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关键词:混凝土;结构;加固技术;适用范围
中图分类号: TU375文献标识码:A
1 混凝土结构加固的背景与必要性
钢筋混凝土是目前使用最为广泛的结构形式,尤其是在工业建筑与民用建筑中,混凝土结构所占比重很大。但是混凝土结构在使用30—50年以后,会有明显的劣化与损伤,从而不能满足所规定的使用要求。还有一些混凝土结构由于使用不当;有的由于建造质量不佳;有的需要满足新的使用要,需要改变其用途或进行增层。一般在这类情况下,鉴于土建投资大,拆除重建会造成很大的浪费,因此不会拆拆除重建,而是采取一定的加固改造措施,以延长一些建筑物的使用寿命或新的要求。
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套技术。
2 直接加固的一般方法
2.1 加大截面加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层, 增加截面有效高度,扩大截面面积, 从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
该法施工工艺简单、适应性强,并有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构筑物的混凝土的加固;加大截面加固法在设计构造方面必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题,且现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2.2 置换混凝土加固法
置换混凝土加固法是指对原有结构强度低,韧性差的构件料用强度高,韧性好的混凝土材料置换的方法。
该方法的优点与加大截面法相似,且加固后不影响建筑物的净空间,但同样存在现场湿作业时间长的缺点;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。
2.3 有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢( 一般为角钢或槽钢) 或钢板包于构件的四角或两角的加固方法,外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法, 采用该方法加固混凝土结构构件时, 应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注, 把型钢与被加固构件粘结成一整体, 以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。
其特点是受力可靠、 施工简便、 现场工作量较小, 但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600°C 以上高温场所;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。
2.4 粘贴钢板加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段( 正截面受拉区、 正截面受压区或斜截面) 表面粘贴强度高的钢板,使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力, 约束混凝土变形, 提高了加固构件的刚度和抗裂度, 有效发挥了粘贴钢板的抗弯、 抗剪、 抗压性能,且不会在混凝土中产生应力集中。
2.5 粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作, 从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。
2.6 绕丝法
该法系通过缠绕退火钢丝使被加固的受压构件混凝土受到约束作用,从而提高其极限承载力和延性的一种直接加固法。
该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
2.7 锚栓锚固法
该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。
3 间接加固的一般方法
3.1 预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构或整体进行加固的方法。
该方法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且能较大幅度的提高结构整体承载力,但加固后对结构的外观有一定的影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力与高应变状态下混凝土构件的加固。但是其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中,也不适用于混凝土收缩徐变大的结构。
3.2 增加支承加固法
增设支点加固法是通过增设支承点,减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的荷载效应,提高结构承载水平的目的。
4 混凝土结构加固的发展方向
众所周知,从第二次世界大战后至今五十多年间,建筑业大致经历了三个不同发展时期,即战后恢复的大规模建设时期,新建与旧房改造并重时期以及目前强调的维修与现代化改造为主的第三个发展期。据美国劳工部门预测,维修改造业将是21世纪最受欢迎的新行业之一。我国由于的影响,
二战后重建比其它国家推迟了5—6年, 据建设部公布的资料表明,当前我国的建设处于新城开发与旧城改造相结合的第二阶段,并正向以旧房改造为主的第三发展阶段迈进。在这一过程中,建筑物的可靠性鉴定与加固的任务十分繁重,到本世纪末,我国现有的50多亿建筑物中有50%进入老化阶段,这给建筑加固改造业带来了极好的发展机会。目前,混凝土结构加固改造应重点研究以下几个问题。
( 1 ) 加强对加固基础理论的研究,深入研究后续使用期和原结构设计使用期的关系及其对结构耐久性和使用寿命的影响,解决卸载或不卸载情况下,新旧结构或构件的共同作用同题,确立加固设计准则、 加固荷载取值及加固材料的选用规则和加固计算方法,以期达到加固规范和新设计规范的统一。
( 2 ) 重视加固技术的研究,深入研究各种加固方法对整体结构及构件的强度、延性、破坏形式的影响, 确立各种加固方法的计算公式,并进一步完善加固施工技术,加强维修改造施工机具和新型加固材料( 如修补水泥,树脂混凝土,化学粘结剂等)应用的研究。
( 3 ) 注重维修改造的经济效益,建立结构适惨度概念和经济评估方法,将建筑钫的可靠性鉴定及改造与经济问题相联系,探讨建筑物在使用期问的最佳维修改造对策,创立房屋改造经济学。
( 4 ) 加固离不开检测和鉴定,一方面要继续研究发展现代化的检测新技术,进一步完善已有的检测技术,提高各种测试仪表的测试精度。另一方面要深入研究并完善结构累积损伤理论,寿命评估理论、体系可靠度理论等,使结构的检测和鉴定结果更好地为维修改造服务。
( 5 ) 总结过去改造工程的经验,积极开展学术交流活动,加强加固施工人员的培训,提高维修改造业专业技术人员的水平。加速维修改造业施工的规范化进程。
上述混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步, 新型建筑材料不断出现,更好的加固施工方法将会有更大拓展,因此,加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
参考文献:
[1] 卓尚木,季直仓, 卓昌志. 钢筋混凝土结构事故分析与加固[M] .北京: 中国建筑工业出版社, 1997.
[2] 万墨林,韩继云. 混凝土结构加固技术[M ] . 北京: 中国建筑工业出版社, 1995.
关键词:优化设计;加固;混凝土结构;砌体结构
Abstract: The reconstruction project has the advantages of saving investment, short-term results, has developed into a new industry. This article from the concrete structure and masonry structure reinforcement causes, principles of strengthening design are analyzed from the aspects of design problems should be paid attention to strengthening, at the same time for the damages and defects of different transformation goal, stress system, the structure of the concrete structure and masonry structure with different reinforcement method and scope of application, and analyzed the corresponding characteristics of each method the matters needing attention.
