梁加固(梁、柱外包钢加固施工方案)

外包钢加固专项施工方案

适用范围及施工环境要求

适用于承受静力作用的一般受弯及受压构件；

适用于环境温度5⁰C～70⁰C，相对湿度不大于80%；

原混凝土构件强度等级应≮C15；

操作场地应无粉尘，且不受日晒、雨淋和化学介质污染；

严禁在雨雪、大风天气条件下进行露天作业。

工艺流程及操作要求

熟悉图纸并备料→型钢表面处理→搭设脚手架→混凝土表面处理→放线→包钢骨架制安焊接→锚固螺栓→密封及粘贴灌胶嘴→配制结构胶→压力灌胶并封口→养护、固化→质量检验→防护面层施工

操作要点

钢板等型钢备料及表面处理

根据设计图纸结合现场实际尺寸加工钢板等型钢，按混凝土表面锚固螺栓实际位置确定钢板位置，并在钢板上、下端确定灌浆、出浆孔孔径5mm。钢板钻孔，不大于锚固螺栓直径2mm；

用砂轮磨光机对钢板表面打磨，打磨纹路应与钢板受力方向垂直，要求钢板出现金属光泽、无锈迹、打磨粗糙度越大越好。要求钢板表面无灰尘、无油污。

放样应按施工图纸及施工现场实际情况，以1：1的大样放出构件几何尺寸及各部分连结节点，并交质检人员检查，确定无误后，方可下料施工；

根据大样制作样板和样杆，作为下料、弯制、切割的依据，样板和样杆应核对无误后，方可下料施工。样板或样杆多次使用时，应进行实样复核；

样板及样杆制作应考虑下料切割的预支留量及多层焊接的收缩余量和安装时水平基础的水平误差的留量。

应按下料样板或样杆进行，下料划线宽度应控制在0.5mm～1.0mm内；

切割时应控制切割火焰的温度、切割速度、切割缝的宽度，对于长厚板缝的切割应用自动或半自动切割机进行；

割后应及时去掉氧化铁，气割的允许偏差及切割精度应符合所切割质量标准，对于未达到质量要求的切割截面要求进行机械打磨处理；

下料待加工的零件应进行分类编号，并按加工的先后顺序进行堆放。堆放时应临时加支撑点，避免因构件积压或自重引起的变形。

零件切割后应进行初步矫正，矫正的内容包括钢板的不直度、型钢挠度的不直度；

如需要采用热加工矫正构件时，加热的温度应控制在900⁰C以下，对于普通碳素结构钢可进行淬火矫正；

矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面和损伤，划痕深度不得大于0.5mm，大于0.5mm时应进行焊补并打磨平整；

混凝土表面处理

按设计要求，结合现场原有梁、柱的实际截面尺寸，确定螺栓固定位置及粘贴钢板的位置。

将包钢及粘贴钢板范围内的混凝土表面进行打磨打毛处理，除去表面不良混凝土、表面疏松物、浮浆、砂浆面层等，然后用磨光机或钢丝刷对混凝土表面打磨，并吹除粉粒及灰尘，最后用电锤或錾子对打磨好的混凝土表面进行打毛处理，打毛麻点深4~5mm，间距30mm梅花状布置，但不得凿成沟槽。

