果，對一些重要部位或施工質(zhì)量產(chǎn)生懷疑時,還要采取必要的檢驗手段對修復(fù)與加固效果進行檢驗。

3 常用的修復(fù)與加固方法

3.1 增大截面法

增大截面法是通過加大混凝土和鋼筋截面的面積，達到提高截面承載力和剛度的目的。該方法加固效果好，適用范圍廣，可廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、板、柱等構(gòu)件的加固，也可用來修補開裂截面。

3.2 外包鋼法

外包鋼也是一種常用的加固方法,它是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件四周包以型鋼的方法。有干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。該方法能夠在基本不改變原構(gòu)件截面尺寸的情況下大幅度的提高其承載力,特別適用于使用上不允許增大構(gòu)件截面尺寸,而又需要大幅度提高承載力的軸心和偏心受壓構(gòu)件的加固，其施工速度快、效果好，但用鋼量大，費用高。

3.3 外部粘鋼法

外部粘鋼法是用結(jié)構(gòu)膠把鋼板粘貼在構(gòu)件表面上的一種加固方法，此法可提高被加固構(gòu)件的抗彎、抗剪能力，限制裂縫的發(fā)展。因該法施工簡單、速度快，可在結(jié)構(gòu)不停止使用的條件下進行施工，構(gòu)件截面尺寸變化不大，不影響凈空使用，故得到廣泛應(yīng)用。但該法對施工工藝要求較高，需專業(yè)施工隊伍才能保證施工質(zhì)量。

3.4 預(yù)應(yīng)力法

預(yù)應(yīng)力法是用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或撐桿，對結(jié)構(gòu)進行加固的方法。該法施工速度快，可在不停產(chǎn)的情況下施工，適用范圍廣，能夠消除或減緩后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，使后加桿件有效地參與工作，減小原構(gòu)件裂縫寬度和撓度。因此該法被廣泛用來加固混凝土受彎和受壓構(gòu)件。

3.5 增設(shè)支點法

增設(shè)支點法是通過增設(shè)支點來改變結(jié)構(gòu)傳力途徑的一種加固方法，該法可以縮小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算跨度，提高其承載力，減小撓度和裂縫寬度，能較大幅度地提高原有結(jié)構(gòu)的承載力，加固效果好。其缺點是影響凈空的使用。

3.6 托梁拔栓法

托梁拔栓法是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下，拆除或更換柱子，增大空間的一種加固方法，尤其適用于老廠改造。

3.7 化學(xué)灌漿法

化學(xué)灌漿法就是將一定的化學(xué)材料配制成漿液,用壓送設(shè)備將漿液壓入混凝土構(gòu)件裂縫內(nèi)的一種修補方法。由于固化后的化學(xué)漿液具有較高的粘結(jié)強度,與混凝土能較好地粘結(jié)，從而增強了混凝土構(gòu)件的整體性,恢復(fù)其使用功能，保護鋼筋，提高耐久性。

4 結(jié)語

老化和損傷的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)與加固,是目前國內(nèi)外的突出問題。對結(jié)構(gòu)加固理論，加固材料、加固技術(shù)的研究,越來越受到國內(nèi)外土木工程界的關(guān)注。對因設(shè)計失誤、施工錯誤、鋼筋銹蝕引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷，以及對因老化、使用功能改變或因增加荷載的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進行加固，能夠延長建筑物的使用壽命，節(jié)約建設(shè)資金，對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有深遠的經(jīng)濟和現(xiàn)實意義。