Key words: optimization design; reinforcement; concrete structure; masonry structure
中图分类号:TU74
0 概述
随着我国经济的迅猛发展,许多原有建筑已不能满足现在的使用功能要求,于是旧房改造工程愈来愈多,已发展成了一项新兴产业。已建钢筋混凝土结构和砌体结构由于种种原因需要加固,以保证其使用安全,延长使用年限或者改变使用用途。合理选择加固方案是关键,加固方案的优劣,不仅影响资金的投入,更重要的是影响加固工程的质量。对于需要加固的结构,由于结构的构成(包括结构型式、结构布置、构件的尺寸及连接构造等)、材料(包括材料组成、力学性能等)、结构的损伤及缺陷(、包括程度、原因和范围等)和作用历史情况及结构上的作用等因素的影响,所用的加固方案就不能一概而论,所以针对不同的工程采用较合理的加固方案一直是工程人员所努力的。因而对加固方案进行优化设计就显得尤为重要。
1.加固原因
已建成的房屋结构常由于下述原因出现损伤、缺陷或隐含不安全因素,往往不能满足结构安全性,适用性、耐久性的要求,需要进行鉴定和加固:①结构设计有人为错误或材料选择不当,使结构建成后,发现有不安全隐患;②未严格控制施工质量,出现裂缝等损伤、缺陷;③结构长期受环境作用,使用、维护不当,结构性能老化或出现损伤;④结构变更使用性能,如加层、使用荷载发生改变等;⑤重要结构的超期服役。对于具有文物价值的工程需要通过加固尽可年能延长其寿命。⑥结构遭受突然灾害,如火灾、风灾、震灾、爆炸等。只有确定结构加固的原因,才能对症下药进行相应的加固设计。
2.加固设计原则
在现有结构的维修、加固设计中,首先应保证原有结构的性能得到有效的改善和提高,满足可靠度要求,同时还应考虑施工条件、施工工期、使用要求、加固成本等因素,设计步骤一般包括问题分析、方案拟定、可行性论证、加固后的力学分析和校核、详细设计等。为了使结构的维修加固最终取得良好的综合效益,设计中应遵守以下原则:
2.1加固方案制定的总体效应原则
在制定建筑物的加固方案时,除考虑可靠性鉴定结论和委托方提出的加固内容及项目外,还应考虑加固后建筑物的总体效应,尽可能使加固措施发挥综合效应,同时还应注意尽可能减小设计方案的负面效应,充分考虑加固措施对结构体系、未加固构件、地基等可能造成的不利影响。
2.2 荷载设计原则
对加固结构承受的荷载,应作实地调查和取值。一般情况下,建筑物一经鉴定确定需要加固,则加固验算应按现行的《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)规定取值。对于现行的《建筑结构荷荷载规范》(GB50009—2012)中规定的永久荷载,可根据情况进行抽样实测确定。对于工艺荷载和吊车荷载等,应根据使用单位提供的数据取值。
2.3承载力验算原则
在承载力验算时,结构的计算简图应根据结构实际受力状况和结构的实际尺寸确定。构件的截面面积应采用实际有效截面面积,即应考虑结构的损伤、缺陷、锈蚀等不利影响。验算时,应考虑结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点,以及加固部分与原结构协同工作的程度,并对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减;还应考虑实际荷载偏心、结构变形、局部损伤、温度作用等造成的附加内力。当折减后使结构的重量增大时,尚应对相关结构及建筑物的基础进行验算。
2.4 与抗震设防结合的原则
我国是一个多地震的国家,为了使建筑物遇地震时具有相应的安全储备,制定承载能力和耐久性加固、处理方案时,应与抗震加固方案结合提出。
2.5 其他原则
结构的加固应综合考虑其经济性,尽量不损伤原结构,并保留其有利用价值的结构构件,发挥原结构的潜力,避免不必要的构件拆除或更换;尽可能减小对建筑物使用功能的影响。对于民用建筑,应尽可能避免降低房屋的净高,缩小使用空间,影响房屋的采光、通风、保温隔热等性能;对于工业建筑,尽可能避免对生产工艺、生产流程、物料运输等造成的不利影响。
3现有常用加固方法的适用范围和特点
房屋结构加固方法多种多样,既有使用已久的传统方法,也有才开发出来的新型加固技术。这里总结分析了在当前加固实践中应用最为广泛、最为成熟的一些加固方法。
3.1 混凝土结构改造加固方法
3.1.1加大截面加固法
加大截面法,也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构或构筑物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。它可以提高被加固构件的承载能力,还可加大其截面刚度、稳定性和抗裂性,使正常使用阶段的性能在某种程度上得到改善。这种加固方法广泛用于加固混凝土结构中的梁、板、柱、屋架等。该方法的优点是工艺简单,技术要求不高,适用面广。
3.1.2外包钢加固法
外包钢加固法是一种在混凝土结构构件四周包以型钢进行加固的方法,分干式外包钢和湿式外包钢两种形式。这种方法适用于使用上不允许过大地增大构件截面尺寸,而又需要大幅度提高承载力、增大延性和刚度的混凝土结构的加固。一般用于混凝土柱、梁、屋架,特别是大型结构和大跨度结构的加固。该方法的优点是施工方便,现场工作量少,工期短,受力可靠,对房屋外观和净空影响小。
