一、概述
增大截面加固技術(shù)，也稱為外包混凝土加固技術(shù)，它是增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，也可用來修補(bǔ)裂縫等，這種加固技術(shù)適用范圍較廣，可加固板、梁、柱、基礎(chǔ)和屋架等。根據(jù)構(gòu)件的受力特點和加固目的的要求、構(gòu)件幾何尺寸、施工方便等可設(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)或三側(cè)的加固，四側(cè)包套的加固。
根據(jù)不同的加固目的和要求，此技術(shù)又可分為加大斷面為主的加固，和加配筋為主的加固，或者兩者兼?zhèn)涞募庸�。加大截面為主的加固，為了保證補(bǔ)加混凝土正常工作，亦需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋。加配筋為主的加固，為了保證配筋的正常工作，需按鋼筋的間距和保護(hù)層等構(gòu)造要求適當(dāng)增大截面尺寸。加固中應(yīng)將鋼筋加以焊接，作好新舊混凝土的結(jié)合。
增大截面加固技術(shù)缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，此技術(shù)增大截面尺寸，有時影響房屋的外觀和凈空。
二、構(gòu)造規(guī)定
2.1新增混凝土層的最小厚度，對板不應(yīng)小于40mm；對梁、柱，采用人工澆筑時，不應(yīng)小于50mm，采用噴射混凝土施工時，不應(yīng)小于50mm。
2.2 加固用的鋼筋，應(yīng)采用熱軋鋼筋。板的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于6mm；梁的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm；柱的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm；加錨式箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，U形箍直徑應(yīng)與原箍筋直徑相同，分布筋直徑應(yīng)取6mm。
2.3 新增受力鋼筋與原受力鋼筋間的凈距不應(yīng)小于20mm，并應(yīng)采用短筋或箍筋與原鋼筋焊接；其構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：
1當(dāng)新增受力鋼筋與原受力鋼筋采用短筋焊接時，短筋的直徑不應(yīng)小于20mm，長度不應(yīng)小于5d，各短筋的中距不應(yīng)大于500mm（圖5.3，a）。
2 當(dāng)用單側(cè)或雙側(cè)加固時，應(yīng)設(shè)置U型箍筋（圖5.3，b）。U型箍筋應(yīng)焊在原有箍筋上，單面焊縫長度為10d，雙面焊接為5d（d為U型箍筋直徑）。
注：當(dāng)受構(gòu)造條件限制必需采用植筋方式埋設(shè)U型箍（圖5.3，c）時，應(yīng)采用錨固專用的結(jié)構(gòu)膠種植；不得采用自行配制的環(huán)氧樹脂漿或其他水泥砂漿。
3 當(dāng)用混凝土圍套進(jìn)行加固時，應(yīng)設(shè)置加錨式箍筋（圖5.3,d或e）。
圖5.3 增大截面配置新增箍筋的連接構(gòu)造
2.4 新增縱向鋼筋的錨固 梁的新增縱向受力鋼筋，其兩端應(yīng)可靠錨固；柱的新增縱向受力鋼筋的下端應(yīng)伸入基礎(chǔ)并應(yīng)滿足錨固要求；上端應(yīng)穿過樓板與上層柱腳連接或在屋面板處封頂錨固。
（1）框架柱新增縱向鋼筋與原基礎(chǔ)連接
當(dāng)原地基也需要加固時，應(yīng)將新增柱縱筋錨入加固基礎(chǔ)內(nèi)，并滿足錨固長度；當(dāng)原地基不需要加固時可采取下列兩種做法：1）錨入原基礎(chǔ)上做的臺階，在原基礎(chǔ)頂做鋼筋混凝土套，平面與原基礎(chǔ)臺階相同，其高度不宜小于500mm，同時應(yīng)滿足縱向鋼筋的錨固長要求。
