加固改造設(shè)計(jì)和施工中存在的問題與對(duì)策

常 鋒

（河北省電力建設(shè)第一工程公司，河北 石家莊 050021）

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的高速發(fā)展，土木工程建設(shè)也一直在高速發(fā)展。伴隨著高新技術(shù)的運(yùn)用，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能和安全、環(huán)保等方面的要求也越來越高。為此如何解決既有建筑的諸多不足，成了土木工程新發(fā)展的一個(gè)方向。作為順應(yīng)時(shí)勢(shì)的一個(gè)產(chǎn)物，加固改造設(shè)計(jì)、施工產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生了。作為土木工程領(lǐng)域中一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，它能否滿足社會(huì)的需要，發(fā)展趨勢(shì)又會(huì)怎樣呢？

1 加固改造設(shè)計(jì)、施工的主要活動(dòng)范圍

加固改造設(shè)計(jì)、施工多用于公共建筑，例如北京市長(zhǎng)安街某家酒樓由于經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)較好、場(chǎng)面火爆，常常容納不下眾多食客，因此一直想要擴(kuò)大門面?？扇绻鸪笮陆ㄉ婕暗降膯栴}有很多，第一是拆遷耗費(fèi)資金，第二更重要的是在北京一個(gè)施工項(xiàng)目的審批是很困難的。換句話說拆了再想建起來就難了。于是加層改造就成了一服治病的良藥。最終從5層加到12層，工期僅為5個(gè)月。而且由于在施工過程中采取了全封閉的圍擋措施和嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)管理措施并沒有影響酒店的正常運(yùn)營(yíng)。這么一個(gè)棘手的工程就輕而易舉的解決了。

這就是加固改造中的一個(gè)典型案例—加層項(xiàng)目，是針對(duì)現(xiàn)代社會(huì)上由于諸多原因而不能對(duì)其拆除重建的既有建筑改造措施的一種。另外一種就是加固項(xiàng)目，由于建筑物年久失修而存在安全隱患如建筑物表面出現(xiàn)裂痕或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件有變形、位移等變化。還有一種就是有些建筑物不符合現(xiàn)行的安全標(biāo)準(zhǔn)，如2008年汶川地震后，國(guó)務(wù)院提出對(duì)全國(guó)的中小學(xué)校舍進(jìn)行安全鑒定，對(duì)不滿足要求的進(jìn)行加固或者拆除新建。這些項(xiàng)目基本上構(gòu)成了加固改造工程的主要內(nèi)容。

2 加固改造工程現(xiàn)有的技術(shù)方案介紹

2.1 結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術(shù)

用于對(duì)鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構(gòu)件的加固，粘鋼工藝是混凝土結(jié)構(gòu)梁、板、柱構(gòu)件加固最為成熟的加固工藝之一。該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響。其加固效果主要取決于膠粘工藝與操作水平。該加固方法最大缺點(diǎn)是耗鋼量大，加固成本高。

2.2 加大截面加固法

該法施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。對(duì)于甲方有空間使用要求的結(jié)構(gòu)有一定 的局限性。

2.3 粘碳纖維布加固法

除具有粘鋼相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。因此可認(rèn)為是粘鋼的 替代技術(shù)。

2.4 植筋加固技術(shù)

“植筋”技術(shù)又稱鋼筋生根技術(shù)，在原有結(jié)構(gòu)上鉆孔，注結(jié)構(gòu)膠，把新的鋼筋旋轉(zhuǎn)插入孔洞中。此技術(shù)廣泛用于設(shè)計(jì)變更，增加梁、柱、懸挑梁、板、加固磚墻等加固和變更工程。植筋的關(guān)鍵也是現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)最容易忽略的就是植筋的深度和鉆 孔的清理。

2.5 深層裂縫灌漿加固技術(shù)

對(duì)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的內(nèi)部深層裂縫進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理與滲透水止漏，恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性，也是多次在水壩、高層建筑底板等大體積混凝土結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的一項(xiàng)成熟技術(shù)。目前已實(shí)施灌漿處理中最深裂縫達(dá)2m，隨機(jī)取樣的鉆芯檢驗(yàn)表明灌漿后混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)度及強(qiáng)度均滿足要求。

