机场航站楼改造工程中的混凝土结构加固技术

孙 哲，雷 勇，陈星星，罗 成

（中建三局集团有限公司，湖北 武汉 430000）

随着“十四五”期间四型机场建设纵深推进，国内早期建成投用的部分机场存在升级改造需求，秉承绿色低碳的建筑改造理念，在优化功能布局及施工流程的同时，对原航站楼尽可能利旧，如图1 所示，武汉天河机场T2 航站楼作为两层半式国内旅客航站楼，改造后将与T3、T1一起成为中部综合交通枢纽，极大促进湖北省综合运输体系服务效率提升，加快中部崛起步伐。

图1 武汉天河机场

1 工程概况

武汉天河机场T2 航站楼2008 年竣工投入使用，2017 年随着T3 航站楼建成投用之后，该航站楼随即关闭，2021 年启动对T2 航站楼进行改造升级以满足2025 年1500 万人次旅客吞吐量。T2 航站楼改造面积15.51 万m2，航站楼包括主楼、A 指廊，B 指廊，航站楼主楼设有地下室，结构为框架结构，楼盖结构为后张预应力有粘结预应力混凝土主次梁体系，主楼夹层和屋盖为钢结构，C 区大厅屋盖型式为三角形空间桁架结构，主楼平面尺寸315m×97.5m，指廊平面尺寸256.8m×38m。

本次改造涉及安检及行李系统流程改造引起的楼面荷载变化及洞口调整，大厅夹层部分商业扩建，新增部分房中房屋面引起楼面荷载变化，加固改造内容：①楼板开洞后采用新增混凝土梁或者型钢方法进行加固；②对夹层商业区，新增钢结构楼面荷载变化区域的梁顶梁底加固，板顶板底加固。

2 加固工艺的选择

当前结构加固技术主要有增大截面法、置换混凝土加固法、外包型钢加固法、体外预应力加固法、粘贴碳纤维复合材料加固法等，增大界面加固对航站楼内管线装饰吊顶排布造成较大影响，CFRP 抗拉强度高，对结构刚度的提升不明显，防火性能较差；体外预应力加固施工难度较大，端部锚具安全性低，原航站楼梁板存在预应力受力体系，预应力加固存在预应力加固二次效应问题，本航站楼改造工期整体偏紧，综合考虑施工的难易程度与经济性采用粘钢加固。

3 混凝土结构粘钢加固

钢板粘贴加固法是用胶粘剂将钢板粘贴在混凝土构件表面，以提高原构件的承载能力的加固方法。粘贴施工时，应采取措施卸除作用在被加固结构上的全部或大部分活荷载。

3.1 加固后界限受压区高度验算

紧贴原梁底粘钢进行施工，以航站楼指廊一层15W-14W/Z6 轴梁JKL3-900×900 为例做简要验算：原混凝土梁强度C40，fc0=19.1N/mm2，原梁顶部钢筋8C32，底部钢筋8C32，fy0=360N/mm2，梁底粘钢1G-3×250×3，材质为Q345B，fsp=300N/mm2，Esp=206GPa，混凝土极限压应变εcy=0.0033，不考虑二次受力影响，取εSP,0=0，α′=35mm，根据GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》10.2.3 规定，代入下式进计算

求得：Ψsp=5.34＞1，取 为1；x=209.7mm，则加固后的界限受压区高度ξb，sp=0.24＜0.85ξb=0.442，满足规范要求。

3.2 特殊节点结构加固处理

主要工艺流程：定位放线→混凝土基面处理→钢板加工→确定锚栓位置、钻孔→预安装→混凝土基面再清理→钢板除锈、表面清理→配制胶粘剂→粘贴钢板→螺栓紧固、除锈、防腐。

主梁梁底加固在次梁两边增设U 型箍筋，距次梁边5cm 设置U 型箍，次梁边外两道U 型箍筋板底下方第一道压条，向外延伸200mm 范围内设置4 个M10 化学锚栓，腰间压条改范围内螺栓规格参数同梁顶，工程在具体实施过程中对设计节点大样进行了两处优化：①原航站楼柱框架梁高度多数为900mm，次梁高度多数为600mm，约为主梁高度的2/3，考虑楼板的厚度140mm，在梁腹高度范围内梁侧第二道压条可在次梁底部拉通布置（图2），保证整个压条的连续性与梁体加固的整体性；②在次梁所处设置一道U型箍筋（图2），增强次梁支座区梁底钢板的贴合性，削弱应力滞后的影响。

图2 主次梁加固节点

3.3 原结构尺寸偏差较大对包钢加固造成的影响

原混凝土结构表面的平整度与阴阳角的顺直度对粘钢施工存在较大的影响，同时原结构截面棱角应进行圆化打磨，圆化半径不小于20mm，航站楼大跨度柱网体系特点（12m×16.5m），按照1‰～3‰起拱要求，加之预应力张拉之后产生的反拱效应，对形如JKL21900×8001G-2×250×3+2L100×80×6 加固梁 存在以下问题：①梁底粘钢时角钢无法完全顺直贴合（图3），部分位置与结构粘胶厚度超3mm，不满足规范GB 50550-2010《建筑结构加固施工质量验收规范》11.4 中2～3mm 的要求；②角钢厚度6mm，梁底粘钢3mm，存在较大高差，对U 型箍筋底部螺栓固定的贴合性造成影响；③遇到主次梁底高差不大的位置，角钢无法通过结构，形成断层（图4）。

图3 梁底粘钢角钢无法贴合

图4 主次梁高差位置

为此施工时做以下优化：①角钢做一定程度的弯曲；②对于梁底角部粘钢与梁底中部粘钢厚度不一致，对U型箍中部做一定程度的预弯处理；③角钢在次梁断开位置做补焊处理。

3.4 开洞增加工字钢加固方式

航站楼改造存在功能布局调整产生洞口开设问题，本工程共计新增楼梯、机电井道洞口109处，洞口在静力切除前在周边增加钢结构钢梁进行加固（图5），相比增加混凝土梁，此种加固形式施工简洁高效。

图5 增加工字钢加固方式

4 结语

天河机场T2 航站楼加固对后续类似大跨度站房工程的加固改造提供了一定的借鉴意义：①对比原结构粘钢加固优化布局形式；②综合考虑施工便捷性与市场采购可行性，对加固型钢规格适当优化；③对类似结构加固节点处理、对材料放样、现场施工等提供参考意义。