CN114370173A - 一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法，能够满足植筋深度要求，植筋锚固加固稳定可靠。对于裂纹主要出现在承重支筒上，经检测原支筒地基基础的承载状况较好的情况，对水塔采取翻模浇注钢筋混凝土外筒套、筒内裂缝一段区域用型钢或钢板连接，这样加固使水塔载荷传递到裂纹以下支筒(包括增加的外筒套)上。同时通过对植筋过程中植筋孔的深度和孔径的设定，以及填胶过程中填胶量与植筋孔深度的配合，实现良好的加固效果。

Description

一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法

技术领域

本申请涉及高空建筑加固领域，具体而言，涉及一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法。

背景技术

宽厚板厂水塔施工时，一般采用滑升模板施工支筒，液压提升施工。水塔为圆形基础，在使用一定期限后，由于雨水浸蚀和风化，原施工缺陷暴露出来，支筒存在环向裂缝和竖向裂缝。经专业检测综合评级，水塔的地基基础可靠性评为A级，支筒的可靠性评为C级，则水塔的可靠性评为三级。

对于支筒上暴露出来的缺陷，传统加固方法有：1、采用砂浆面层加固；缺点在于裂缝裸露钢筋已锈蚀，抗拉强度减弱，支筒不能达到设计承载能力。2、采用钢筋混凝土外筒套加固；缺点在于分担载荷较少，顶部水箱载荷大部分落在原支筒上，加固效果不佳。3、采用钢筋混凝土内、外筒套加固；缺点在于内筒施工空间小，不利施工，内部平台和爬梯需拆除后再恢复，工作量大。4、采用钢构内、外筒套加固，缺点在于内筒施工空间小，不利施工，成本较高。

对于裂纹主要出现在承重支筒上的情况，需要开发一种高效可靠的加固处理方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够满足植筋深度要求，可靠的植筋锚固加固处理方法对高位水塔施工缺陷进行加固处理。通过支筒外壁与基础进行锚固，内筒裂缝采用型钢或钢板连接并用环氧砂浆修补的办法，使水塔载荷传递到裂纹以下的支筒(包括增加的外筒套)上。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法，包括如下步骤：

(1)通过竖向钢筋与基础植筋锚固，原支筒外表面打入膨胀螺栓，新制作钢筋与膨胀螺栓连接，沿支筒外表面至标高一定高度翻模浇筑钢筋混凝土；支筒内壁裂纹区域上下植筋锚固钢板，采用槽钢连接上下钢板；

(2)采用环氧砂浆修补裂缝；

(3)采用环氧砂浆修补水箱露筋和孔洞处；

其特征在于，所述植筋法包括以下步骤：

(a)成孔：按要求钻植筋孔，深度为钢筋直径的10-15倍，孔径大于筋径4-6㎜；

(b)清孔：用钢丝刷、气泵和棉丝清除孔内粉末、泥灰和水分，用丙酮将孔壁擦洗干净；

(c)钢筋处理：用钢丝刷除去钢筋锈痕和杂质，并用丙酮清洗干净；

(d)调胶：将JGN建筑结构粘合剂的甲、乙两组份按规定质量倒入容器，搅拌均匀，根据施工温度和被粘接表面粗化程度来调配胶量；

(e)填胶：将调好的胶填入孔中，填充量为孔深1/2-2/3，调好的胶要在50min内用完；

(f)钢筋与基础植筋锚固：将处理好的钢筋插入孔中，转动和提动数次，固定24h不扰动。

进一步地，在进行步骤(1)前，先将拟处理的支筒外表面的砂浆层清理干净。

进一步地，步骤(1)中，将支筒外表面凿毛并清洗干净，对混凝土缺陷和裂缝严格按要求处理，在支筒外表面沿着新旧混凝土连接的部分打入膨胀螺栓，所述膨胀螺栓呈梅花状设置，间距为600mm。

进一步地，浇筑的钢筋混凝土中的钢筋与膨胀螺栓绑扎牢固或点焊。

进一步地，步骤(1)中，所述钢筋混凝土采用翻模浇筑。

进一步地，步骤(1)中，所述一定高度为缺陷处高2-3m，所述钢筋混凝土厚度为150mm。

进一步地，步骤(2)中，修补裂缝时，沿着裂缝用钢钎或风铲凿成V型槽，槽宽和槽深根据裂缝深度和利于封缝来确定，凿槽时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷及压缩空气将碎屑粉尘清楚干净。