2.6 置換混凝土加固法

該法的優(yōu)點(diǎn)與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

2.7 增設(shè)支點(diǎn)加固法

用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)的加固，按支承受力性能的不同可分為剛性支點(diǎn)加固法和彈性支點(diǎn)加固法兩種。

2.8 外加預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

通過施加體外預(yù)應(yīng)力，使原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力得到改善或調(diào)整的一種間接加固法廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)建筑及現(xiàn)代大跨度橋梁項(xiàng)目中。

綜上所述目前的加固技術(shù)方案基本上已經(jīng)是門類齊全了，而且還在不斷的探索和改進(jìn)中。可具體到一些問題上還是有其不足之處。

3 優(yōu)秀工程加固實(shí)例

實(shí)例一：某教學(xué)樓原有二層框架結(jié)構(gòu)梁柱均采用C30，板采用C25，基礎(chǔ)埋深3m，教學(xué)樓2006年建成后投入使用，現(xiàn)在由于使用功能要求擬在原結(jié)構(gòu)增加一層，作為圖書貯藏室。對(duì)現(xiàn)有的建筑物加層主要滿足以下幾方面的要求：一是必須滿足地基基礎(chǔ)強(qiáng)度及變形的要求；其次是上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須滿足承載力及正常使用極限狀態(tài)的要求；其三必須處理好新舊結(jié)合面的連接問題，使新舊結(jié)構(gòu)之間能夠協(xié)同工作。同時(shí)由于新增層的使用功能部分樓面的荷載較大，其二層頂部樓板部分梁的承載力也不能滿足要求，因此在加層的同時(shí)必須對(duì)上述構(gòu)件進(jìn)行加固處理。

鑒于目前常用的加層改造和結(jié)構(gòu)加固方法，對(duì)原結(jié)構(gòu)采取了下述加層加固方案：新加層的柱鋼筋采用鉆孔植筋技術(shù)，直接將鋼筋從原柱的節(jié)點(diǎn)位置引出；對(duì)底層柱采用截面增大的方法，在外側(cè)重新澆筑混凝土以增大原構(gòu)件的受力鋼筋，同時(shí)在外側(cè)重新澆筑混凝土以增大構(gòu)件的截面尺寸，來達(dá)到提高承載力的目的；對(duì)原結(jié)構(gòu)的三層梁則采用粘貼碳纖維布加固的方法處理。以上建筑物經(jīng)加層處理后通過專業(yè)檢測(cè)框架柱和梁無明顯變形和破壞現(xiàn)象，加固處理良好能夠滿足結(jié)構(gòu)安全要求。

實(shí)例二：重慶某寫字樓發(fā)現(xiàn)樓層部分現(xiàn)澆板支座部位裂縫，經(jīng)過對(duì)樓層板進(jìn)行檢測(cè)、鑒定發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆支座負(fù)筋保護(hù)層過大，因此進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)措施。由于樓層現(xiàn)澆板跨度不大，荷載小，需要補(bǔ)足的鋼筋面積小，經(jīng)過計(jì)算，因此優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固方案，它比粘鋼方案節(jié)約工程造價(jià)約30%-40%,加固施工速度快，加固施工后無需專門防腐，不需要增加樓板厚度，不影響裝飾面層的施工。對(duì)于普通小荷載的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件其補(bǔ)強(qiáng)面積小，粘貼碳纖維1-2層即可滿足要求時(shí)，優(yōu)先選用粘貼碳纖維加固方案。