3.1.3预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆(分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆,对结构进行加固的方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的混凝土承重结构。该法特别适用于高应力状态下的结构,尤其是大型结构的加固。预应力加固法几乎可不缩小使用空间,不仅可提高构件的承载力,而且可减小原构件的挠度,缩小原构件的裂缝宽度甚至可使裂缝完全闭合。所施加的孔、应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象,使后加杆件的材料强度得到充分利用。预应力加固法是一种加固效果好而经济的加固方法,并且可以基本不影响正常的生产生活。
3.1.4改变结构传力途径加固法
改变结构传力途径加固法是通过增设支点(柱或托架)或采用托梁拔柱的办法去改变结构的受力体系(即计算简图)的加固方法。增设支点可以减少结构构件的计算跨度,降低计算弯矩,大幅度提高结构构件的承载力,减小挠度,缩小裂缝宽度。该法适用于梁、板、析架等水平构件的加固,其施工简单、受力可靠,但较多地影响了使用空间。
3.1.5外部粘钢加固法
外部粘钢加固法是一种用胶粘剂把钢板粘贴在构件外部,以提高承载力的加固方法。该方法的优点是被加固构件基本不受损伤,可以充分发挥原构件的作用;加固后几乎不改变构件的外形且不影响建筑功能;施工关键工序较多,施工工期短。
3.1.6外部粘碳纤维布加固法
外部粘碳纤维布加固法一种用胶粘剂把碳纤维布粘贴在构件外部,以提高承载力加固方法,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。该方法具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐化学腐蚀、耐久性好、维护费用较低等优点,施工质量易保证,即使被加固的结构表面不是非常平整也基本可以达到很高的有效粘贴率。
以上各加固方法各有其优缺点和适用范围,不能简单地评定其优劣,应根据具体情况予以灵活的应用。
3.2砌体结构改造加固方法
3.2.1墙体承载力不足时的加固方法
3.2.1.1墙体置换法
对强度过低的原墙体可拆除重砌;重砌的材料可采用砖或砌块,也可采用现浇钢筋混凝土。墙体拆除要制定墙体拆除方案,应对原构件加以有效的支顶,拆除时保证保留的墙端为马牙槎形,新砌的墙与原墙马牙槎砌成一个整体。
3.2.1.2砌体裂缝修补和灌浆法
在进行裂缝修补前,应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,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。
3.2.1.3面层和板墙加固法
面层和板墙加固是指在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土板墙加固。这种方法不仅可用于加固抗压承载力不足的砌体,还可以用于加固抗震能力不足的砌体。
3.2.2.结构整体性和抗震性不能满足要求时的加固方法
3.2.2.1外加柱加固法
改造工程中横墙的抗震能力不足时,采用外加钢筋混凝土柱是个较好的加固方法。外加柱一般布置在内外横墙交接处、房屋四角、楼梯间和不规则平面的转角处;外加柱应由底层设起,并应沿房屋高度贯通,不得错位。
3.2.2.2增设砌体抗震墙加固法
当增设砌体抗震墙加固房屋时,抗震墙的材料和构造应符合下列要求:砌筑砂浆的强度等级应比原墙体的砂浆强度等级高一级,且不应低于M2.5;墙厚不应小于190mm;墙体中沿墙体高度每隔0.7~1.0m可设置与墙等宽的细石混凝土现浇带,其纵向钢筋可采用3φ6,横向系筋可采用φ6,其间距宜为200mm;当墙厚为240mm或370mm时,可沿墙体高度每隔300~700mm设置一层焊接钢筋网片,钢筋网片的纵向钢筋可采用3φ4,横向系筋可采用φ4,其间距宜为150mm;墙顶应设置与墙等宽的现浇钢筋混凝土压顶梁,并与楼、屋盖的梁(板)可靠连接,可每隔500~700mm设置12的锚筋或M12的胀管螺栓连接;压顶梁高不应小于120mm,纵筋可采用4φ12,箍筋可采用φ6,其间距宜为150mm;抗震墙应与原有墙体可靠连接,可沿墙体高度每隔500~600mm设置2根直径为6mm且长度不小于1m的钢筋与原有墙体用螺栓或锚筋连接;当墙体内有混凝土带或钢筋网片时,可在相应位置处加2根直径12mm拉筋,锚入混凝土带内长度不宜小于500mm,另一端锚在原墙体或外加柱内,亦可在新砌墙与原墙间加现浇钢筋混凝土内柱,柱顶与压顶梁连接,柱与原墙应采用锚筋、销键或螺栓连接;抗震墙应设基础,基础埋深宜与相邻抗震墙相同,宽度不应小于计算确定的宽度的1.15倍。
3.2.2.3增设圈梁、钢拉杆加固法
当圈梁设置不符合鉴定要求时,应增设圈梁;外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土,内墙圈梁可用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替。
4结构加固方案的优选