原构件混凝土截面的棱角应进行圆化打磨，圆化半径≮20mm，磨圆的混凝土表面应无松动的骨料和粉尘。

锚固螺栓定位及固定

按设计图纸在混凝土表面划线，确定锚固螺栓的位置。

钻孔，孔径18~20mm，孔深10cm。

清除孔内松散浮渣，用压缩空气吹孔，清除孔内残余灰尘。

用丙酮或酒精洗孔壁，保持孔壁无油污。

用稀释的液体结构胶涂刷孔壁。

待孔壁胶液稍干时，向孔内灌入长江牌（YZJ）灌注胶，注胶深度大约为孔深的2/3左右。

将M16螺栓除锈，用丙酮或酒精清洗，要求螺栓表面无锈、无油污。然后将螺栓埋入孔内，胶体应充满锚固螺栓孔。

胶体养化24小时固化后，方可嵌固钢板。

包钢骨架制作、焊接

嵌固钢板

将清洗后的钢板套入锚固螺栓，利用螺栓块调整钢板与混凝土表面之间的空隙。根据混凝土表面平整情况，空隙厚度一般应控制在（3—5mm）。

拧紧锚固螺栓螺母，将钢板固定。

沿钢板四周边用结构胶封堵，使钢板与混凝土表面之间形成密封空隙。

搅拌机具及容器不得有油污，应避免任何杂物进入容器。

缀板应采用平焊方法与角钢连接牢靠，焊接时，使缀板底面与角钢内表面对齐。

4.2.4.4焊接H型钢梁

4.2.4.4.1焊接材料应按图纸技术要求进行采购，手工焊剂牌号为E53型，CO₂气体保护焊系为H08Mn₂Si；

4.2.4.4.2焊接药剂必须干燥才能使用，如发现潮湿必须进行烘焙，烘焙温度应按焊条说明书进行；

4.2.4.4.3 H型钢梁在组装前应对腹板、翼缘板进行矫平处理，需坡口焊的应按设计要求对腹板边缘进行坡口加工，确保焊缝质量；

4.2.4.4.4焊接必须按照钢结构焊接规程“（JGJ81-2002）”）进行，焊工应是熟练的焊工并备有资格操作证；

4.2.4.4.5对H型钢应采用CO₂气体保护，可减少焊接变形，确保焊接缝的质量；

4.2.4.4.6对于钢板焊缝的转角处必须进行包角焊，对于多层焊接，每一层焊完后应及时进行清理检查，缺陷清除后再进行下一道施焊；

4.2.4.4.7定位焊的焊缝厚度不大于设计焊缝厚度的2/3，且不应大于8mm，焊缝长度不宜小于25mm，定位焊的位置应置于焊道内；

4.2.4.4.8焊缝出现裂纹，焊工不得擅自处理，应报技术负责人，待原因查出后，拿出具体的补修方案报设计院及监理公司审批后再处理，焊缝同一部份的返工次数不宜超过两次，当超过两次时，应按返修工艺进行；

4.2.4.4.9焊接完毕后焊工应清理焊缝表面的溶渣及两侧飞溅物，检查焊缝外观质量，并交质检人员进行检验；

4.2.4.4.10为尽量减少翼缘板施焊后的变形挠度，可将上下翼缘板进行“∧”折弯处理（即反变形的方法进行组装施焊），反变形的数值一般为5mm，也可按实际经验取值；

4.2.4.4.11腹板与翼缘组装间隙为1.5mm～2.0mm，以确保施焊的熔透量，组装的定位焊缝，厚度不应大于设计焊缝厚2/3且不应大于8mm，其焊缝长度不宜小于25mm；

4.2.4.4.12 H型钢施焊完后，应对整个钢梁进行变形矫正，矫正方式可用滚压机或淬火矫正的方式进行。

4.2.4.5制孔

4.2.4.5.1本结构的构件装配连接均采用螺栓连接，螺栓孔的分组较多，数量较大，必须在熟悉图纸要求时，才能制孔，根据设计图纸结合现场实际尺寸，按混凝土表面锚固螺栓实际位置确定钢板位置，钢板钻孔，不大于锚固螺栓直径2mm；

4.2.4.5.2为保证制孔的精度和偏差，每组板在制孔时应在模板中进行，模板必须检验合格后才能使用。

4.2.4.6摩擦面的加工

4.2.4.6.1摩擦面的加工可以用喷砂或机械打磨的方法进行；

4.2.4.6.2磨擦面加工时，其操作方法必须沿水平方向或垂直方向进行，不许交叉作业；

4.2.4.6.3经处理的磨擦面必须进行抗滑系数试验，按设计要求进行；

4.2.4.6.4磨擦面装配必须与构件受力的方向相垂直；

4.2.4.6.5好的磨擦面不得有飞边、毛刺、焊疤或污损。

4.2.5现场吊装：

4.2.5.1吊动前应对起吊设备、起吊索具等进行全面的检查，吊装的辅助设备事先要配齐（如吊装时上、下楼层需使用的对讲机），用于吊动的吊环、眼板应焊接牢固，避免吊运过程中发生机具和人身事故；

4.2.5.2吊装前，在加固梁两侧楼板处按间距2000开设辅助吊装孔，用手动葫芦进行均匀起吊，采用水准仪及踏尺对起吊进程进行监控，力求保证平衡吊装，将钢梁变形量控制在最小；