4 加固改造工程的現(xiàn)存問題和應(yīng)對(duì)措施

加固技術(shù)由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況較復(fù)雜，而且可檢測(cè)性差。有些檢測(cè)又屬于破壞性檢測(cè)，受制于諸多因素難以實(shí)施。所以檢測(cè)結(jié)果經(jīng)常存在很大偏差。例如對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的磚強(qiáng)度檢測(cè)有抽樣取芯、回彈測(cè)試兩種常用方法?；貜棞y(cè)試時(shí)由于磚墻面上有裝飾層需要剔除后形成檢測(cè)點(diǎn)才能進(jìn)行回彈。所以在檢測(cè)時(shí)要求磚墻剔鑿出光面，但實(shí)際操作中卻很難掌握到一點(diǎn)，往往磚墻不是受傷就是沒能剔鑿干凈。這樣檢測(cè)值必然會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。當(dāng)然這個(gè)誤差還是可以接受的。抽樣取芯檢測(cè)相對(duì)來說檢測(cè)數(shù)據(jù)就更準(zhǔn)確些，但一般卻不被業(yè)主所接受，又屬于破壞性檢測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)本身也不利，所以一般不被采用。

而對(duì)于無圖的框架結(jié)構(gòu)檢測(cè)起來就更困難，現(xiàn)有的大部分儀器只能掃描到鋼筋的根數(shù)和保護(hù)層厚度，并不能確定鋼筋直徑。這種情況對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說，就只能一切按保守估計(jì)來了。

檢測(cè)、設(shè)計(jì)方面有諸多的問題，施工方面也有很多問題亟待解決和規(guī)范。在磚混結(jié)構(gòu)加固中拉結(jié)筋的植筋強(qiáng)度尚沒有嚴(yán)格規(guī)定，現(xiàn)在比較常規(guī)的檢測(cè)都是破壞性檢測(cè)。即在做拉拔實(shí)驗(yàn)時(shí)磚同時(shí)被破壞，而對(duì)強(qiáng)度值并沒有提出要求。

對(duì)樓板的加固目前常用的方法有三種，針對(duì)的主要是預(yù)制樓板。一是在預(yù)制樓板受力端下方增設(shè)角鋼來增加支撐長(zhǎng)度；二是在樓板上做鋼筋混凝土疊合層來增加樓板整體剛度；三是貼碳纖維布來增強(qiáng)樓板的整體性（性質(zhì)跟疊合層類似，但施工相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)亦增加）。但做疊合層很費(fèi)工期且對(duì)樓板有一定損害，而碳纖維布相對(duì)造價(jià)又較高。因此除了加固角鋼較常用外，其余兩種方法一般均很少用。

加層改造方面，無論是設(shè)計(jì)還是施工在技術(shù)上都已經(jīng)逐步成熟了。其主要思想是在原建筑外側(cè)新作基礎(chǔ)支撐新增樓層。其雖然屬于改造項(xiàng)目，但其施工的性質(zhì)與新建無異。因此加層現(xiàn)階段的主要問題集中在施工的管理上，即如何進(jìn)行高素質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)管理為甲方營(yíng)造更良好的工作、生活環(huán)境，使施工對(duì)甲方的干擾達(dá)到最小。

綜上所述，加固改造工程在設(shè)計(jì)和施工上均有諸多問題存在，但這并不影響這個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。因?yàn)樗槕?yīng)了社會(huì)發(fā)展的潮流，解決了人們對(duì)既有建筑性能提升的需要。換句話說它是社會(huì)高速發(fā)展下人們對(duì)既有事物進(jìn)行改造的一個(gè)縮影。隨著工程檢測(cè)技術(shù)的提高、新儀器的運(yùn)用，檢測(cè)的問題會(huì)自然迎刃而解，進(jìn)而提供給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而施工的問題也會(huì)隨著時(shí)間的發(fā)展，先在行業(yè)內(nèi)形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并通過運(yùn)用更先進(jìn)的施工工藝來解決。

結(jié)語

土木工程伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的高速發(fā)展已經(jīng)滲透到各行各業(yè)的各個(gè)層面，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展提供了強(qiáng)大的助力。它也必將隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展。我們作為一個(gè)年輕的土木工程技術(shù)人員，肩負(fù)著巨大的使命。因此更要與時(shí)俱進(jìn)，掌握最前沿的技術(shù)為社會(huì)的發(fā)展做努力。

[1]程紹革，等.建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]何星華，等.建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[3]陳麗霞，等.回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[4]苗啟松，等.北京地區(qū)既有中小學(xué)建筑抗震鑒定與加固技術(shù)細(xì)則[M].北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，2009.