结构加固方案优选的目的在于从众多初步可行方案中选择出一个最佳加固方案。为达到这一目的,应该实现结构加固所要求的一系列目标,这些基本目标可概括为:技术可行、效果可靠、经济合理、施工简便和确保质量的要求。为实现这些基本目标,应分析与之相关的基本要素,把基本目标分解为一些具体的期待达到的结果。结合结构加固的特点和技术要求,具体分析基本目标的影响因素,可概括出影响结构加固方案选择的影响因素如下所示。
4.1结构加固方案的效果可靠性主要是分析加固方案所达到的加固效果是否能满足要求。每一种加固方案都有其一定的适用范围,以满足某种加固需要,其适用范围主要是由可靠性鉴定结果、结构功能降低情况及其它加固原因,结合结构特点、当地具体条件,尤其是对加固后结构的功能要求来决定的。所以,为保证加固方案效果可靠,就必须要求加固方案达到如下目标:采用该加固方案满足加固后结构的功能要求,包括强度、刚度、稳定性等:该加固方案能否适应新、旧结构的协调工作要求:该方案能否尽量少地对原构件产生不利影响。
4.2结构加固方案的经济合理性主要是指所采用的结构加固方案的造价和工期应该在满足加固效果可靠的前提下,能够做到造价低、工期合适。同时,加固设计应尽量保留和利用有价值的原结构,避免不必要的拆除。因此,其子目标为造价低、工期合理,对原结构的利用程度好和加固后可能花费的维修费用少。
4.3结构加固方案的技术可行性指以下几个方面:所采用的加固方案是否技术先进;所选方案经过了丰富的工程实践检验,证明其技术是成熟的;所选加固方案与被加固结构、构件的特点相适应;所选加固方案与导致结构加固的原因相适应;所选结构加固方案应与结构所在地的具体条件相适应。
4.4结构加固方案的施工是否简单方便取决于三方面的制约因素:结构加固方案本身的技术复杂程度;客观条件的制约;施工单位水平的高低。众所周知,由于不同加固方案所采用的施工方法、施工程序、施工设备等不一样,其施工的难易程度显然不同。而结构加固施工场地条件的区别、结构类型的不同对施工的进展也有明显的影响。
4.5所采用的结构加固方案应能避免或尽量少地对周围结构、构件产生不利影响,包括引起其内力、刚度的不利变化,可把之视为不产生不利的整体效应(把相邻的结构、构件看作一种环境)。
按照以上的讨论,本文明确了结构加固方案优选的总目标、分目标和子目标,它们构成了层次分明、次序明确的目标树。
5小结
目前,在房屋结构加固设计中,对于加固方案的选择,主要是依靠专业人员的经验进行决策,因而不免带有一定的主观性,而且由于加固设计涉及到新、旧两类材料,受到多种因素、条件的影响,要使加固后结构的综合效应最佳是非常困难的。目前对于建筑物加固方案优化问题,没有完整的理论著述。还需要从理论上进行针对性的系统研究,从工程上进行大量的实践,建立更加完善的优化模型,结合计算智能技术,使建筑物加固方案优化走上智能化的道路。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院. 建筑抗震加固技术规程(JGJ116-2009)[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
关键词: 公路桥梁工程;桩基;技术控制
中图分类号:TU997文献标识码: A
前言
随着社会的进步和经济的发展,运输业也迅速扩大发展起来了。公路交通是整个运输领域的核心,具有灵活自由的特点,在现代社会中起着越来越重要的作用。近年来,桩基承载层一般桩长和桩径往往设计得大于基础部分,并且采用相对完整的岩石层,用以适应我国对桥梁工程钻孔灌注桩基础承载能力越来越高的要求、满足设计要求的承载力。然而,这种工程方式和方法却也增加了工程成本,提高了施工难度。为解决道路桥梁施工中桩基加固的的问题,经过多年的探索和实践,总结出了一些地基加固的方法,可以大大缩短桩长,取得了良好的经济效果。
一、路桥施工中常见的桩基质量问题
1、桩基沉降
桩基沉降形成的原因主要是沉渣清理不彻底或者沉渣过厚。这种情况的桩基沉降,在其尚未引起上部连续梁的开裂时,需要加固处理桩基,以增加其承载力、阻止桩基继续下沉。此外,向上需要顶升梁体使其基本回复到原设计状态,减少由于沉降引起的次应力,否则梁体一旦开裂,会影响其正常使用和工程的顺利进行。桩基沉降的另一个原因是由于桩基在设计体系上便存在不合理的地方,在同种类的连续梁的下面使用不同种类的桩基形式。这种情况下由于桩基是不均匀的而引起的沉降,很容易引发梁体自身产生大次应力;另一种可能性是设计时对这个地区的地质岩性摩阻系数在取值上偏大,即规范中大值,而给它的摩擦桩的桩长取值时却偏短了。
2、灌注桩施工常见问题分析
路桥建设中使用最普遍的一种施工方式便是用灌注桩作为桩基这一施工方式。而用灌注桩作为桩基这一施工方式中最多发的质量上的问题主要是混凝土的疏松、蜂窝、气孔、夹渣、断桩等问题。在灌注桩的桩基施工过程中,由于混凝土配合比控制不严、搅拌时间不够或水泥质量差导致浇注时桩身混凝土离析掺气,内部有疏松气孔、砂眼等;另一方面,还经常出现因为桩底软、沉淀层过厚、清孔不彻底,导致淤泥状沉淀、桩头不密实等情况;在浇注至桩顶时超压力不足,导致泥浆混入,或桩顶强度低、不够密实,导致桩基础质量无法满足设计要求。导管进水、卡管、坍孔、埋管、清孔不彻底;在浇注混凝土的施工过程中,混凝土初步凝固后,流动性会变低,但是这时仍然续灌的混凝土冲破顶层而上升;或者灌注的中间部分坍塌了,使得两层混凝土中夹有泥渣,更有甚者还会到这整个桩夹有泥渣土而形成断桩。