4.2.5.3安装前由于运输、搬动、堆放、吊装等引起构件的变形、涂导脱落，应进行矫正和补修；

4.2.5.4起吊过程中应统一指挥，协同作战，杜绝乱指挥和工作混乱局面的出现；

4.2.5.5吊钩在构件安装连接牢固后，应听从指令人员的命令才能脱钩；

4.2.6高强度螺栓连接板的安装

4.2.6.1安装前必须对连接板进行外观检查，应消除飞边、毛刺、飞溅物，磨擦面应保持干燥、平整；

4.2.6.2磨擦面的装配必须与构件的受力方向相垂直，其接触面要平整，当接触面有间隙时，小于1mm可以不处理，大于1～3mm间隙时，应将高出的一侧按1：10打磨成斜面，打磨的方向应与受力方向相垂直；

4.2.6.3安装高强度螺栓时，螺栓应自己穿入孔内，不得强行敲打，并不得气割扩孔，穿入方向宜一致，便于操作；

4.2.6.4高强度螺栓应按一定顺序拧紧，宜由中央向外顺序拧紧，并应在当天终拧完毕（高强度螺栓拧紧分为：初拧和终拧）。

密封及粘贴灌浆嘴

用包钢灌注型结构胶将钢构件全部边缘密封：用批刀将边胶挤压入钢梁顶及钢板箍侧，使钢梁、钢板箍与混凝土间隔缝隙控制在2～3mm内；

密封后的钢梁不得锤击、焊接或振动；

密封前必须根据各构件具体结构形式确定入胶口、出气口的位置及数量，排气孔间距为 2-3m，用结构胶粘贴灌浆嘴并留出排气孔。

待结构胶强度达到终凝时，将灌浆管与灌浆嘴接通后，启动空气压缩机，利用压缩空气检查灌浆系统和钢板周围密封是否完好，若空压机压力表达到0.4MPa，则说明密封完好，可以进入下一道工序的施工，或采用涂抹肥皂水的方式试验密封效果。

配置灌注胶

现场由专人配制灌注胶，将包钢灌注结构胶按比例混合均匀，搅拌时间不少于5分钟，调制好的结构胶应在1小时内使用完毕。

压力灌胶

将调制好的液态结构胶装入灌浆罐内，启动空压机及灌浆装置向钢梁（钢板）与混凝土面的空腔内灌浆，由下至上，由左至右，依次进行灌注，灌胶压力为0.2MPa，胶体从灌胶嘴压入，当最后一个排气孔出浆后，停止加压，用密封胶堵孔，再以较低压力维持10分钟以上方可停止灌胶；待空腔内胶体达到初凝而不外流时拆下灌浆盒，再用结构胶将灌浆盒处抹平、封口。灌浆后不得对钢架进行锤击、移动和焊接。

静置养护

结构胶可在常温下养护、固化，环境温度15℃以上时，3天后可受力使用，若低于15℃，一般10天左右可受力使用。静置固化养护期间，被加固部位不得受到任何的撞击和振动的影响，养护环境和要求按照产品使用说明书的规定执行。

质量检验

胶体静置固化72h（3d）后进行包钢灌注施工质量自检，一般采用非破损检验。即用小锤敲击钢板检验钢板的有效密实面积。用小锤轻轻敲击钢梁、钢板，检查钢板与混凝土表面粘结密实度，按规范要求，锚固区钢板有效粘接面积不少于90%，非锚固区不少于70%为合格，否则应进行返工，具体做法是空鼓部位钻孔重新灌注。

钢材面防护处理

采用磨光机除锈辅以手工打磨的除锈方法，验收合格后进行下道工序；

涂漆前应除掉钢材表面残留的油污、水锈、浮尘等附着物；有雾、雨的天气和较大的灰尘时禁止施工，禁止户外作业；

每一层涂漆完工后，保证漆膜全干后，方能涂下一道油漆，以避免漆未干引起的油漆层之间夹水，导致油漆层间剥离，影响防腐、防火性能和降低使用寿命；

5 材料

包钢灌胶加固的主要材料为建筑结构胶、型钢、钢板及螺栓。

5.1结构胶及锚固胶应禁止采用环氧树脂类胶粘剂。胶粘剂要求抗严寒、防老化和耐酸碱，常温下无蠕变，有较好的抗震、抗疲劳性能及耐久性；目前使用较多的是YZJ-3包钢灌注型结构胶。

