庞钱祥 唐文

[摘  要]：文章通过总结直接剪切型锚栓在某工程中圆柱形加固构件上的应用施工经验，介绍直接剪切型锚栓在圆柱加固构件上的加固施工技术。

[关键词]：直接剪切型锚栓; 圆柱加固; 施工工艺; 施工质量

TU746.3B

直接剪切型锚栓钢板加固法是一门新的加固技术。它是通过在混凝土基层上钻孔，然后植入直接剪切型锚栓，加固钢板通过锚栓固定在构件表面，并在混凝土基层与加固钢板的空隙间灌加固胶浆密实，从而形成一个整体，当结构构件在荷载作用下发生变形时，带动锚栓挤压钢板孔壁，使得加固钢板和混凝土结构形成整体受力，协同变形，提高了原结构的承载力，达到结构加固的目的。

1 工程概况

本工程位于四川省成都市锦江区，其地下停车场修建于2002年，结构形式为地下2层钢筋混凝土框架结构，竖向承重构件为700 mm钢筋混凝土圆柱，地下停车场总建筑面积10 764 m2。因经受汶川地震、芦山地震的荷载影响，建筑结构出现不同程度的裂缝破坏，严重影响工程使用功能。经鉴定检测，本地下停车场需结构加固修复后方能投入使用。按照加固设计图纸要求，负1层顶板梁柱均采用直接剪切型锚栓+钢板的加固方式（图1、图2）。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工材料准备

主要材料见表1。

2.2 施工技术准备

（1）认真学习和熟悉设计图纸及有关文件，全面透彻地理解图纸，了解设计要求及施工的技术标准，明确工艺流程。

（2）组织内部图纸会审，提出问题和建议，深入理解设计意图，明确设计要求。

（3）编制实施性施工组织设计、施工方案和作业指导书。

（4）针对工程特点，为提高项目施工管理水平和施工技术水平，做好岗前培训。

（5）针对工艺特点，施工要点有针对性的培训，做好技术交底。

2.3 工艺流程

定位放线—反顶卸载—基层及裂缝处理—扫描定位避结构主筋—确定钻孔孔位—加固钢板放样开孔—安装钻孔导向管—钻孔—复核孔道并清理—注胶—安装直接抗剪锚栓—孔道胶体固化—拉拔实验—安装加固钢板—封缝灌胶—检查验收。

2.4 操作要点

2.4.1 反顶卸载

（1）结构加固前，需将额外荷载卸除后方能施工。因各种条件及需求限制，如无法实现直接卸荷，则需采取体外千斤顶反顶卸载的方式处理（图3）。

（2）体外卸荷的反顶力，需结合实际荷载及结构情况复核，并由设计单位出具卸载值。

（3）卸载过程中，每根卸载柱需分级加载至设计卸载值，并保证各方向的反顶力均衡一致，如有多层卸载，需保证多层卸载柱点位保持在一条铅垂线，达到荷载有效传递。

（4）保持反顶持荷状态，用型钢安放于千斤顶两侧，并用钢楔楔紧然后电焊焊死固定，取出千斤顶，实现反顶卸载的转换。

（5）施工过程中，设置专人观测并记录反顶设备运行情况，出现紧急情况立即启动应急预案，确保反顶设备运行正常。

2.4.2 扫描定位避结构主筋

结构加固都是对既有建筑的结构受力性能进行补偿，其中原结构涉及到很多的隐蔽工程，在对结构进行处理之前，需对原结构钢筋位置采取人工和机器扫描探测，准确定位，加固作业时避开结构主筋，尽可能地减小对原结构的损伤。

2.4.3 安装钻孔导向管

（1）由于锚栓的钻孔垂直度要求高，施工过程中不能有废孔，即要求一次钻孔合格率达到100%，施工难度大。故采取提前安装钻孔导向管措施予以保障。

（2）钻孔导向管采用钢管制作，内部直径比钻孔直径大4 mm，导向管长度100 mm，端部弧形垫板支座固定在混凝土圆柱上，保证钻孔成孔质量。

（3）导向管利用膨胀螺栓临时固定在圆柱上，底座与圆柱面密贴，然后进行垂直度的检测，满足要求后方能进行钻孔施工。

（4）待一个孔施工完成，并复测合格后方能拆除导向管，移至下一个孔位继续施工。

钻孔导向管施工节点大样如图4所示。

2.4.4 加固钢板放样开孔

（1）结构基层上锚栓位置精确定位并钻孔完成后，将点位放样至加固钢板上，进行开孔，加固钢板采用2个半圆围合而成，接缝处采取焊接连接。

（2）钢板开孔不能采用电弧焊，成孔形式需采用冲孔工艺，以保证钢板孔壁的顺直，不能有毛边、夹渣、不顺滑等缺陷，实现孔壁与栓杆紧密连接。

（3）钢板开孔孔径需满足D=d+6，（d为锚栓杆直径）。

2.4.5 安装直接抗剪锚栓

（1）对应每根圆形结构柱，复核每个钻孔的深度，垂直度，孔内残渣的清理情况，形成书面记录。

（2）配置结构胶，将锚栓杆植入孔内。

（3）待结构胶强度满足要求后，经拉拔实验合格，将工厂内加工好的钢板，对应相应孔位进行安装，并临时固定。

（4）将每个钢板孔位置，套入抗剪锚栓配套的开口垫环。开口套环翼缘紧贴钢板孔外壁。

（5）旋進螺帽，将开口垫环顶进膨胀，顶紧钢板孔壁，通过开口垫环，使钢板孔与锚栓杆紧密无间歇连接。

（6）待锚栓及加固钢板安装完毕后，将锚栓螺帽位置及加固钢板底口用抗裂砂浆进行临时封堵，形成强度后，进行灌胶，使加固钢板与结构基层间的缝隙完全填充密实，形成有效整体。

