1.常见的结构加固技术
1.1.钢结构加固
钢板加固通常采用高强度钢板,利用粘结剂将钢板粘贴在钢构件表面,或采用栓焊的方式与钢构件连接,从而增大截面面积,提高构件的抗弯和抗剪能力。型钢加固则是在钢构件上焊接或栓接型钢,常用的型钢有工字钢、槽钢和角钢等,通过增加截面面积和改变截面形状,提高钢构件的受力性能。碳纤维加固技术是近年来发展起来的一种新型加固方法,利用碳纤维布或板材粘贴在钢构件表面,依靠碳纤维材料高强度、高模量和耐腐蚀的特点,提高钢构件的抗拉、抗弯和抗疲劳性能。钢结构加固技术在工业厂房、桥梁、塔架等钢结构工程中得到广泛应用,对延长钢结构使用寿命、保障结构安全性能具有重要作用。
1.2.混凝土结构加固
混凝土结构加固是对既有混凝土结构采取一定的技术措施,提高其承载能力、延长使用寿命的方法。常见的混凝土结构加固技术包括粘贴钢板加固、包钢加固和外包混凝土加固等。粘贴钢板加固是将钢板通过环氧树脂胶粘剂粘贴在混凝土构件表面,利用钢板与混凝土的共同工作,提高构件的抗弯和抗剪性能,适用于梁、板、柱等构件的加固。包钢加固则是在混凝土构件外包裹型钢,通过钢材与混凝土的共同受力,增大构件截面,提高承载能力,常用于柱、墙等构件。外包混凝土加固是在原有混凝土构件外浇筑一层钢筋混凝土,通过新旧混凝土的共同工作,显著提高构件的刚度和强度,适用于梁、柱、墙等构件。混凝土结构加固设计需要综合考虑构件的受力状态、损伤程度、使用要求等因素,选择合理的加固方案,并对加固材料的性能、构造做出详细规定,以保证加固效果和工程质量。
1.3.砌体结构加固
常用的砌体结构加固技术有粘贴钢筋网水泥砂浆加固、预应力加固和灌浆加固等。粘贴钢筋网水泥砂浆加固是在砌体墙面上粘贴钢筋网,并喷洒水泥砂浆,形成一个新的受力层,提高墙体的抗震性能和承载能力,适用于受震损伤或承载力不足的砖墙、石墙等。预应力加固是通过在砌体中植入预应力筋,并施加预应力,提高砌体的抗拉、抗弯能力,常用于历史建筑、拱桥等砌体结构的加固。灌浆加固则是向砌体裂缝、空鼓等缺陷处注入水泥浆液或环氧树脂等材料,填充裂缝,增强砌体的整体性和强度,适用于砖石砌体和混凝土空心砌块砌体的加固。砌体结构加固设计需要根据砌体材料特性、损伤状况、荷载条件等,合理选用加固技术,并对加固材料配合比、施工工艺等进行优化,以达到理想的加固效果。同时,还需要注重加固结构与原结构的协调性,避免应力集中等问题,确保砌体结构的安全性和耐久性。
2.常用的地基加固技术
2.1.置换加固
常见的置换加固技术包括挤密砂桩和水泥搅拌桩。挤密砂桩是利用静压或振动压入工艺,将砂料挤入软土地基中,形成密实的砂桩,并通过桩间土的挤密作用,提高地基的抗剪强度和压缩模量。水泥搅拌桩则是将水泥、粉煤灰、石灰等固化材料与软土现场搅拌,形成高强度的水泥土桩,替换软弱土层,显著提高地基承载力和稳定性。置换加固不仅可以加固软土地基,而且能够有效地控制地基沉降,适用于湿陷性黄土地基、高压缩性软土地基、液化土地基等问题地基。置换加固设计需要综合考虑置换率、桩径、桩长、桩距等参数,并结合现场土层条件和上部结构荷载要求,合理确定置换材料的性能指标,优化施工工艺,以达到理想的加固效果。
2.2.桩基加固
