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1、工程鉴定分析与加固建 筑 工 程 诊 治 技 术,姜洪斌 博士 副教授 哈尔滨工业大学土木工程学院,52 地基基础加固基本方法 当天然地基不能满足建筑物对它的要求时，需要进行地基处理，形成人工地基以满足建筑物对它的要求。当已有建筑物地基与基础发生工程事故，需要对已有建筑物地基与基础进行加固，以保证其正常使用和安全。地基与基础加固方法很多，按加固原理可分为下述八类： 一、地基加固基本方法 1.置换 2.排水固结 3.灌入固化物 4.振密、挤密 5.加筋 6.冷热处理 二、基础加固基本方法 7.托换加大底面积、增加刚度 8.纠偏,52 地基基础加固基本方法 1 置换 置换是用物理力学性质较好的岩上
2、材料置换天然地基中的部分或全部软弱七体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。主要包括换仁垫层法、挤淤置换法、褥垫法、振冲置换法（或称振冲碎石桩法）、沉管碎石桩法、强夯置换法、砂桩（置换）法、石灰桩法，以及 EPS 超轻质料填十法等。 2 排水固结 排水固结是指土体在一定荷载作用下固结，孔隙比减小，强度提高，以达到提高地基承载力，减少工后沉降的目的。按加载形式主要包括加载预压法、超载预压法、真空预压与堆载预压联合作用，以及降低地下水位等。按地基中设置的竖向排水通道形式可分为普通砂井法，袋装砂井法和塑料排水带法。,52 地基基础加固基本方法 3 灌人固化物 灌人
3、固化物是向土体中灌人或拌人水泥、或石灰、或其他化学固化浆材在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。主要包括深层搅拌法（包括浆体喷射和粉体喷射深层搅拌法）、高压喷射注浆法、渗人性灌浆法、劈裂灌浆法、挤密灌浆法和电动化学灌浆法，还有夯实水泥桩法等。 4 振密、挤密 振密、挤密是采用振动或挤密的方法使未饱和土密实，上体孔隙比减小，以达到提高地基承载力和减小沉降的目的。主要包括表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密砂石桩法、孔内夯实法、爆破挤密法、土桩、灰上桩法等。 5 加筋 加筋是在地基中设置强度高、模量大的筋材，以达到提高地基承载力、减小沉降的目的。强度高、模量大的筋材，可以是钢筋棍凝上也可以
4、是土工格栅、土工织物等。主要包括加筋土法、土钉墙法、锚固法、树根桩法、低强度混凝上桩复合地基和钢筋混凝上桩复合地基法等。,地基加固处理,灌注浆液加固法,灌注桩加固,地基加固处理,压桩法,灰土挤密桩加固,基础加固,加大基础底面,基础加固,加大基础底面、增加基础刚度,基础加固,用钢筋混凝土扩大毛石基础截面法,嵌入式连接,锚筋式连接,基础加固,增大基础高度的加固方法,基础加固,基础加固,提高基础刚度的配筋连接,基础加固,设置加宽底板的钢筋混凝土护套,基础加固,加大钢筋混凝土杯形基础底面积,基础加固,后塞筏板加固法,基础加固,拉压桩挑梁卸荷法,基础加固,分配梁法,基础加固,53 混凝土结构加固基本方法
5、,一、增大截面加固法 二、外包钢加固法 三、体外预应力加固法 四、增设支点法 五、绕丝加固法 六、外粘纤维加固法 七、外粘钢板加固法 八、混凝土裂缝修补法,一、增大截面加固法 采取增大砼构件截面，以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。可广泛用于砼结构的梁、板、柱等构件。 混凝土结构加固设计规范： 设计规定 1 本方法适用于钢筋混凝土受弯和受压构件的加固。 2 采用本方法时，按现场检测结果确定的原构件混凝土强度等级不应低 于 C10 。 3 当被加固构件界面处理及其粘结质量符合本规范要求时，可按整体截 面计算。 4 采用增大截面加固钢筋混凝土结构构件时，其正截面承载力应按现行 国家标准混凝