二、桩基加固技术
1、微型桩加固技术
微型桩于二十世纪三十年代初起源于意大利,美国于四十年代开始使用微型桩,我国二十世纪八十年代开始研究,在上海地区开始使用,近年来有很大发展,它很适于荷载小而分散的中小型工业与民用建筑。它不仅可用于新建工程的地基处理,也可用于现有工程的基础托换,特别是对于场地狭窄,净空低矮的工程现场,其优点尤为突出。目前,微型桩已经在国内外的一些旧房改造、古建筑加固纠偏、防洪堤坝加固、建筑物加固防震、边坡加固、水池底板的抗浮、铁塔等抵抗交替荷载的基础等工程中得到了应用,取得了良好的社会效益和经济效益。微型桩非常适合用于路桥施工中桩基加固,它是一种较小口径的钻孔灌注桩,直径一般不大于300mm,长细比一般超过30,在加固过程用地质钻机进行钻孔。微型桩根据不同的工程地质情况,可以相应地采取不同的成孔方式,比如干成孔或循环泥浆护壁成孔等。如果使用循环泥浆成孔,在钻孔到需要的深度后,要用冲水清孔;如果使用的是干成孔,则需要反复提钻取土清孔。无论何种方式成孔,在清孔完成后,都必须马上植入加劲钢材和注浆导管。根据设计的不同和使用目的的不同,可以调整钢材的不同。孔径的大小不同,可以根据情况适当选取钢筋笼或者单根钢筋。这些施工项目都完成后,便要开始进行压力灌浆了。可以直接向孔内用压力灌注水泥砂浆,也可以先向孔内投入碎石(粒径为13cm的为佳),再向孔内灌注纯水泥浆或水泥砂浆。若采用套管灌浆,注浆的压力要根据工程施工地的实际地质情况做适当的调整,在拔除套管的时候,施加压力(一般为0.3~0.5MPa),但要根据实际情况调整,直到满溢为止。
2、路桥施工中微型桩加固技术的特点
路桥桩基加固技术,在实际建设中得到广泛的应用。微型桩其独特的特点在路桥桩基加固中有其独特的优越性,对路基加固技术有很重大的意义,微型桩的加固技术的施工特点主要有几个方面:首先,微型桩可以形成网状布置的微型桩体系。这种与众不同的体系,不仅能够使每个单桩同时承受各种应力的作用,同时还很好地提高了道路桥梁的承载能力,对道路桥梁路基起到了很好的加固效果。其次,微型桩可以灵活布置桩具施工。这种微型桩加固技术施工应用的机械设备小,施工成本相对比较低廉;方式比较简单,技术也比较成熟,在道路桥梁施工中适应性较强,基本在各种地质的道路桥梁施工地基加固中都可采用。再次,微型桩可以使加固效果显著,承载能力较高。根据建筑工作者长期实践发现,由于微型桩施工方式和技术的原因,使用微型桩加固技术进行的道路桥梁路基加固,不仅能够提高桩基的负荷能力,更能使桩基的承载力得到了显著提高,使地基更加稳固。最后,微型桩占用施工面积较小,施工灵活方便。微型桩的这种特点使其在施工过程中不受施工面积限制,并且其沉降程度较小,能穿透任何障碍物。这些特点都使得微型桩地基加固技术在许许多多道路桥梁地基加固中得到广泛采用。
3、微型桩加固路桥桩基应当注意的问题
一般道路桥梁质量出现问题的时候,人们才对其进行加固处理,因此这时的道路桥梁情况不太好,在对其进行加固时,不可以使得加固后桩基依然存在大量问题,需要加强其承载能力、保证加固施工的质量能够使路桥的整体性能得到提升。因此在对道路桥梁桩基进行加固时更需要谨慎细致,注意各方面,努力避免出现问题。首先,技术人员认真进行设计、认真审核图纸,并及时向施工人员进行沟通和技术交底;其次,确保各项材料设备以及技术性都能够符合技术和施工的具体要求,一旦发现问题要及时解决;第三,坚持严格的工程验收检测,对施工全过程进行质量监控。第四,保钢筋砼工程的监控,把好配比、振捣、养生每一关。
三、桩基钻孔施工中的问题及处理措施
1、坍孔
坍孔出现的主要特点是水位不稳定,忽高忽低,并且伴随着水泡会从孔隙内冒出,钻机承受的负荷明显增加,出渣的机率大大增加,然而进度却增长缓慢,坍孔形成原因主要是泥浆性能不符合施工要求、施工的器械总碰撞壁孔、孔内的水注入得很不及时。假如在钻孔施工过程中发现桥梁桩基坍孔的相关问题,应首先确定坍孔的所在位置,并努力查明其深浅,一般来说,如果坍孔的深度较深但情况不严重时,可用粘土回填,回填的位置应在坍孔处以上2~3 m,回填时应增加泥浆含量,改善泥浆的性能,注意缓慢钻进。如果坍孔深度深且情况严重,则应首先以砂类土将孔进行回填,另外也可粘质土掺水泥作为回填材料,水泥的含量在 5%~8%以内,应待回填材料稳定后再开钻。如果坍孔情况不严重且深度较浅,可加深护筒,将护筒内的填土夯实,重新开钻。
2、斜孔
斜孔的成因一般是由于地质松软不均、岩石面倾斜、钻架出现移位或者是因为钻头遇到探头石等造成的。钻孔时,检查钻盘本身或者和钢丝绳是否垂直,孔口区域的钻杆或钢丝绳的施工位置是否准确。如果施工过程中发生误差及时调整。如果出现斜孔,一般采用的方式是反复扫孔,矫正钻孔。如果偏斜严重时,那么就填粘质土,采用回旋钻成孔的方式,或者采用加片石冲击钻成孔的方式,结实稳定后再开钻。
结束语
道路桥梁在社会主义发展进程中有着越来越重要的位置,而路桥桩基施工在施工中涉及许多环节,是一项十分复杂的系统工程。但仍然存在着许多问题,只有针对这些问题提出解决方案,提高道路桥梁施工中桩基加固技术,才能更好地提高道路桥梁的质量、稳定性和安全性。
参考文献
[1]张清平.对桩基工程技术管理与控制 [J].商品与质量:建筑与发展,2011,(8).