进一步地，分段隔开修补裂缝，每段修补0.5m，隔2m修补下一段，至修补完毕。

进一步地，步骤(3)中，对修补部位进行凿毛处理，将钢筋除锈后，抹上环氧砂浆，环氧砂浆厚度为20mm。

进一步地，所述加固处理方法还包括采用卸荷加固施工，将水箱内存储水排空至施工完毕一周后使用。

有益效果：

在上述实现过程中，本发明提供了一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法，能够满足植筋深度要求，植筋锚固加固稳定可靠。对于裂纹主要出现在承重支筒上，经检测原支筒地基基础的承载状况较好的情况，对水塔采取钢筋混凝土外筒套、筒内裂缝一段区域用型钢或钢板连接，这样加固使水塔载荷传递到裂纹以下支筒(包括增加的外筒套)上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的筒壁内侧裂缝检查结果展开图。

图2为本申请实施例提供的环向裂缝的实物图。

图3为本申请实施例提供的施工缝及竖向裂缝的实物图。

图4(a)和(b)为本申请实施例提供的露筋的实物图。

图5为支筒外壁加固结构示意图。

图6为支筒内侧加固结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明实施例提供了一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法，包括如下步骤：

(1)通过竖向钢筋与基础植筋锚固，原支筒外表面打入膨胀螺栓，新制作钢筋与膨胀螺栓连接，沿支筒外表面至标高一定高度浇筑钢筋混凝土；支筒内壁裂纹区域上下植筋锚固钢板，采用槽钢连接上下钢板；

(2)采用环氧砂浆修补裂缝；

(3)采用环氧砂浆修补水箱露筋和孔洞处；

其特征在于，所述植筋法包括以下步骤：

(a)成孔：按要求钻植筋孔，深度为钢筋直径的10-15倍，孔径大于筋径4-6㎜；

(b)清孔：用钢丝刷、气泵和棉丝清除孔内粉末、泥灰和水分，用丙酮将孔壁擦洗干净；

(c)钢筋处理：用钢丝刷除去钢筋锈痕和杂质，并用丙酮清洗干净；

(d)调胶：将JGN建筑结构粘合剂的甲、乙两组份按规定质量倒入容器，搅拌均匀，根据施工温度和被粘接表面粗化程度来调配胶量；

(e)填胶：将调好的胶填入孔中，填充量为孔深1/2-2/3，调好的胶要在50min内用完；

(f)钢筋与基础植筋锚固：将处理好的钢筋插入孔中，转动和提动数次，固定24h不扰动。

在上述实施过程中，在对高位水塔施工缺陷进行加固处理前，需要对水塔支筒外表面和内壁进行安全检查。在实际检查过程中，参见图1-图4，可以明显看到，在支筒内表面距基础杯口约13m处和10m处有明显或严重的裂缝，标高13m处裂缝长10.7m，东至北3m未见裂缝，标高10m处裂缝在西侧，长度3m，裂缝为施工缝。标高12-14m处东、南、西方向有2m长0.6-1㎜的竖向裂缝3条。施工缝50-80㎜宽无水泥和砂，只见骨料。水箱顶板局部露筋见锈蚀，水箱中孔底部混凝土孔洞。除施工缝外，未发现其他缺陷。

由于传统的采用砂浆面层加固、采用钢筋混凝土外筒套加固、采用钢筋混凝土内外筒套加固和采用钢构内外筒套加固存在各种各样的问题，在进行安全检查后，对于裂纹主要出现在承重支筒上，经检测原支筒地基基础的承载状况较好的情况，对水塔采取钢筋混凝土外筒套、筒内裂缝一段区域用型钢或钢板连接，这样加固使水塔载荷传递到裂纹以下支筒(包括增加的外筒套)上。