2）用植筋法錨入原基礎(chǔ)。原基礎(chǔ)頂面在加大柱截面部們鑿毛，按新加縱筋位置定位后用電錘鉆孔，清孔吹灰后注入膠粘劑，插入直徑與新增縱筋相同的短鋼筋。錨入基礎(chǔ)的深度一般不小于15倍鋼筋直徑，伸出基礎(chǔ)的長度根據(jù)與新增縱筋的連接形式而定，可以采用焊接、機(jī)械連接或綁扎連接。
（2）框架柱新增縱向鋼筋穿越樓層的構(gòu)造
新增柱縱筋必須穿越中間樓層，非抗震時，搭接位置可以從樓面板開始，抗震時宜避開柱端箍筋加密區(qū)。新增縱筋穿過樓層時，其中間的鋼筋容易與樓層梁相碰，一般四面或三面加圍套就可以繞梁而過。單側(cè)或雙側(cè)加固就較為困難，當(dāng)樓層梁寬度較大時更難以穿過，可在梁端做鋼套，難以穿過的新加縱向受力鋼筋可與鋼套的角鋼焊接，鋼套側(cè)面鋼板截面強(qiáng)度應(yīng)不小于未穿過的鋼筋強(qiáng)度。對于新加縱向構(gòu)造鋼筋遇到樓層梁而未能穿過時，可把梁底的混凝土保護(hù)層鑿掉，把縱向構(gòu)造鋼筋與梁底的鋼筋相焊接。框架柱中間的柱頂（底）的截面強(qiáng)度不足而柱底（頂）并不需要加固時，新加縱向受力鋼筋在頂（底）部應(yīng)穿過樓層而錨入上（下）樓層，其高度應(yīng)滿足鋼筋錨固長度要求；而在柱底（頂）的新加縱向受力鋼筋可伸到樓層底（頂）面，不必穿樓層錨固。在上述樓層的上（下）由于考慮到新加縱向受力鋼筋的錨固而造成局部柱段的截面加大而影響美觀，可在上（下）的整層樁做外包處理。
2.4 新增縱向鋼筋的錨固 梁的新增縱向受力鋼筋，其兩端應(yīng)可靠錨固；柱的新增縱向受力鋼筋的下端應(yīng)伸入基礎(chǔ)并應(yīng)滿足錨固要求；上端應(yīng)穿過樓板與上層柱腳連接或在屋面板處封頂錨固。
（1）框架柱新增縱向鋼筋與原基礎(chǔ)連接
當(dāng)原地基也需要加固時，應(yīng)將新增柱縱筋錨入加固基礎(chǔ)內(nèi)，并滿足錨固長度；當(dāng)原地基不需要加固時可采取下列兩種做法：1）錨入原基礎(chǔ)上做的臺階，在原基礎(chǔ)頂做鋼筋混凝土套，平面與原基礎(chǔ)臺階相同，其高度不宜小于500mm，同時應(yīng)滿足縱向鋼筋的錨固長要求。
2）用植筋法錨入原基礎(chǔ)。原基礎(chǔ)頂面在加大柱截面部們鑿毛，按新加縱筋位置定位后用電錘鉆孔，清孔吹灰后注入膠粘劑，插入直徑與新增縱筋相同的短鋼筋。錨入基礎(chǔ)的深度一般不小于15倍鋼筋直徑，伸出基礎(chǔ)的長度根據(jù)與新增縱筋的連接形式而定，可以采用焊接、機(jī)械連接或綁扎連接。
（2）框架柱新增縱向鋼筋穿越樓層的構(gòu)造
新增柱縱筋必須穿越中間樓層，非抗震時，搭接位置可以從樓面板開始，抗震時宜避開柱端箍筋加密區(qū)。新增縱筋穿過樓層時，其中間的鋼筋容易與樓層梁相碰，一般四面或三面加圍套就可以繞梁而過。單側(cè)或雙側(cè)加固就較為困難，當(dāng)樓層梁寬度較大時更難以穿過，可在梁端做鋼套，難以穿過的新加縱向受力鋼筋可與鋼套的角鋼焊接，鋼套側(cè)面鋼板截面強(qiáng)度應(yīng)不小于未穿過的鋼筋強(qiáng)度。對于新加縱向構(gòu)造鋼筋遇到樓層梁而未能穿過時，可把梁底的混凝土保護(hù)層鑿掉，把縱向構(gòu)造鋼筋與梁底的鋼筋相焊接�？蚣苤�中間的柱頂（底）的截面強(qiáng)度不足而柱底（頂）并不需要加固時，新加縱向受力鋼筋在頂（底）部應(yīng)穿過樓層而錨入上（下）樓層，其高度應(yīng)滿足鋼筋錨固長度要求；而在柱底（頂）的新加縱向受力鋼筋可伸到樓層底（頂）面，不必穿樓層錨固。在上述樓層的上（下）由于考慮到新加縱向受力鋼筋的錨固而造成局部柱段的截面加大而影響美觀，可在上（下）的整層樁做外包處理。
（3）框架柱新增縱向鋼筋在頂層板或屋面板處封頂錨固
