李晓晶

(山西一建集团有限公司，山西太原 030001)

采用型钢架与碳纤维布组合加固后开洞口，主要是在要开洞位置的板上和板下相应位置画好后开洞口边线，画好线后根据洞口大小，布置相应的型钢架和碳纤维加固范围。采用型钢架与碳纤维布组合加固完成后再开相应的洞口，这样的加固方法既保留了碳纤维布加固技术的优点，又综合了组合型钢架的强度高、刚度好的特性，使得洞口的加固更加安全、便捷。

1 施工特点

1)施工简便(不需大型施工机械及周转材料)，易于操作，经济性好，施工工期短。2)加固后大幅度提高了后开洞结构的耐腐蚀性、耐久性以及洞口周边顶板的整体性。

2 加固施工工艺流程

3 操作要点

3.1 加固方法的确认

根据06SG311-1混凝土结构加固构造、GB 50367-2006混凝土结构加固设计规范及以往结构加固的施工经验总结出来一套大于1 000 mm的后开洞口加固方法，即采用组合型钢架与碳纤维布加固后开洞口，该方法经过了原设计单位对后开洞口结构顶板的内力分析和承载力验算，满足结构顶板的使用功能要求。

3.2 放线确定开洞及加固位置

根据工艺变更的《工程洽商、联系单》以及施工图纸采用经纬仪等按照轴线放出顶板上部后开洞口的位置边线以及控制线。顶板底部的后开洞口位置边线需搭设活动操作脚手架，采用经纬仪等根据梁的边线、框架柱的轴线确定后开洞口的位置边线以及控制线。根据板底的后开洞口边线确定型钢架与碳纤维布的组合加固位置。

3.3 混凝土结构、洞口和型钢架表面处理

3.3.1 混凝土结构表面处理

为保证型钢架及碳纤维布与结构之间有良好的粘结，原混凝土构件表面必须平整、密实，如果不平整应做如下处理:

1)针对原混凝土构件的粘合面，可用硬毛刷蘸高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用清水冲洗，再对粘合面进行打磨，除去2 mm～3 mm厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气除去粉尘或用清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面即可。2)混凝土表面用修复材料进行补平，如不能一次补平，应待修复材料固化后，打磨，再补，直至达到要求;应在找平材料表面干燥后立即进行下一道工序的施工，以保证钢板与混凝土的良好粘结。

3.3.2 型钢梁表面处理

因子分析模型的解析表达式通常有如下的形式：假定P个随机观测向量，有均值，协方差，因子分析的模型可表达如下形式[4]：

型钢架粘结面，须进行除锈和粗糙处理。如型钢未生锈或轻微锈蚀，可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直。其后，用脱脂棉蘸丙酮擦拭干净。如型钢锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡20 min，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，最后用平砂轮打磨出纹道。

3.4 组合型钢架安装

3.4.1 下料

组合型钢架由型钢与混凝土板组合而成，加工时根据所要加固洞口的位置及尺寸对型钢原材料进行下料，型钢架端部应采用角钢焊接锚板通过膨胀锚栓以及后灌环氧树脂胶与端部的框架梁、柱剪力墙等支承结构锚固连接，所有的焊接位置必须满焊，确保牢固。型钢架除与混凝土结构粘结面只做除锈处理外，其余面均应除锈后涂刷防锈漆两道。如果使用环境比较潮湿、对钢材有腐蚀，应视情况增加防锈漆的遍数，使用中定期进行维护。

3.4.2 粘结

型钢架的粘结有两种方式。方法一:拌制好乳胶水泥，用抹刀涂在已处理好的组合型钢架加固位置混凝土表面上，厚度1 mm～3 mm，中间厚边缘薄，宽度要比组合型钢架宽出20 mm左右，然后将组合型钢架固定在预定位置，并立即上紧螺栓或用支撑固定，并适当加压，以使乳胶水泥刚从钢板边挤出为度。粘好组合型钢架后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应剥下组合型钢架补胶，重新粘贴。方法二:先安装型钢架，在型钢架与混凝土结构之间采用专用器具灌环氧树脂胶，必须灌满型钢架与混凝土之间的空隙，保证型钢架与混凝土结构的有效连接，共同工作。锚板的立面位置应主要以后灌环氧树脂胶灌缝为主，以提高组合型钢架加固材料与混凝土结构的整体性。

3.4.3 固定

组合型钢架采用膨胀型锚栓固定，直径为10 mm，且左右锚栓交错排列，间距一般不宜大于400 mm。组合型钢架锚栓距洞口边缘的距离为锚栓直径的12倍。沿着后开洞口的短边布置组合型钢架，长边布置型钢架，一般先安装组合型钢架，后安装型钢架。型钢架与组合型钢架之间一般采用∠50×5的角钢焊接连接牢固，并应先与组合型钢架焊接牢固后再与型钢架焊接。型钢架端部焊接有锚板，通过M16及以上穿结构螺栓将型钢架端部与结构连接成一个整体。螺栓直径应以螺栓的受拉承载力与钢板等强度为原则。