在实施过程中，所述钢筋混凝土采用翻模浇筑。通过竖向钢筋与基础植筋锚固，原支筒外表面打入膨胀螺栓，新制作钢筋与膨胀螺栓连接，沿支筒外表面至标高一定高度采用翻模浇筑钢筋混凝土；支筒内壁裂纹区域上下植筋锚固钢板，采用槽钢连接上下钢板。竖向钢筋的连接(包括基础植筋锚固和筒壁膨胀螺栓连接)是指钢筋被包裹在混凝土中，增强混凝土与钢筋的连接，使建筑物更牢固，目的是使两者能共同工作以承担各种应力，具体即是协同工作承受来自各种荷载产生压力、拉力以及弯矩、扭矩等。在操作中，按一定的方向用钻孔穿透弱面深入到支筒外侧体内，插入预应力锚索，也就是钢筋，然后用混凝土将孔固结起来，形成具有一定抗拉能力的结构。

本发明实施例中采用植筋法进行基础植筋锚固，支筒外壁通过竖向钢筋与支筒打入的膨胀螺栓连接，支筒内壁裂纹区域上下植筋锚固钢板，采用槽钢连接上下钢板。植筋步骤包括成孔、清孔、钢筋处理、调胶、填胶、锚固。然后采用环氧砂浆修补裂缝；采用环氧砂浆修补水箱露筋和孔洞处。

进一步地，步骤(1)中，所述一定高度为缺陷处高2-3m，所述钢筋混凝土厚度为150mm。

在上述实施过程中，竖向钢筋的高度上端为缺陷处高2-3m，新浇筑的钢筋混凝土厚度为150mm。在实施过程中，如果竖向布置钢筋上端仅为缺陷处高度平齐时，无法有效预防原缺陷裂缝的延伸。

植筋法的成孔步骤中，需要按要求钻植筋孔，植筋孔的深度为钢筋直径的10-15倍，需要注意的是，在实际操作过程中，这里的植筋孔的深度与钢筋直径的倍数是可以调节的，10倍、11倍、12倍、13倍、14倍和15倍都是可行的。

植筋孔的孔径要大于筋径4-6㎜。需要注意的是，在实际操作过程中，这里的植筋孔的孔径与钢筋直径的径向差是可以调节的，4.5mm、5mm、5.5mm和6mm都是可行的。

需要注意的是，如果植筋孔的深度低于钢筋直径的10倍以下，会出现无法满足抗拔力要求(依据《混凝土结构加固技术规范》CECS25:90，Ⅱ级螺纹钢筋抗拔力≥300MPa；如果植筋孔的深度高于钢筋直径的15倍以上，会出现对原结构砼的损伤，钻孔会导致原结构砼可能出现劈裂。

同样的，如果植筋孔的孔径与筋径的差距在4mm内，会出现植筋胶填充间隙较小无法保障填充密实影响粘结力，如果植筋孔的孔径与筋径的差距超过6mm，会出现植筋胶填充较多固化时间较长且一定程度上影响端部摩擦力，导致既浪费了植筋胶而且还可能影响锚固抗拔力。

事实上，经过反复试验，在钻植筋孔的过程中，将植筋孔的深度设定为钢筋直径的10-15倍，且将植筋孔的孔径设定为大于筋径4-6mm，能够保障钢材与基层间的粘结力达到抗拔力要求。

在植筋法的填胶过程中，将调好的胶填入孔中，填充量为孔深1/2-2/3，调好的胶要在50min内用完。需要注意的是，在填充过程中，胶的填充量为植筋孔深度的1/2-2/3，这里的填充量可以理解为占有整个植筋孔深度的体积。当胶的填充量占有整个植筋孔的体积不到植筋孔深度的1/2时，会出现粘结力降低无法满足抗拔力要求，当胶的填充量占有整个植筋孔的体积超过植筋孔深度的2/3时，会出现材料浪费同时延长固化时间影响有效粘结，导致既浪费了原材料同时一定程度上影响抗拔时长。

在加固处理过程中，进行步骤(1)前，先将拟处理的支筒外表面的砂浆层清理干净。步骤(1)中，将支筒外表面凿毛并清洗干净，对混凝土缺陷和裂缝严格按要求处理，在支筒外表面沿着新旧混凝土连接的部分打入膨胀螺栓，所述膨胀螺栓呈梅花状设置，间距为600mm。对膨胀螺栓采用梅花状设置，是因为其牢固性较好。浇筑的钢筋混凝土中的钢筋与膨胀螺栓绑扎牢固或点焊。