常用的桩基加固方法包括钢管桩加固和旋喷桩加固。钢管桩加固是将钢管桩贯入地基,并与上部结构连接,形成桩-土共同工作的复合地基。钢管桩具有施工便捷、桩身质量易控制、承载力高等特点,适用于软土地基、湿陷性黄土地基、填土地基等。旋喷桩加固则是利用高压旋喷设备,将水泥浆液喷射入地基土体中,形成直径较大的水泥土桩,显著提高地基的抗剪强度和压缩性能。旋喷桩具有造桩速度快、桩体强度高、适应性广等优点,适用于软弱夹层地基、溶洞发育地基、堆填土地基等复杂地质条件。桩基加固设计需要结合场地工程地质条件、桩型选择、施工工艺等,合理确定桩径、桩长、桩间距等参数,并进行单桩和群桩承载力验算,以保证桩基加固的安全性和有效性。
3.结构与地基加固的设计要点
3.1.选择适宜的加固方案
根据现有结构和地基的状况评估结果,并结合工程项目的实际情况,需要选择适宜的加固方案。加固方案的选择需要综合考虑技术可行性、经济合理性、施工便捷性、对环境的影响等多方面因素。常见的结构加固方案有粘贴钢板、粘贴碳纤维、外包钢板、外包混凝土、预应力加固、植筋加固等;地基加固方案有置换法、强夯法、注浆加固、挤密砂桩、水泥搅拌桩、旋喷桩等。不同的加固方案适用的条件和效果不同,如外包钢板适用于混凝土构件的抗弯、抗剪加固,对施工环境要求较高;粘贴碳纤维适用于砌体和混凝土构件的抗裂、抗震加固,施工方便但造价较高;强夯法适用于中等密实度的砂土地基,施工速度快但容易扰动邻近建筑;旋喷桩适用于软弱夹层地基、湿陷性黄土地基,造桩质量易控制但造价相对较高。选择加固方案时,要全面权衡各种方案的优缺点,并进行技术经济比较,选择最优的方案。同时,还需要与建设单位、监理单位等沟通协调,确保加固方案的可实施性和可接受性。
3.2.加固材料的选择与性能要求
常用的加固材料包括钢材、混凝土、砂浆、碳纤维、玻璃纤维、环氧树脂、聚合物等。材料选择需要考虑其强度、刚度、韧性、耐久性、施工性等性能指标,以及与原结构材料的相容性、连接可靠性。如粘钢加固宜选用Q235、Q345等热轧钢板,其屈服强度、抗拉强度、伸长率等需满足设计要求;碳纤维布宜选用高强型、高模量型,其抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率等需满足设计要求,与结构胶粘剂的黏结强度也需满足要求;水泥基灌浆材料需选用优质硅酸盐水泥,并掺加减水剂、膨胀剂等外加剂,提高流动性、自密实性和抗裂性,其抗压强度、泌水率、凝结时间等需满足设计要求;土工合成材料需选用高分子聚合物,如聚酯、聚丙烯、聚乙烯等,其抗拉强度、刚度、蠕变性能、抗老化性能等需满足设计要求。此外,加固材料的环保性、耐火性、耐腐蚀性等也是选择时需要考虑的因素。加固设计需要对材料的技术要求提出明确规定,并严格控制材料质量,开展必要的性能检测试验,确保材料满足设计要求和相关标准。
4.结束语
综上所述,随着科学技术的发展,新材料的层出不穷,结构及地基加固技术必将得到革新与发展。今后,随着智能监控和绿色环保等概念的深入应用,土木工程施工将会有更多的可能性。只有通过对加固技术的改进与创新,才能更好地为城市的建设与发展服务,为人们创造一个安全舒适的居住环境。
参考文献
[1]曲建国.土木工程建设中结构与地基加固技术的运用[J].工程技术研究,2020,5(17):50-51.
[2]庄玉海.土木工程建设中结构与地基加固技术的应用分析[J].四川水泥,2020,(03):173.