6、土结构设计规范GB 50010的基本假定进行计算。,（一）受弯构件正截面加固计算 应根据原结构构造和受力的实际情况，选用在受压区或受拉区增设现浇钢筋混凝土外加层的加固方式。 当仅在受压区加固： 按混凝土结构设计规范关于叠合式受弯构件的规定进行。 当在受拉区加固 正截面受弯承载力应按下列公式确定：,s 新增钢筋强度利用系数，取 s= 0 . 9,（二）受弯构件斜截面加固计算 1 截面限制条件： 2 斜截面受剪承载力应符合下列规定： 当受拉区增设配筋混凝土层，并采用 U 形箍与原箍筋逐个焊接时： 当增设钢筋混凝土三面围套，并采用加锚式或胶锚式箍筋时 c 新增混凝土强度利用系数，取 c= 0 . 7
7、,（三）受压构件正截面加固计算 轴心受压构件正截面受压承载力应按下式确定： cs 综合考虑新增混凝土和钢筋强度利用程度的修正系数， cs =0 . 8,（三）受压构件正截面加固计算 偏心受压构件正截面受压承载力应按下式确定：,（四）增大截面法加固构造规定 新增混凝土层的最小厚度，板不应小于 40mm ；梁、柱采用人工浇筑时,不应小于 60mm ,采用喷射混凝土施工时,不应小于 50mm. 加固用的钢筋，应采用热轧钢筋。板的受力钢筋直径不应小于8mm ；梁的受力钢筋直径不应小于 12mm ；柱的受力钢筋直径不应小于 14mm ；加锚式箍筋直径不应小于 8 mm ; U 形箍直径应与原箍筋直径相同
8、；分布筋直径不应小于 6mm 。 3 新增受力钢筋与原受力钢筋的净间距不应小于 20mm , 并应采用短筋或箍筋与原钢筋焊接； 4 梁的新增纵向受力钢筋，其两端应可靠锚固；柱的新增纵向受力钢筋的下端应伸人基础并应满足锚固要求；上端应穿过楼板与上层柱脚连接或在屋面板处封顶锚固。,（四）增大截面法加固构造规定,增加纵筋、梁截面高度,（五）增大截面法加固工程实例,增加梁截面高度,（五）增大截面法加固工程实例,增加梁截面高度超过100mm的做法（框架中）,（五）增大截面法加固工程实例,增加梁截面高度超过100mm的做法（砖墙上）,（五）增大截面法加固工程实例,加斜筋增加迭合面抗剪能力,（五）增大截面法
9、加固工程实例,梁加宽加固,（五）增大截面法加固工程实例,迭合面受剪承载力计算图,（五）增大截面法加固工程实例,原有梁加宽,（五）增大截面法加固工程实例,原有梁加高、加高加宽,（五）增大截面法加固工程实例,板迭合面设置受剪件,板单侧加厚设置负弯矩钢筋,（五）增大截面法加固工程实例,新旧混凝土构件相连节点做法,（五）增大截面法加固工程实例,（五）增大截面法加固工程实例,（五）增大截面法加固工程实例 原混凝土表面凿毛及楼面板表面开浇注自密实混凝土孔,（五）增大截面法加固工程实例 绑扎钢筋、支模板,（五）增大截面法加固工程实例 浇筑自密实混凝土,（五）增大截面法加固工程实例 浇注自流密实混凝土时,用小
10、振动泵振动模板,使混凝土流平密实,（五）增大截面法加固工程实例 养护后拆模,二、置换混凝土加固法 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。 特点：与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样 存在施工的湿作业时间长的缺点； 一、设计规定 本方法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。 采用本方法加固梁式构件时，应对原构件加以有效的支顶。当采用本方法加固柱、墙等构件时，应对原结构、构件在施工全过程中的承载状态进行验算、观测和控制，置换界面处的混凝土不应出现拉应力，若控制有困难，应采取支顶等措施进行卸荷。 采用本方法加固混凝土结构构件时，
11、其非置换部分的原构件混凝土强度等级，按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。 当混凝土结构构件置换部分的界面处理及其施工质量符合本规范的要求时，其结合面可按整体工作计算。,二、置换混凝土加固法 二、加固计算 1.当采用置换法加固钢筋混凝土轴心受压构件时，其正截面承载力应符合下列规定： c 置换部分新增混凝土的强度利用系数， 当置换过程无支顶时，取 0 . 8 ； 当置换过程采取有效的支顶措施时，取 1.0。 2.当采用置换法加固钢筋混凝土偏心受压构件时，其正截面承载力应按下列两种情况分别计算： a.压区混凝土置换深度 hnxn：按新混凝土强度等级和 混凝土结构设计规范 GB 5