YZJ-3型结构胶由A、B两种组份组成。A组份为白色粘稠液体，B组份为黑色粘稠液体，两种组份按A：B=4：1（重量）混合均匀使用。其各项性能指标见表5.1。

表5.1

序号

检验项目

计量单位

检验数量

检验结果（平均值）

试验方法或条件

1

抗压强度

MPa

5

70.98

GB/T2569-1995

2

抗拉强度

MPa

5

35.57

GB/T2568-1995

3

抗剪强度

MPa

5

22.03

压剪

4

抗折强度

MPa

5

45.10

GB/T2570-1995

5

粘结拉剪强度（钢-钢）

MPa

3

18.10

GB7124-86

6

粘结正拉强度（钢-混凝土）

MPa

6

2.58

碳纤维《规程》附录A

7

弹性模量

GPa

3

4.50

GB/T2568-1995

8

泊松比

3

0.38

GB/T2568-1995

9

耐久性能

小时

25

2000小时强度不降低

GB/T14522-93

10

疲劳

万次

3

200

（不破坏）

GBJ17-88

11

工作环境

⁰C

5

-40～70

12

配合比（重量）

A组份：B组份=4：1

5.2加固用钢板及型钢一般采用Q235或18Mn钢为宜，钢板、连接螺栓及焊缝强度的设计值，应按先行国家标准《钢结构设计规范》规定采用。

6 机具设备

包钢灌胶加固的机具设备，视现场情况及施工面积和工期要求合理配置。一个班组所需主要机具设备参见表6-1。

施工机具表 表6-1

序号

名称

型号

数量

1

磁座钻

ZBK64017-89

5台

2

空压机

2台

3

电锤

HITIL

2把

4

手持风机

2把

5

角磨机

4把

6

钻床

1台

7

无齿锯

1台

8

电焊机

1台

9

毛刷

5把

10

扳手

5把

11

切割锯

1台

12

灌浆设备

1套

13

手动葫芦

3套

劳动力组织及安全

7.1劳动力组织

视现场工期及施工面积确定班组数，每班组约20人，工长1人、工程技术员1人、安全员1人、质检员1人、电工1人、电焊工1人、专业工人14人。焊接、安装25工日/吨，灌胶6～7工日/m²。

7.2安全

7.2.1配制灌注用的原料应密封贮存，远离火源，避免阳光直接照射。

7.2.2操作员应穿工作服，戴防护口罩、手套和安全帽，施工人员严禁在现场吸烟。

7.2.3要定期对用电设备进行检查维修。

7.2.4钢梁吊装时应注意安全。

7.2.5丙酮必须远离火源操作或放置。

质量标准

8.1工程验收时必须有钢板、型钢、建筑结构胶、螺栓的材质证明、复试报告；螺栓拉拔试验、扭矩系数及抗滑移系数检测报告；焊接质量超声波探伤检测报告以及灌胶空鼓检测报告。

8.2每一道工序结束后均应按工艺要求及时进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。

关键控制点

基底处理是关键工序，基底处理不应只停留在构件的表面处理，尤其对于老结构，更应对其本身检查是否有空鼓、裂缝现象，以便采取相应措施保证质量。

灌胶时，一定要避免先灌后焊，因焊接温度过高，容易引起结构胶老化而失效。

包钢用型钢、钢板与原构件宜采用内爆胀锚螺栓连接，在孔中灌注结构胶。

二、结构粘钢加固方法的优点：

1、坚固耐用：经过多年来的工程实践，已经证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。 施工工艺精巧，质量优秀，工程合格率为100%。胶粘剂30年老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可 靠的。

2、施工快速：在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工，受到用户的普遍赞扬。

3、简洁轻巧：与其它加固方法比较，粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无湿作业。完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，结构自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。

4、灵活多样：粘钢加固法的适应性很强，能够解决生产上和生活上各种有关问题。粘贴钢板的方案多种多样，灵活巧妙。还可粘贴型钢、加固钢结构及砖砌体结构等。

5、经济合理：由于施工快，避免或减少工厂停产时间，节约加固材料，与其它加固方法比较，粘钢加固的费用大为节省，经济效益很高。