关键词:外墙外保温;施工技术;建筑节能
Abstract: With increased global pressure to survive, the imminent development of energy-efficient buildings, more and more building materials tend to be energy-saving aspects to consider, wall insulation is the main way of building energy efficiency, commonly used in construction engineering exterior wallinsulation exterior insulation. Improve the comfort of residential living and reduce the overall cost of a residential. To ensure the construction quality of the exterior temperature is necessary to understand the characteristics of the external insulation materials, and to comply with the procedures and methods of construction of the exterior temperature, this paper discussed the choice of materials and its construction is technically on the external wall insulation system.Keywords: exterior insulation; construction technology; building energy efficiency
中图分类号:F407.9文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
一、外墙外保温技术分析
外墙外保温技术是指在砖石、混凝土等垂直外墙的外表面上建造保温隔热层。由于从墙体外侧保温隔热,其构造能充分满足防水、抗风压以及温湿度变化的要求,能抵御外界撞击,不会产生裂缝,还能对相邻部位(如门窗、管道等)之间及边角处、面层装饰等方面起到良好的装饰和保护作用,市场应用日益广泛。
二、外墙外保温技术的优点
1.可以避免产生热桥,保温效率高。
2.冬暖夏凉。在进行外保温后,内部的实体墙热容量开始增大,室内能蓄存更多的热量,使诸如太阳辐射或间歇采暖造成的室内温度变化减缓,室内温度较为稳定,有利于生活舒适。
3.可以有效保护墙体。由于采用外保温的结果,内部的砖墙或砼墙受到一定程度的保护;室外气候不断变化引起墙体内部较大的温度变化发生在外保温层内,使内部的主体墙冬季温度提高,不同季节引起的温度变化小,破坏应力大为减轻,寿命得以延长。
4.便于旧房改造,墙内容易挂物。采用内保温的墙面上难以吊挂物件,甚至安设窗帘盒都相当困难,还会因此减少使用面积;外保温则可以避免这些问题发生,当外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的时机。
5.加快施工进度。新建工程如采用内保温,房屋内部装修等作业,必须等待内保温做好后才能进行;而采用外保温,则可以与室内工程平行作业。
6.有效防止墙体开裂。采用外保温系统时,由于其配套材料之一――薄抹灰胶浆中聚合物和纤维材料的掺入,可以改善面层的防水性和抗开裂性,有效避免墙体开裂和渗漏。
7.便于维修。外墙外保温系统损坏后不会影响用户正常居住,也较易维修,而内保温系统损坏后会给住户产生非常大的影响,且维修更难。
8.适用范围广泛。外墙外保温系统既适用于民用建筑,又适用于工业建筑;既适用于采暖建筑,又适用于空调建筑;既可用于新建建筑,又可用于老房改造;既能在低层、多层建筑中应用,又能在小高层和高层建筑中应用。
9.综合经济效益明显。在加强外保温、保持室内热环境质量的前提下,适当降低室温,可以减少采暖负荷,节约热能。
三、外墙外保温施工方法
外墙外保温体系是将憎水性、低收缩率的保温材料通过粘结或锚固牢固地置于建筑物墙体外侧,并在其外侧施工装饰层的方法。
1.弹控制线:根据建筑立面设计和外墙外保温技术要求,在墙面弹出外门窗水平、垂直控制线及伸缩逢线、装饰缝线等。
2.挂基准线:在建筑外墙大角(阴阳角)及其他必要处挂垂直基准钢线,每个楼层适当位置挂水平线,用以控制聚苯板的垂直度和平整度。
3.基层墙体处理:去除附着物,清除墙面的浮灰、油污等影响粘结强度的材料。
4.配制专用粘接剂:
(1)根据专用粘接剂的使用说明书提供的掺配比例配制,专人负责,严格计量,机械搅拌,确保搅拌均匀。
(2)拌和好的粘接剂在静停5min后再搅拌方可使用。
(3)粘接剂必须随拌随用,拌和好的粘接剂应保证在1h内用完。
5.预粘翻包网格布:凡在聚苯板侧边外露处(如伸缩缝、门窗洞口处),都应做网格布翻包处理。
6.粘贴聚苯板:
(1)外保温用聚苯板标准尺寸为600mm×900mm、600mm×1200mm两种,非标准尺寸或局部不规则处可现场裁切,但必须注意切口与板面垂直。
(2)阴阳角处必须相互错茬搭接粘贴。
(3)门窗洞口四角不可出现直缝,必须用整块聚苯板裁切出刀把状,且小边宽度≥200mm。
(4)粘贴方法采用点粘法,且必须保证粘接面积不小于30%。
(5)聚苯板抹完专用粘接剂后必须迅速粘贴到墙面上,避免粘接剂结皮而失去粘接性。
