王鸿斌 向林林 杨俊骁 王 鹏
(常州市远瀚建筑设计有限公司，江苏 常州 213003)
后锚固技术在工程中的应用
王鸿斌 向林林 杨俊骁 王 鹏
(常州市远瀚建筑设计有限公司，江苏 常州 213003)
结合工程实例，分析对比了后锚固平板式和牛腿式梁托在设计与施工中的优缺点，从敲凿搭接、定位、成孔、钢筋处理等方面，阐述了平板式梁托后锚固的施工技术，指出平板式梁托在后锚固施工中具有简单、便捷、高效的优点。
后锚固，平板式梁托，牛腿式梁托，化学植筋
目前，随着国家经济的不断上行，一般建筑物的原有建筑功能已经不满足经济发展的需求。由于重新建造业主需求的建筑物，费用较高，耗费周期较长。因此按照建筑功能需求，在原结构基础上加固改造，迅速发展了起来。而后锚固技术作为一种快捷方便的方法，其施工周期快，目标设计性能好以及费用大幅度降低等优点，快速成为建筑业市场采用的方法。在后锚固技术中，后锚固植筋技术(又称为植筋混凝土后锚固技术)较为广泛采用[1]，这种技术在目前建筑市场中成熟而又新颖。下文通过结合工程案例，从实际应用角度出发，介绍了化学植筋后锚固技术应用的合理方法。
1 化学植筋的破坏形式
以化学锚固胶为胶粘剂，将带肋或全螺纹螺杆胶结固定于混凝土基材锚孔中的一种后锚固生根钢筋或螺杆称为化学植筋[2]。化学植筋连接的破坏类型包括：1)化学植筋钢材破坏[3]；2)胶结剂破坏[3]；3)混凝土基材破坏[3]。
其中胶结剂破坏分为：化学植筋沿胶筋界面拔出破坏；化学植筋沿胶与混凝土界面拔出破坏。此类型破坏属于脆性破坏，为充分利用钢筋的抗拉强度。防止第一类破坏形式的有效途径是保证厂家生产的化学锚固胶的质量，正式施工前需提供有效的相关参数以供参考，确保钢筋与胶体之间的粘结力远大于钢筋的受拉承载力；第二类的破坏形式主要受限于施工质量，即在植筋成孔时，做好相关的专业措施以保证胶体与基材之间的粘结力。
混凝土基材破坏形式：化学植筋受拉时以基材上部混凝土椎体及深部粘结拔出的混合型破坏；基材边缘劈裂破坏；化学植筋受剪时形成以植筋轴为顶点的一定深度的楔形体破坏。此类破坏形式属于脆性破坏。第一类破坏形式主要需要控制植入钢筋受拉区的总的受拉设计值不应大于混凝土椎体破坏受拉承载力；基材边缘的劈裂破坏，主要是由于植入钢筋在基材上的布置不当和施工不当造成的，因此需要在受拉区配置能够限制裂缝的钢筋以及确保钢筋离基材的边缘构造厚度；第三类的破坏形式主要是由于钢筋在构件边缘受剪，混凝土沿楔形体破坏，目标设计应控制混凝土的受剪承载力大于受剪设计值。
化学植筋钢材破坏分为：化学植筋受拉破坏；化学植筋的受剪破坏以及化学植筋复合受拉剪破坏。此种破坏形式中，以充分利用植入钢筋受拉强度为前提，混凝土基材或后破坏或不破坏，在构件破坏形式中属于延性破坏，是结构设计的目标设计破坏形式。即在设计后锚固连接时，应控制植入钢筋破坏，而不应控制混凝土的基材破坏。
2 后锚固设计方案
2.1 平板式和牛腿式梁托
某工程因功能需求，需将一已有结构上的悬臂板(如图1所示)改造成梁托。结合工程现有情况，对工程提出了两种改造设计方案，如图2(平板式梁托)和图3(牛腿式梁托)所示。原悬臂板平面尺寸为30 cm，实际加固改造时，原悬臂板两侧各扩出30 cm以分散应力。如图2所示设计方法为通过后锚固植筋，在受力范围内原结构悬臂板板面底现浇增加一块平板式混凝土梁托，用于增加悬臂板根部的截面面积，增大了悬臂板根部的抗剪承载力和抗弯承载力，增加了构件的安全度。图2a)为平板梁托的水平箍筋示意图，图2b)为平板梁托的竖向纵筋示意图。图3为以牛腿设计为前提，在原结构混凝土悬臂板下，后锚固牛腿式梁托，增大了悬臂板根部的抗剪和抗弯承载力。图3a)为牛腿式梁托水平箍筋示意图，图3b)为牛腿式梁托的竖向纵筋示意图。
2.2 平板式和牛腿式梁托优缺点
2.2.1 相同点
图2和图3的设计方案相同点：
1)都以增大悬臂构件的根部截面为途径，以增加悬臂板在竖向承载力作用下的抗剪承载力和抗弯承载力为目的。2)所设计方法均是在原有悬臂板构件的底部增加梁托，悬臂构件的受拉区位于梁顶部，因后锚固的钢筋离原结构基材(梁)上边缘较远，防止基材边缘劈裂破坏。3)矩形梁截面的中和轴上剪应力最大，向上下两端剪应力逐渐减小。本设计方案中受剪钢筋集中于梁截面的上端，通过计算，配置适当的钢筋可防止混凝土基材的楔形体破坏。4)上部受拉区的钢筋均匀的分散了植入钢筋的受拉，可防止基材上部混凝土椎体及深部粘结拔出的混合型破坏。
2.2.2 不同点
图2为平板式梁托设计方案，从构件受力角度考虑，需要配置上部抗弯钢筋和下部构造钢筋。如图3所示牛腿式梁托，按照GB 10010—2010混凝土结构设计规范要求，需配置水平箍筋，纵筋以及弯起钢筋。
相对于图2所示平板式梁托，图3所示牛腿式梁托增加了水平箍筋和弯起钢筋。在后锚固技术前提下，图3所示设计方法的施工工艺较为繁琐，主要反映在以下几点：1)水平箍筋，纵筋以及弯起钢筋在后锚固区域均需按设计要求锚入原结构框架梁内，原结构梁会因为局部植筋较多，在钻孔阶段，很大程度上削弱了原结构的梁的承载能力；2)如果需配置弯起钢筋，由于弯起钢筋的末端必须斜向伸入原结构构件150 mm，斜向角度在施工钻孔阶段较难控制，因而较难满足精确的设计要求。因而图2所示设计方案，在能够达到目标设计性能的前提下，只需植入上部抗弯受力钢筋和下部构造钢筋，施工工艺简单方便，又能防止混凝土基材的破坏。