在步骤(2)中，修补裂缝时，沿着裂缝用钢钎或风铲凿成V型槽，槽宽和槽深根据裂缝深度和利于封缝来确定，凿槽时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷及压缩空气将碎屑粉尘清楚干净。进一步地，分段隔开修补裂缝，每段修补0.5m，隔2m修补下一段，至修补完毕。

在步骤(3)中，需要对修补部位进行凿毛处理，将钢筋除锈后，抹上环氧砂浆，环氧砂浆厚度为20mm。

在完成上述加固处理步骤后，还包括采用卸荷加固施工，将水箱内存储水排空至施工完毕一周后使用。

通过沿支筒外表面至标高一定高度采用翻模浇筑钢筋混凝土，通过竖向钢筋与基础植筋锚固进行加固，支筒内壁裂纹区域上下植筋锚固钢板，采用槽钢连接上下钢板；采用环氧砂浆修补裂缝以及水箱露筋和孔洞处。通过支筒外壁与基础进行锚固，内筒裂缝采用型钢或钢板连接并用环氧砂浆修补的办法，使水塔载荷传递到裂纹以下的支筒(包括增加的外筒套)上。同时通过对植筋过程中植筋孔的深度和孔径的设定，以及填胶过程中填胶量与植筋孔深度的配合，实现良好的加固效果。

实施例1

参看图5-6，图5为支筒外壁加固结构示意图，图6为支筒内侧加固结构示意图。

采用如下步骤进行具体操作：

1、对拟处理的支筒外表面的砂浆层清理，凿毛外表面并清洗干净。

2、标高10-16m处裂缝对裂缝用环氧砂浆修补。沿裂缝用钢钎或风销凿成V型槽，槽宽和槽深可根据裂缝深度和有利于封缝确定，凿槽时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷及压缩空气将碎屑粉尘清除干净。为了确保结构的安全，应分段隔开修补裂缝，每段修补0.5m，隔2m修补下一段，至修补完毕。

3、水箱露筋和孔洞处用环氧砂浆修补，修补部位凿毛，钢筋除锈，抹20mm厚环氧砂浆。

4、在标高0-20m沿支筒外表面，新旧混凝土连接的部分打入

膨胀螺栓，膨胀螺栓呈梅花状设置，其间距为600mm，新浇筑的混凝土中的钢筋应与膨胀螺栓绑扎牢固或点焊。

5、支筒加固竖向钢筋与基础锚固，采用植筋法连接。用钢丝刷、气泵、棉丝等工具清除孔内粉末、泥灰和水分，并用丙酮擦洗孔壁。用钢丝刷除去钢筋锈痕和杂质、用丙酮清洗干净。将JGN建筑结构粘合剂甲、乙两组份按规定质量倒入容器，搅拌均匀，根据施工温度和被粘接表面的粗化程度来调配胶量。将调好的胶粉剂填入孔中，调好的胶要在50min内用完。将处理好的钢筋插入孔中、转动，提动数次，固定24h不扰动。应注意植筋一定不要在雨天进行。

6、沿支筒外表面至标高20米采用翻模浇筑C40钢筋混凝土，其厚度为150mm。

7、在标高11m和16m支筒内壁处钻植筋孔，植筋方法与上述相同；安装16块400mm*400mm，δ＝12mm钢板，植入钢筋与400mm*400mm，δ＝12mm钢板焊接牢固；再用8根20槽钢竖向连接钢板，采用焊接方式连接。

8、水箱顶板局部露筋用钢丝刷除去钢筋锈痕，水箱露筋部位和水箱中孔底部混凝土孔洞凿毛，用20mm厚环氧砂浆修补。

其中，植筋法的成孔步骤中，植筋孔深度为钢筋直径的10倍，孔径大于筋径4㎜；植筋法的填胶过程中，填充量为植筋孔深1/2，调好的胶在50min内用完。

实施例2

实施例2与实施例1的步骤基本相同，区别在于植筋法的成孔步骤中，植筋孔深度为钢筋直径的15倍，孔径大于筋径6㎜；植筋法的填胶过程中，填充量为植筋孔深2/3，调好的胶在50min内用完。