(6)粘贴聚苯板时应轻柔、均匀挤压聚苯板,并用2m靠尺和拖线板检查板面平整度和垂直度。粘贴时注意清除板边溢出的粘接剂,使板与板间不留缝。
7.安装固定件:
(1)固定件安装应至少在粘完板的24h后再进行。
(2)固定件长度为板厚+50mm。
(3)用电锤在聚苯板表面向内打孔,孔径视固定件直径而定,进墙深度不小于60mm,拧入固定件,钉头和压盘应略低于板面。
8.板面打磨、找平:对板面接缝高低较大的区域用粗砂纸打磨找平,打磨时动作要轻,并以圆周运动打磨。先抹第一遍保温层,厚度在30mm左右,不宜来回拉抹,对于阴角部位,从外向内抹,打鱼鳞状底糙。当表面用手按不动时施工第二遍,表面用铝合金的刮尺初步刮平,再用木抹子搓平。平整度用2m长靠尺检查,控制在4mm以内。聚苯颗粒保温料的搅拌时间不少于3~5min,已拌完的保温材料要在3h内用完,3~7d后施工保护层。
9.配制聚合物砂浆:(方法及要求同配制专用粘接剂)。
10.抹聚合物砂浆:聚合物砂浆分底层和面层两次抹灰。
(1)在聚苯板面抹底层砂浆,厚度为2mm―2.5mm。同时将翻包网格布压入砂浆中。门窗洞口的加强网格布也应随即压入砂浆中。
(2)贴网格布:将网格布紧绷后贴于底层抹面砂浆上,用抹子由中间向四周把网格布压入砂浆的表层,要平整压实,严禁网格布褶皱。网格布不得压入过深,表面必须暴露在底层砂浆之外。网格布上下搭接宽度不小于80mm,左右搭接宽度不小于100mm。
(3)网格布粘贴完后,在表面抹一层0.5mm―1mm面层聚合物砂浆。
11.验收:表面应无空鼓、裂纹,不起皮,平整无接茬,分隔缝、窗口等处密封良好。
四、施工中应注意的问题及其质量控制
(一)基层处理不当
基层未清理干净,钢筋混凝土墙体未涂均匀,造成面层与基层粘结不牢固,容易产生空鼓、脱落现象,对工程产生安全隐患,另外,在选材上要选用与外温板变形量相协调的、具有弹性变形能力的优质弹性外墙专用涂料。
细部处理不当
在外墙外侧安装保温板时,将企口缝对齐,墙宽不合模数量时,应用小块保温板补齐,门窗洞口处保温板不开洞,待墙体拆模后再开洞,门窗洞口及墙阳角处仍用多余的保温板塞堵。
施工方案审查及操作人员交底
为避免盲目施工,在施工前,监理人员首先要进行自我学习,加强对外墙外保温施工的认知。同时,严格按照设计和施工技术规程编制专项施工方案来施工,施工人员经过培训后,由专业技术人员进行交底,使具体操作人员熟悉操作要领及工艺标准。
施工时间的选择
保温板的粘贴必须选择气温适宜的天气,以尽可能降低渗漏、裂变等通病的出现,避免在雨天进行,外保温期间及完工后24小时内,基层及环境空气湿度不宜低于5℃,夏季应避免阳光暴晒,如在粘贴过程中遇到雨天,必须采取防护措施,并在雨后须将基层或保温板的潮气充分散失后再进行下一道工序施工,以保证保温层的施工质量。
防火问题引发安全事故。
保温材料为高分子有机化合物,尽管进行了阻燃处理,但当发生火灾时仍然引起燃烧,造成灾害。外墙外保温建筑所有门窗洞口周边保温层的外表面,都必须有非常严密而且厚度足够的保护层覆盖,以免有机保温材料被点燃,高层建筑采用有机保温材料做外墙外保温时,一般每隔两个楼层应该设置由岩棉板条构成的隔火条带,以免火势蔓延。
结语
在外墙保温施工中,施工工艺比传统方法更复杂,规范工艺、控制工序是保证工程施工质量的有效手段,选材时要注意减少材料的温变性能差异,提高外保温系统的防裂抗渗能力,从建筑设计、建筑质量、建筑材料使用等环节采取建筑节能、节水、节材措施,推动可再生能源在建筑中的应用,减少能源的消耗,保护了主体结构。
参考文献
[1]JG149―2003膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统.中华人民共和国建设部,2007
在建筑物的立面上,建筑师常设计一些异形的、凹凸的装饰线条,装饰在建筑物的层间、窗周、阳台边、屋檐口等处,来表现建筑物的立面特性,美化空间的环境,装饰线条在立面上产生的光影变化,与天空中的云彩交相辉映,让非功能性空间的“虚无”,表达出“丰富”的话语,视觉独具美感的装饰线条,通常是先立模浇筑混凝土或用砌体砌筑出轮廓,再用砂浆抹灰成型,这种线条自重较重、施工难度大、成型效果要求高,已是不争的事实,特别是在旧房改造中尤为困难。
采用“EPS轻质外墙装饰构件施工技术”,有效解决了传统陈旧的施工做法,取得了良好的经济和社会效益。EPS轻质装饰构件主要是用聚苯乙烯泡沫塑料,加工而成的预制产品,构件具有质轻、高强、施工快捷、可装饰性好的特点,是代替传统混凝土、砌块装饰线条的理想材料,可以减轻建筑物自重,降低工程造价,EPS 轻质装饰构件将会得到越来越广泛应用。EPS轻质装饰构件不仅适用于新建工程,如酒店、办公、别墅区等外檐外门窗框装饰工程,还能适用于道路景观改造工程,为临街建筑穿衣戴帽。广泛适用于涂料墙面、石材墙面、饰面砖墙面等位置的装饰。尤其是能够在保留原有马赛克面层、面砖面层、涂料面层的基础上,增设EPS 轻质装饰构件,丰富线条的最佳装饰效果,使其雍容华贵,错落有致,达到旧貌变新颜的目的。
EPS 轻质装饰构件(简称EPS)的特点:①EPS是用聚苯乙烯泡沫塑料、粘结胶浆、抹面胶浆、耐碱网布等组成的构成,可根据设计师的要求,做出各种形状,造型丰富多彩,能满足建筑外墙立面装饰的各种要求,施工装饰效果佳,适用于高层、多层建筑的外墙装饰;②EPS采用独有弹性配方,耐候性能好,寿命长。能与其他涂料搭配使用,杜绝了泛碱流出现;③ EPS 轻质装饰构件为实心构造,材质本身不吸水,可避免挂污现象,能防止窗边四周渗水,提高防水效果;④ EPS 轻质装饰构件所用的粘贴胶浆未含有有毒成分,对人体不会造成伤害和环境污染;⑤原材料可全部为国产化,比进口同类型系统综合造价低30%-40%,效益显著。