12、0010 的规定进行正截面承载力计算。 b.压区混凝土置换深度 hn xn ，其正截面承载力应符合下列规定：,二、置换混凝土加固法 二、加固计算 3 当采用置换法加固钢筋混凝土受弯构件时，其正截面承载力应按下列两种情况分别计算: a.压区混凝土置换深度 hnxn： 按新混凝土强度等级和现行国家标准 混凝土结构设计规范 GB 5001 。的规定进行正截面承载力计算。 b.压区混凝土置换深度 hn xn 。其正截面承载力应按下列公式计算： 三、 构造规定 1 置换用混凝土强度等级：提高一级,且不应低于 C25 。 2 混凝土的置换深度不应小于 ：板40mm;梁柱人工浇筑60mm,喷射法施工50mm
13、 。置换长度应按检测及验算结果确定，非全长置换两端应分别延伸不小于 100mm 的长度。 3 置换部分应位于构件截面受压区内，且应根据受力方向，将有缺陷混凝土剔除；剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧；,三、体外预应力加固法 外加预应力的钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法。 （一）设计规定 本方法适用于下列场合的梁、板、柱和析架的加固： 1 原构件截面偏小或需要增加其使用荷载； 2 原构件需要改善其使用性能； 3 原构件处于高应力、应变状态，且难以直接卸除其结构上的荷载。 选择适用的预应力方法： 1 正截面受弯承载力预应力水平拉杆 正截面、斜截面梁式构件下撑式预应力拉杆 2 受压承载力（
14、轴压、小偏压、大偏压柱）单、双侧预应力撑杆 3 桁架轴拉、偏拉构件预应力拉杆 受拉钢筋配置不足的大偏压柱预应力拉杆 其他规定： 防腐、长期高温小于60、防火,三、体外预应力加固法 （二）预应力水平拉杆加固混凝土梁加固计算 1 估算预应力水平拉杆的总截面面积 Ap,est: 式中M一加固梁验算点处受弯承载力需要的增量； fpy 预应力钢拉杆抗拉强度设计值； h01由被加固梁上缘到水平拉杆截面形心的距离； 1 内力臂系数，取 0.85 。 2 计算在新增外荷载作用下该拉杆产生的作用效应增量 N 。 3 确定水平拉杆应施加的预应力值p。 除应按现行国家标准 混凝土结构设计规范 GB 50010 的规
15、定控制张拉应力并计人预应力损失值外，尚应按下式进行验算： 1 两根水平拉杆的协同工作系数，取 0.85 。,三、体外预应力加固法 （二）预应力水平拉杆加固混凝土梁加固计算 4 验算梁跨中和支座截面偏压承载力、支座斜截面受剪承载力。 验算时，应将水平拉杆的作用效应作为外力。若验算结果不能满足现行国家标准 混凝土结构设计规范 GB 50010 的要求，应加大拉杆截面或改用其他加固方法。 5 施工控制量应按采用的施加预应力方法计算。 若采用千斤顶张拉，可按张拉力p Ap 控制；若按伸长率控制，伸长率中应计入裂缝闭合的影响。 6 采用两根预应力水平拉杆横向拉紧时，横向张拉量 H 可近似按下式计算： 式
16、中 H横向张拉量； L1 张拉后的斜段在张拉前的长度；,三、体外预应力加固法 （二）预应力水平拉杆加固混凝土梁加固计算 水平拉杆横向张拉量计算,三、体外预应力加固法 （三）预应力下撑式拉杆加固混凝土梁加固计算 1 估算预应力下撑式拉杆的截面面积 Ap： 式中 h02 由下撑式拉杆中部水平段的截面形心到被加固梁上缘的垂直距离； 2 内力臂系数，取 0 . 80 。 2 计算新增外荷载作用下拉杆中部水平段产生作用效应增量 N 。 3 确定下撑式拉杆应施加的预应力值。 除应按现行国家标准 混凝土结构设计规范 GB 50010 的确定控制张拉应力并计人预应力损失值外，尚应按下式进行验算： 式中2 下撑式拉杆的协同工作系数，取 0 . 80 。 4 当采用两根预应力下撑式拉杆进行横向张拉时，其拉杆中部横向张拉量 H 可按下式计算： 式中 L2 拉杆中部水平段的长度。,三、体外预应力加固法 （四）预应力拉杆加固桁架受拉杆件加固计算 1 计算在设计荷载作用下原析架各杆件的作用效应； 2 根据被加固杆件的拉力设计值 Ni 与原截面受拉承载力设计值