框架柱新加樅向鋼筋在頂層板或屋面板處封頂錨固，被加固在頂層板或屋面板部位的板面應(yīng)鑿掉混凝土保護(hù)層，新加縱向鋼筋穿過頂層板或屋面板，對四面加圍套或雙側(cè)加大截面的柱，新加縱向鋼筋彎折互相搭接并焊牢；對單側(cè)加大截面柱可以把新加縱向受力鋼筋在頂部彎折并與原柱的鋼筋或框架梁在支座處的縱向鋼筋相焊接，對于鋼筋之間的偏距可以加短鋼筋為煤介焊接。澆筑被加固柱的混凝土?xí)r，同把頂部覆蓋。框架柱節(jié)點在梁高范圍內(nèi)箍筋與梁腰處理：框架柱節(jié)點在梁高范圍內(nèi)，新加混凝土與原柱和梁的連接是個薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)該增設(shè)加強(qiáng)箍筋與梁腰錨固，以增強(qiáng)框架節(jié)點或核心區(qū)的約束，加強(qiáng)箍筋的直徑和間距均應(yīng)比加密區(qū)在些，其總截面面積不應(yīng)減少，一般采用加強(qiáng)箍筋的構(gòu)造形式有兩種：
1）在梁腰外孔穿箍筋并用環(huán)氧樹脂或其他膠粘劑漿錨；
2）用膨脹型錨栓固定角鋼以焊接加強(qiáng)箍筋。
2.5 框架上加層節(jié)構(gòu)造 當(dāng)原框架柱的承載力不能滿足要求而需要加固時，新加層的柱腳與原頂層框架柱的連接可參見“框架柱新加縱向鋼筋穿過樓層的構(gòu)造”；當(dāng)原框架柱的承載力能夠滿足要求時，新加層的框架柱與原柱的連接構(gòu)造有以下兩種形式：
（1）固接接頭：把原框架頂層或屋面以下的一段柱鑿毛并露出需要連接的原柱內(nèi)縱向鋼筋，新加柱的縱向鋼筋伸到頂層或屋面以下并通過短鋼筋與頂層或屋面以下的柱縱向鋼筋焊接。
（2）鉸接接頭：新加柱柱腳與原柱柱頂?shù)倪B接采用鉸接接頭，這種連接無論是對節(jié)點受力還是節(jié)點構(gòu)造都是較為簡單的。原柱頂在新加柱的位置把混凝土表面鑿毛，鉆孔植入1~2根鋼筋，其截面面積應(yīng)能承受新加柱腳的水平剪力。
三、工藝流程
1．原有構(gòu)件混凝土表面處理：把構(gòu)件表面的抹灰層鏟除，對混凝土表面存在的缺陷清理至密實部位，并將表面鑿毛，要求打成麻坑或溝槽，坑或槽深度不宜小于6mm，麻坑每100mm×100mm的面積內(nèi)不宜少于5個；溝槽間距不宜大于箍筋間距或200mm，采用三面或四面外包法加固梁或柱時，應(yīng)將其棱角打掉。
2．清除混凝土表面的浮塊、碎渣、粉末，并用壓力水沖洗干凈，如構(gòu)件表面凹處有積水，應(yīng)用麻布吸去。
3．為了加強(qiáng)新、舊混凝土的整體結(jié)合，在澆筑混凝土前，在原有混凝土結(jié)合面上先涂刷一層高粘結(jié)性能的界面結(jié)合劑，截面結(jié)合劑的種類很多，常用的有高標(biāo)號水泥漿或水泥砂漿，摻有建筑膠水的水泥漿、環(huán)氧樹脂膠、乳膠水泥漿及各種混凝土界面劑等。
4．為了提高新、舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度，增強(qiáng)結(jié)合面的抗剪能力，必要時還可在結(jié)合面鑿小坑，埋入∮10短鋼筋，其長度為100～150mm，伸進(jìn)、出坑面各半，間距宜為200～300mm呈梅花狀，插入短干凈后灌建筑膠書你砂漿、環(huán)氧砂漿或乳膠水泥等。
5．在安裝錨栓前，應(yīng)清除混凝土表面的污物，用5%的火堿溶液擦洗，并用清水沖洗干凈。如錨栓的螺桿露出構(gòu)件表面太短，可用些短角鋼或鐵件與原構(gòu)件緊固，對于受彎構(gòu)件，錨栓的直徑和數(shù)量根據(jù)新、舊混凝土結(jié)合面的抗剪要求確定。
6．加固干凈和原有構(gòu)件受力鋼筋之間采用連接短干凈焊接時，應(yīng)鑿除混凝土的保護(hù)層并至少裸露出鋼筋截面的一半，對原有和新加受力鋼筋都必須進(jìn)行除銹處理，在受力鋼筋上施焊前應(yīng)采取卸荷載或臨時支撐措施。為了減小焊接造成的附加應(yīng)力，施焊時應(yīng)逐根分區(qū)、分段、分層和從中部向兩端進(jìn)行焊接，焊縫要飽滿，盡可能減少或避免對受力鋼筋的損傷，應(yīng)由有相當(dāng)專業(yè)水平的技術(shù)來操作。
7．對于原有受力鋼筋在施焊中由于電焊過燒可能對其截面面積的削弱，計算時宜考慮折減系數(shù)為0.8～0.9。對于原有梁或柱上箍筋焊接新加的“U”型或“[”（“卷邊槽型”）箍筋或原有板下的鋼筋焊接加固，一般原有鋼筋或鋼箍和新加鋼筋或鋼箍的直徑不宜小于8mm，同時在施焊時要求選擇小直徑焊條和控制焊接電流，以減少和避免鋼筋過燒而造成鋼筋截面面積的削弱。
8．對于新加受力鋼筋和原構(gòu)件受力鋼筋之間用短鋼筋或扁鋼連接時，一般采用水泥砂漿做保護(hù)層，其施工要求如下：