施工优点:采用EPS轻质外墙装饰构件施工,具有装饰构件生产周期快,施工简便快捷,搭接性能好、粘贴牢固,具有足够的强度和耐久性,材质轻,长久使用无安全隐患,制作精度高,可锯能粘可加工性强,安装误差小,更换及修饰方便,装饰效果流畅、美观,不需大量辅助钢材、劳动强度小等优点。
施工工艺流程及操作要点:
EPS施工工艺原理:采用粘贴胶浆和锚栓(构件较大,应采用丝杆拉爆方式固定)将其对准墙体安装位置标线,在构件与构件接缝处构件的顶部或背面与建筑物的结合部位用粘贴胶浆(涂粘聚合物水泥胶浆),按拼装次序对准拼装(如构件较大则用丝杆拉爆固定)。安装时在构件下部或外侧打入临时斜楔,利用斜楔调整位置,使构件就位,水平(或垂直)向上挤压顶紧构件底部并固定。拼装完毕后,修补拼装接缝,缝应注满粘贴胶浆(聚合物水泥胶浆),这样解决了接缝处的变形性能,并能减少自身收缩,从而杜绝了拼缝胶浆的收缩裂缝,使拼缝平整美观。构件粘固后,用粘贴胶浆填补在安装时的固定眼,补平构件,接缝,待胶浆初凝时(约30min左右)用吸水海绵轻轻抹平,吸取表面浮浆,使表面达到美观的效果。(如果构件表面浮浆部分已干,可用细砂布轻轻磨平)。
施工主要工艺流程见图:
图-3 施工主要工艺流程图
1 施工准备
①技术准备:根据设计要求,施工规范进行深化设计,明确细部构造做法,并经设计院同意。按照施工平面图绘制构件排板图。
②材料准备:按照排板图将每楼层的构件依尺寸、规格、数量列出构件清单,有必要应定制构件材料。根据工程进度要求按楼层配构件逐层运输到工地。依据每层清单按型号,规格搬运到指定楼层,分类堆放,搬运时应轻抬轻放。选用的EPS构件其质量应符合现行国家标准的规定,其主要性能指标应符合设计要求和行业标准GB/T10801.1及JG149的有关规定。
③组织准备:成立专门的构件安装施工班组,根据项目总进度计划安排和施工工程量,每一安装班组由安装工(装饰抹灰工7人,搬运工5人组成)。作业人员在施工前必须经过技术交底,并按专项施工方案进行施工。
④施工机具准备:(Oseer专用粘浆)搅拌机,切割锯或直板锯,泥刀等。
2 测量放线及复核
3 清理、补平安装构件的墙面
4 放样及构件切割加工
5 钻孔及安装固定锚栓或丝杆拉爆:
用墨斗及线锤将立面装饰线(构件)自上而下引垂直,如果是多层或高层建筑则须用经纬仪引线定点,才能保证阴阳角方正,上下通顺,接着按专项方案或设计要求开始钻孔锚栓(锚栓涂防锈漆后用结构胶),构件单件长度在2m或2m以内可用螺栓,大于2m的用丝杆拉爆加固,如设计没要求锚栓长度、则进入墙体至少100mm,进入构件长度以构件的宽度减去20mm计算,螺栓或丝杆拉爆直径依据构件的长度定。单件长度在2m或2m以内的用φ8直径;大于2m的用φ10丝杆拉爆。每条构件不少于2孔/1m,构件钻孔数量按(50cm/1孔+1条)间距计算。以10cm×20cm截面考虑,1m长的构件重量约0.59kg,因此以每50cm间距加一固定件安全满足要求。
附计算公式:构件重量指标为18-22kg/m3,取1m长度计算,10cm×20cm截面。
0.1m×0.2m×22kg/m3=0.44kg/m;构件与墙面粘贴面胶浆重量指标0.15kg/m;两者为0.44+0.15=0.59kg/m,完全满足要求。
6 墙面构件位修整补平
7 调制粘贴胶泥
8 涂抹胶泥
9 安装并压实构件:粘贴构件胶浆,然后立即将构件安装在已锚固的锚栓上,用手均匀挤压线条,检查水平度、垂直度,将挤出胶浆清理干净。粘贴胶浆厚度3mm。
10 修补连接缝、表面平整:
门窗框拼板完成后(未终凝前),用尺量其对角线是否在允许偏差范围内,如果符合接下来对转角接缝进行补缝(用憎水型防裂胶)。表面平整度符合要求的,则进行下道工序工作,否则应拆除构件查找原因处理后固定,直至符合为止。
11 表面处理平整
用粘贴胶浆填补在安装时的固定眼(斜楔),至补平待胶浆初凝时(约30min左右)用吸水海绵轻轻抹平,使表面达到美观。(如果漏修部分已干,可用细砂布轻轻磨掉,使其效果一致)。
12 分项工程验收
每到工序施工完毕应做检验批验收,经现场监理、建设单位有关负责人验收签字合格,直至整个分部分项工程完成为止。
EPS轻质外墙装饰构件施工中,要严把质量保证措施关,检查安装好的构件不得有缺陵、掉角、空鼓和出现裂缝,面层应平整并不得露出玻璃纤维网格布,按缝处应多巡查如果出现退缝,则应及时查找原因并修复。
施工质量的检验与验收,应按照国家现行《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300和《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411有关规定进行构件外观质量要求,表面应平整,边缘整齐,无缺棱、掉角、裂缝、脱落、剥离、粉化、起皮、爆灰等现象。不应有影响使用的破烂、波纹、气泡、污痕等缺陷。各类饰面层的基层及面层施工质量,应符合设计和《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210的有关规定。其中EPS轻质装饰构件原材应符合下列规范要求:
①泡沫塑料和橡胶,表现(体积)密度的测定GB/T6343-1995。
②建筑材料可然性试验方法(GB/T8626-2007)。
③建筑材料及制品燃烧性能分级(GB8624-2006)
④膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统(JG149-2003)
⑤吸水量按JG149-2003中6.2.1;抗冲击强度按JG149-2003中6.2.2;不渗水型按JG149-2003附录B;耐侯性按JG149-2003中附录C;拉伸粘接强度按JG149-2003中 6.3.1;可操作时间按JG149-2003中6.3.2;燃烧性能按GB/T8626进行,按GB8624确定分级。