3 平板式梁托后锚固施工工艺
1)敲凿搭接。加固的目的是为了实现构件在有限的承载力范围内达到功能使用的需求，为了使原构件悬臂板与后锚固的构件紧密结合在一起，从而进行协同工作。需将原结构悬臂板凿除200 mm混凝土，其一目的是将后植入的钢筋向上弯折La(长度)至原结构悬臂板中，和原结构悬臂板中的上部受拉钢筋进行搭接；其二是方便后浇筑的混凝土从上部进行振捣。
2)定位。根据设计方案，对植入钢筋进行定位作业，考虑到施工工艺的特殊性，电钻不能紧贴原结构悬臂板的板底作业。因此在植入后锚固的平板上部受力钢筋时，需考虑此处施工的特殊性，将后锚固的梁托上部钢筋的定位适当下移，留有足够电钻施工作业的空间。此外，钢筋的植入位置需避开原结构梁的受力钢筋，设计方案时，需参考原结构梁的施工图。在实际施工时，需根据现场特点，合理避开原结构梁的钢筋。
3)成孔、清理孔。钻孔孔径不宜过大或过小。钻孔深度应避免凿穿原结构梁，钻孔有效深度自构件表面坚实的混凝土算起，设计方案中的计算深度不应包括已有结构构件的装饰层及抹灰层厚度。钻孔完毕，检查孔深、孔径合格后，应先用空气压缩机或手动气筒彻底吹净孔内碎渣和粉尘(不得带进油污)，再用丙酮擦拭孔道，并保持孔道干燥。本施工工艺需在施工阶段加大监管，保证质量，其目的在于防止化学植筋沿胶与混凝土界面拔出破坏。
4)钢筋处理。钢筋锈蚀会减少钢筋的截面面积，进而引起钢筋的力学性能降低；钢筋的锈蚀也会影响钢筋与混凝土的胶结力，机械咬合力等，如此直接导致构件的承载力降低，化学植入的钢筋可能会出现胶体破坏(钢筋被拔出)。因此钢筋处理的效果会直接影响构件的承载能力，尤其是会影响后锚固构件的目标设计性能。因此，后锚固技术中，尤其要注重钢筋处理。
5)调制胶、灌胶、植入钢筋。化学植筋用的锚固胶的质量是直接影响化学植筋沿胶筋界面拔出破坏的重要因素，其锚固性能应通过专门的实验确定。除厂方特殊工艺，现场施工时不应随意增添掺料。在现场调制化学锚固胶，搅拌时最好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡。配胶宜采用机械搅拌，人工搅拌不能确保均匀。灌胶时一定保证孔洞内胶体饱满，灌胶完成后需迅速植入钢筋。采用旋转法将钢筋或螺栓边旋转边插入至孔底，使得钢筋在化学植入时胶体能够均匀的包裹在钢筋周身，在插入的同时按住密封油毡，防止胶液流出。最后进行密封处理，固化保护。本措施中的注意事项都是影响化学植筋沿胶筋界面拔出破坏的重要因素。
4 结语
1)本文通过比较平板式梁托和牛腿式梁托在设计方法和施工工艺的优劣，得出了平板式梁托在后锚固技术上具有设计方法简单，施工工艺便捷等优点，注重强调了化学植筋应控制植筋破坏，防止原基材的破坏；2)本文通过结合实际工程，重点阐述了后锚固技术在加固改造梁托时，需注重原结构和后锚固构件的钢筋的敲凿搭接，钢筋的定位和成孔需避开原结构悬臂板以方便施工；注重钢筋在施工前的处理。这些措施是防止产生胶结破坏的有效途径。
[1] 丁铸铎.后锚固植筋技术在工程改造中的应用[J].民营科技，2015(6)：113.
[2] GB 50367—2013，混凝土结构加固设计规范[S].
[3] 王文栋.混凝土结构构造手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013:810-834.
On application of post-installed anchorage in projects
Wang Hongbin Xiang Linlin Yang Junxiao Wang Peng
(ChangzhouYuanhanArchitecturalDesignCo.,Ltd,Changzhou213003,China)
Combining with engineering cases, the paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of the post-installed anchorage plate and corbel in the design and construction, illustrates the construction of the plate corbel post-anchorage from the lapping of chisel, positioning, holing, reinforcement treatment, and points out the advantages of the plate corbel in post-installed anchorage construction with simple and convenient construction and higher efficiency.
post-installed anchorage, plate corbel, bracket corbel, chemically planted bar
1009-6825(2016)13-0038-03
2016-02-27
王鸿斌(1972- )，男，高级工程师； 向林林(1983- )，男，工程师； 杨俊骁(1991- )，男，助理工程师；
TU318
A
王 鹏(1990- )，男，助理工程师