对比例1

对比例1与实施例1的步骤基本相同，区别在于植筋法的成孔步骤中，植筋孔深度为钢筋直径的8倍，孔径大于筋径2㎜；植筋法的填胶过程中，填充量为植筋孔深1/3，调好的胶在50min内用完。

对比例2

对比例2与实施例1的步骤基本相同，区别在于植筋法的成孔步骤中，植筋孔深度为钢筋直径的20倍，孔径大于筋径8㎜；植筋法的填胶过程中，填充量为植筋孔深4/5，调好的胶在50min内用完。

对比实施例1-2，可以看到，植筋法的成孔步骤中，植筋孔深度满足为钢筋直径的10-15倍，孔径满足大于筋径4-6㎜；植筋法的填胶过程中，填充量满足为植筋孔深1/2-2/3，调好的胶在50min内用完。对比例1和对比例2中，对比例1的植筋孔深度较浅，植筋孔的孔径过小，胶的填充量不足，导致抗拔力达不到Ⅱ级螺纹钢筋抗拔力≥300MPa的要求；对比例2的植筋孔深度过深，植筋孔的孔径过大，胶的填充量过多，抗拔力虽达到Ⅱ级螺纹钢筋抗拔力≥300MPa的要求，但材料浪费较大且基层原结构砼出现微龟裂。通过上述实例对比，表明植筋法的成孔步骤中，植筋孔深度需要满足为钢筋直径的10-15倍，孔径满足大于筋径4-6㎜；植筋法的填胶过程中，填充量需要满足为植筋孔深1/2-2/3，调好的胶在50min内用完，其加固效果既能满足Ⅱ级螺纹钢筋抗拔力≥300MPa的要求，同时节省材料并保障原结构砼基层的完好。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高位水塔施工缺陷的加固处理方法，包括如下步骤：

(1)通过竖向钢筋与基础植筋锚固，原支筒外表面打入膨胀螺栓，新制作钢筋与膨胀螺栓连接，沿支筒外表面至标高一定高度浇筑钢筋混凝土；支筒内壁裂纹区域上下植筋锚固钢板，采用槽钢连接上下钢板；

(2)采用环氧砂浆修补裂缝；

(3)采用环氧砂浆修补水箱露筋和孔洞处；

其特征在于，所述植筋法包括以下步骤：

(a)成孔：按要求钻植筋孔，深度为钢筋直径的15倍，孔径大于筋径4-6㎜；

(b)清孔：用钢丝刷、气泵和棉丝清除孔内粉末、泥灰和水分，用丙酮将孔壁擦洗干净；

(c)钢筋处理：用钢丝刷除去钢筋锈痕和杂质，并用丙酮清洗干净；

(d)调胶：将JGN建筑结构粘合剂的甲、乙两组份按规定质量倒入容器，搅拌均匀，根据施工温度和被粘接表面粗化程度来调配胶量；

(e)填胶：将调好的胶填入孔中，填充量为孔深1/2-2/3，调好的胶在50min内用完；

(f)钢筋与基础植筋锚固：将处理好的钢筋插入孔中，转动和提动数次，固定24h不扰动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行步骤(1)前，先将拟处理的支筒外表面的砂浆层清理干净。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，将支筒外表面凿毛并清洗干净，对混凝土缺陷和裂缝严格按要求处理，在支筒外表面沿着新旧混凝土连接的部分打入膨胀螺栓，所述膨胀螺栓呈梅花状设置，间距为600mm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，浇筑的钢筋混凝土中的钢筋与膨胀螺栓绑扎牢固或点焊。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢筋混凝土采用翻模浇筑。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述一定高度为缺陷处高2-3m，所述钢筋混凝土浇筑厚度为150mm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，修补裂缝时，沿着裂缝用钢钎或风铲凿成V型槽，槽宽和槽深根据裂缝深度和利于封缝来确定，凿槽时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷及压缩空气将碎屑粉尘清除干净。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，分段隔开修补裂缝，每段修补0.5m，隔2m修补下一段，至修补完毕。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，对修补部位进行凿毛处理，将钢筋除锈后，抹上环氧砂浆，环氧砂浆厚度为20mm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加固处理方法还包括采用卸荷加固施工，将水箱内存储水排空至施工完毕一周后使用。

Images