直接剪切型锚栓与加固钢板安装示意如图5所示。

3 质量控制

3.1 质量控制

直接剪切型锚栓钢板加固施工严格按照JGJ82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》及GB 50661-2011《钢结构焊接规范》进行施工，按照GB 50550-2010《建筑结构加固工程施工质量验收规范》、GB 50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》进行自检，并结合设计要求及现场实际情况进行施工，确保工程施工质量。

3.2 材料质量保证措施

（1）加固用钢板、锚栓等原材料均需满足设计要求，钢板、型钢采用Q345B钢材，粘钢用结构锚栓采用高强直接剪切型锚栓。分别进行材料的长度、宽度与厚度检查，注意材料的负公差是否超标。

（2）结构灌缝胶的选择采用GB 50367- 2013《混凝土结构加固设计规范》中规定的A级胶，其力学性能等指标必须有权威单位的检测报告，且符合设计文件要求;化学浆液应具有一定抗冲击、变形能力、浆液粘度小、渗透能力强，此外还应满足表2技术指标。

（3）进场材料必须有相应合格证，质量证明文件，检验试验报告单等。并由监理单位见证取样送至具有相应资质的检测机构复检，合格后方能投入使用。

3.3 加工制作质量控制措施

（1）因加固的结构柱为圆柱，采取在工厂内加工成2个半圆钢板，待现场钻孔点位确定后，放样至半圆钢板上，再冲孔制作而成，分别编号完善，运至现场进行合拢对孔安装。

（2）严格执行自检、互检、专业检的“三检制度”，确保工序质量。

（3）坚持样板引路制度。在每个工序施工之前，制作施工样板，提前暴露各种施工问题，梳理施工注意要点并在后续施工中加以规避错误，保证大面施工的正确性，避免大量返工，从而保证施工质量及施工工期要求。

（4）充分发挥技术管理工作，加强技术交底，特别对于设计意图的宣贯，施工前每个人员都应做到心中有底。认真研读图纸，相关技术规范、图集及标准的把握，交底清楚。对于特别重要的部位，需加强过程管控，编制工艺施工指导书，指导施工，避免错误，影响施工质量。

（5）加固钢板的焊接作业工程量大，焊接质量直接影响工程质量。焊接制作过程中，加强焊接工艺的评定及管理，注意各焊接参数的选定，确保质量。

（6）钢板的冲孔质量需满足孔壁与抗剪锚栓无间隙紧密连接，对成孔质量控制严格，故特采取在加工厂内利用冲床进行成孔作业。孔壁需做到顺滑，无其他质量缺陷。

3.4 直接剪切型锚栓安装质量控制措施

（1）安装锚栓之前，必须将锚栓孔内的灰渣清理干净。结构基层的浮灰及裂缝必须提前修复处理完毕。

（2）将合格的材料样品进行封样保存，随机抽取现场材料与样品进行比对。

（3）锚栓孔的钻孔施工前，提前在孔位安装导向管，确保电钻成孔过程中不发生歪斜，从而达到钻孔与圆柱结构成垂直角度，满足加固钢板孔壁与栓杆紧密无间隙连接。

（4）锚栓孔内注入粘钢胶，胶体注入孔道2/3为宜。然后把锚栓缓慢的按一个方向旋转插入孔道，使胶液刚好挤出孔道，同时插入的过程中时刻检查并保证栓杆与结构基层的垂直度。

（5）待加固钢板对孔套入栓杆后，开口垫环套入钢板孔（钢板孔直径D=d+6，开口垫环翼缘直径D1=d+7，d为栓杆直径），最后旋紧螺帽。在螺帽的旋紧过程中，螺帽顶紧开口垫环，带领开口垫环膨胀从而卡紧钢板孔，实现钢板孔壁与锚栓杆的紧密连接。

4 加固效果分析

以前常用的锚栓钢板加固法在施工过程中，钢板的穿孔直径需大于锚栓杆直径，以满足加固钢板穿套锚栓杆的要求，但这样做以后，当加固构件受荷载作用，发生变形或位移，可能出现某些锚栓已受力屈服，某些锚栓才刚刚开始受力，甚者还有栓杆和钢板孔还未接触，导致各个锚栓不能有效协同受力，使得群锚系统的抗剪能力不能充分的发挥。

直接剪切型锚栓螺栓钢板则有效的解决了这一问题，能够发挥群锚系统协同受力，充分发挥各锚栓的抗剪能力。其原理为：加固钢板对孔套入锚栓杆后，其设置开口垫环，套入钢板孔，钢板孔直径D=d+6，开口垫环翼缘直径D1=d+7，其中d为栓杆直径，最后旋紧螺帽。在螺帽的旋緊过程中，螺帽顶紧开口垫环，带领开口垫环膨胀从而卡紧钢板孔，实现钢板孔壁与锚栓杆的紧密连接。这个工艺对钻孔与结构基层的垂直度要求非常高，钻孔过程中，采用了提前安装导向管的工艺，保证钻孔垂直度的精度要求。相较传统加固施工工艺直接剪切型锚栓螺栓钢板加固效果更好。

参考文献

[1] 建筑结构加固工程施工质量验收规范： GB50550-2010[S].

[2] 钢结构高强度螺栓连接技术规程： JGJ82-2011[S].

[3] 钢结构焊接规范： GB50661-2011[S].