（1）在基層處理的基礎(chǔ)上，先用1:1水泥砂漿摻10%的建筑膠薄抹一層，厚約3mm，24h后再進(jìn)行抹灰。
（2）抹灰前對基層澆水潤濕，以免砂漿水分被基層吸走，產(chǎn)生空鼓。
（3）抹灰分層、多遍成活，一般分為底層、中層和面層，各層所用的水泥砂漿的稠度控制如下：底層：100～120mm、中層：70～80mm、面層：100mm
（4）為了減少收縮差，抹灰時每層砂漿厚度不宜過大，一般在6～10mm之間，每層抹灰應(yīng)在前層砂漿初凝之后進(jìn)行，一面幾層濕砂漿合在一起，造成收縮率過大。
（5）為了保證砂漿與基層粘結(jié)牢固，抹灰時可在砂漿中摻入乳膠等材料。
（6）抹灰完畢應(yīng)及時澆水養(yǎng)護(hù)，減少水泥砂漿收縮量，一般養(yǎng)護(hù)不少與3天。
9．混凝土中粗骨料宜用堅硬卵石或碎石，其最大粒徑不宜大于20mm，對于厚度小于100mm的混凝土，宜采用細(xì)石混凝土。
10．為了新澆混凝土的強(qiáng)度和新、舊結(jié)合面的粘結(jié)，應(yīng)控制新澆混凝土的水灰和坍落度，一般坍落度以40～60mm為宜。
11．由于構(gòu)件的加固層厚度都不大，加固鋼筋也較密，采用一般支模、機(jī)械振搗澆筑混凝土都會帶來困難，也難以確保質(zhì)量，因此，要求施工仔細(xì)，振搗密實，必要時配以喇叭澆搗口，使用膨脹水泥等措施。在可能條件下，還可采用噴射混凝土澆筑工藝，施工簡便、保證質(zhì)量，同時也提高混凝土強(qiáng)度和新、舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。
12．由于原混凝土收縮已完成，后澆混凝土凝固收縮時易造成界面開裂或板面后澆層龜裂。因此，在澆注加固混凝土12小時內(nèi)就開始飽水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為兩周，要用兩層麻袋覆蓋，定時澆水。
四、 施工措施
施工時也應(yīng)采取適當(dāng)措施，提高結(jié)合面粘結(jié)抗剪能力，其措施主要如下：
（1）舊混凝土結(jié)合面施工處理。舊混凝土表面的抹灰層均應(yīng)鏟去，當(dāng)舊混凝土質(zhì)量較好時，應(yīng)根據(jù)對粘結(jié)強(qiáng)度的需要將結(jié)合面進(jìn)行鑿糙處理，構(gòu)件表面應(yīng)鑿毛，要求打成麻坑或溝槽，溝槽深度不宜小于6mm，間距不宜大于箍筋的間距或200mm，同時應(yīng)除去浮塊。當(dāng)舊混凝土面層已軟化、風(fēng)化、變質(zhì)或被嚴(yán)重破壞時，一般應(yīng)盡量將其徹底清除，直至堅實層為止。當(dāng)采用三面或四面外包方法加固梁或柱時，應(yīng)將梁、柱的棱角敲掉，同時應(yīng)除去浮渣、塵土。
（2）原混凝土表面應(yīng)沖洗干凈，澆筑混凝土前，原混凝土表面應(yīng)以水泥漿等界面劑進(jìn)行處理，以提高新、舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，并增強(qiáng)結(jié)合面的抗?jié)B能力。
（3）新混凝土的水灰比和坍落度要求：新澆的混凝土強(qiáng)度愈高，水灰比和坍落度愈小，則結(jié)合粘結(jié)力就愈大，因此，新澆的混凝土宜采用流動性低、水灰比小、強(qiáng)度高的混凝土作為過渡層。
（4）在受力鋼筋施焊前應(yīng)采取卸荷或支頂措施，并應(yīng)逐根分區(qū)分段分層進(jìn)行焊接，以減少原受力鋼筋的熱變形，使原結(jié)構(gòu)的承載力不受較大的影響。
（5）振搗密實。由于加固層厚度都不大，又布置較密鋼筋，這均給振搗帶來困難，尤其新混凝土在舊混凝土下部的水平方向，振搗困難，粘結(jié)效果差，必要時配以喇叭澆搗口，使用膨脹水泥等措施，仔細(xì)振搗，使之密實。
（6）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。澆筑12h內(nèi)就開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為14d。