3.5 碳纤维布加固

3.5.1 碳纤维布粘贴用胶的技术要求及配制应用

配制应用:涂底胶:将甲、乙组分按2∶1的重量称好，放在洁净的容器中调和均匀，用刮板将它均匀地涂在混凝土结构顶板底面(洞口四边底面均刮200 mm宽)，待胶固化后(固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准)再进行下一工序施工。注意:调好的底胶须在规定的时间内用完，一般情况下40 min内用完。碳纤维布粘贴胶拌合及操作方法:将胶甲乙组分按2∶1的重量称好，放在洁净的容器中调和均匀，用刮板将胶均匀地涂刮在底胶上需粘贴碳纤维布处，随即按设计要求将已裁剪好的碳纤维布粘贴在设计部位，然后用专用滚子沿碳纤维布的受力方向来回滚压，挤出气泡。

3.5.2 碳纤维布的粘贴

1)粘贴位置。碳纤维布与组合型钢架配合进行结构顶板的加固，主要布置在组合型钢架端部与结构连接设置穿结构锚栓的位置，以补强混凝土结构因设置穿结构的螺栓孔而造成的结构破坏。一般梁底设置长度为组合型钢架每边延长600 mm。2)粘贴方法。在组合型钢架的两个端部与其连接的钢筋混凝土梁上应采用碳纤维布进行加固。碳纤维布的宽度为200 mm～300 mm，长度以实测梁的尺寸为准，兼顾加固时碳纤维布的幅宽效应及下弦的受拉范围，转角处须处理成圆角。粘贴碳纤维布，在已修复找平清理干净的混凝土表刮上专用粘结树脂，将已浸渍碳纤维布粘贴于找平后的混凝土表面上并压平粘贴密实。

3.6 开洞

洞口的开凿应在型钢架与碳纤维布加固48 h后进行，保证在开凿过程中不影响加固的效果。开洞时在顶板上部施工，顶板下部相应位置在搭设的操作架子上铺设垫板，周围用密目网遮挡至板底，遮挡要严密，防止坠物伤人。开洞采用切割机在结构顶板上部沿着洞口边线先进行切割，切割深度在50 mm左右，切割完成后再人工采用錾子、锤子等工具进行剔凿，严禁用风镐等振动频率较大的设备，防止洞口周边的加固用型钢架受到振动等影响加固效果。洞口混凝土剔凿完成后，洞口处原楼板的钢筋采用氧焊进行切割，并对钢筋头进行打磨至与洞口边平。

3.7 洞口和型钢架表面处理与防护

1)洞口开凿后，立即进行洞口的防护，即在洞口上部砌筑出屋面风帽，不需要搭设临时防护，砌筑完屋面风帽后，用废旧的多层板进行覆盖，以免落物伤人。2)洞口开凿后，洞口周边打磨平整、方正，刷素水泥浆一道，外抹水泥砂浆15 mm厚，1∶3水泥砂浆打底，1∶2.5水泥砂浆进行找平、压光。3)洞口防水:因后开洞口均为结构施工完毕剔凿的，所以在屋面防水的施工中应尤其注意该位置的防水施工。洞口剔凿完毕后，应根据生产及施工工艺的要求在洞口上部砌筑出屋面风帽，洞口管道安装完毕后，应将风帽砌体与管道之间的空隙采用细石混凝土进行填塞，上部铺贴SBS防水卷材。风帽外围设置防水附加层，细部构造符合相关规范的要求，保证后开洞口的使用功能。4)型钢架表面养护:洞口防护完毕后，应对型钢架表面进行清理，除锈，用砂纸打磨，并涂刷防锈漆两道，使用中定期检查、维修。

4 质量控制

4.1 工程质量控制标准

1)板开洞后加固施工质量执行JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程。2)工程验收时必须有碳纤维布、型钢及其配套胶生产厂家所提供的材料检验证明。3)每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，并做好相关的验收记录，如出现质量缺陷，应立即返工。4)施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果。如出现空鼓等粘贴不密实的现象，应采用针管注胶(FR)的方法进行补救。粘结面积若少于90%则判定粘结无效，需重新施工。5)严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在5℃ ～35℃范围内，相对湿度不大于80%。6)拌合胶需在1 h内使用完，不得使用超过使用期的各种材料，碳纤维加固需在温度5℃以上使用，温度低于5℃时，须采用升温措施。7)空气相对温度大于80%或混凝土表面含水率大于4%时不能施工。8)施工后需24 h以上养护(自然养护)，养护过程中，避免过度的振动、冲击和水分。

4.2 质量保证措施

1)碳纤维布粘结剂使用的是碳纤维浸渍胶，为A级胶，进场后应现场抽样，进行质量检验，合格后方能使用。2)型钢架加固的混凝土基层的强度等级不得低于C15。3)洞口剔凿完毕后，应根据生产及施工工艺的要求在洞口上部砌筑出屋面风帽，洞口管道安装完毕后，应将风帽砌体与管道之间的空隙采用聚氨酯发泡进行填塞，上部设镀锌钢板盖板。风帽外围设置防水附加层，细部构造符合相关规范的要求，保证后开洞口的使用功能。

5 效益分析

1)本工法针对现浇板后开洞口采用型钢架与碳纤维布组合加固方法既保留了碳纤维布加固技术的优点，又综合了型钢架高强度、高刚度的特性，使得洞口的加固更加安全、便捷，新颖的工法技术将促进结构板后开洞口加固工程的施工技术进步，社会效益明显。2)本工法与同类结构板后开洞口加固工程的方法相比，综合各方面因素，在保证工程质量的同时也降低了成本，节省了工期，形成了较好的经济效益。