混凝土結(jié)構(gòu)加固施工過程控制與管理實踐

安貴倉，魏常寶，魏新強，錢 銘，劉永恒

（甘肅土木工程科學研究院有限公司 蘭州730020）

0 引言

對存在缺陷、受損，改變使用條件，以及承載力（含抗震承載力）不滿足等具有安全隱患的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取適當?shù)募庸叹S修措施進行處理是必要的。加固維修能解決結(jié)構(gòu)安全隱患，提高安全儲備，達到結(jié)構(gòu)受力需要。經(jīng)過多年的發(fā)展，既有混凝土結(jié)構(gòu)的維修、改造與加固成為我國建筑業(yè)發(fā)展的重點之一［1-2］。在加固施工過程中，各工序過程控制的好壞直接影響加固工程質(zhì)量的優(yōu)劣，結(jié)構(gòu)加固工程各施工工序質(zhì)量控制與管理應引起人們足夠的重視［3-5］。因此，在結(jié)構(gòu)加固工程中采用過程控制與管理顯得尤為重要。在加固施工過程中，運用過程管理的理論對工程施工階段進行事中管理，可有效提高加固工程施工質(zhì)量，降低成本。

1 細化、優(yōu)化加固設計

1.1 解讀核對設計文件

投標階段，投標單位在收到建設單位提供的設計圖紙后，應組織技術人員認真解讀設計文件，領會設計意圖，并踏勘施工現(xiàn)場，進一步復核需要加固的構(gòu)件位置、數(shù)量、截面尺寸等是否與圖紙相符，并計算工程量，進行投標準備以及投標文件的編制。

1.2 現(xiàn)場核對與圖紙會審

工程中標后，建設單位與承包單位簽訂加固施工合同后，中標施工單位首先組建項目經(jīng)理部，建立項目組織機構(gòu)、工作流程等，合理安排人員配備。其次項目經(jīng)理或項目總工程師組織項目技術人員結(jié)合施工現(xiàn)場實際，整理與搜集與本項目相關的各種資料，反復核對設計圖紙，準備圖紙會審。

1.3 提出問題

圖紙會審前，承包單位組織項目技術人員核對現(xiàn)場與施工圖紙是否相符，圖紙中是否有矛盾、缺陷等，及早發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場問題和設計圖紙缺陷與不足。并分類統(tǒng)計施工現(xiàn)場障礙物，核實與施工不利的環(huán)境影響因素。圖紙會審前將全部的問題提交建設單位，通過圖紙會審解決。通過圖紙會審，工程各責任方及時發(fā)現(xiàn)設計圖紙存在不足或疏忽之處，現(xiàn)場實施難度、障礙物等不利因素，及時提出問題，及時協(xié)商解決。

1.4 設計方案優(yōu)化與細化

通過圖紙會審，參建各責任方所提出現(xiàn)的問題得到初步解決，設計問題由設計單位負責修改、細化，施工方案問題由施工單位修改、細化，涉及建設單位的由建設單位協(xié)商解決。設計修改、變更或施工方案細化需設計單位、建設單位、施工單位及監(jiān)理單位進行溝通。根據(jù)設計單位變更、修改、細化圖紙等，施工單位將加固施工方案進行再次優(yōu)化與細化［2］，將設計單位圖紙“翻譯”成現(xiàn)場的具體施工工藝與措施。施工單位有必要根據(jù)自己技術優(yōu)勢和工程經(jīng)驗，對設計圖紙?zhí)岢鰞?yōu)化與細化建議。設計單位應重視有經(jīng)驗有技術能力的施工單位的建議，并應在設計中采用當前成熟、先進的設計方案。

2 加固施工過程控制與管理

加固施工過程控制的目的就是要保證施工盡可能少發(fā)生偏差，使加固施工材料、施工工藝在各個工序受控，保證加固工程施工質(zhì)量［6］。

2.1 施工材料驗收與檢驗

對于加固施工而言，加固材料的控制是重點。加固材料采購前要對供應商進行合格供方評審，這是保證材料質(zhì)量的第一道防線。其次，加固材料進場后首先通過對產(chǎn)品的合格證、檢驗報告等技術資料“驗明正身”，通過施工單位自身的技術措施對該批材料進行包裝、外觀、數(shù)量等方面的預驗收。材料驗收是材料過程管理的一個重要環(huán)節(jié)，是工程施工質(zhì)量的重要保證［7］。最后再通過現(xiàn)場見證取樣，送有資質(zhì)的第三方試驗室進行委托檢驗。

凡是必須進行委托檢驗才能確定其質(zhì)量的材料，檢驗人員除了對材料的數(shù)量進行驗收外，并應對其內(nèi)在質(zhì)量見證取樣委托作必要的技術鑒定，鑒定合格后方可使用。

2.2 施工工藝過程控制與管理

混凝土結(jié)構(gòu)加固常規(guī)采用的加固方法有：增大截面法、粘鋼板（型鋼）、粘貼碳纖維布（板）、體外預應力加固法等［8］。在加固施工過程中，按照采用的加固方法，制定合理的施工工藝，并結(jié)合施工中過程控制，對施工工藝關鍵工序檢驗驗收點進行及時檢驗驗收。同時及時總結(jié)施工的不足，并在下一階段進行修正，使加固施工工程質(zhì)量逐步提升，提高施工質(zhì)量，同時盡可能節(jié)約成本，提高效率（即施工管理PDCA 循環(huán)）。以下對幾種常規(guī)加固方法的施工工藝及重點控制點進行簡要敘述。

2.2.1 增大截面法加固

增大截面法加固是指在原構(gòu)件的一側(cè)或多側(cè)新澆筑混凝土，以提高原構(gòu)件承載能力和剛度的方法，是常用的一種加固方法，其加固效果較為顯著［8-10］。

增大截面法加固施工工藝：定位放線→混凝土基面處理→基面驗收→綁扎鋼筋→隱蔽驗收→支模板→模板驗收→澆筑混凝土（或灌漿料）→拆模養(yǎng)護。

增大截面加固法重點過程控制點有：混凝土基面處理與驗收、鋼筋隱蔽驗收、模板驗收、預埋件驗收等。

2.2.2 外包鋼加固

外包鋼主要是將鋼板（或型鋼）采用高性能的膠粘劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，再輔助使用錨栓錨固，使鋼板（或型鋼）與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板（或型鋼）良好的抗拉強度達到增強構(gòu)件承載能力及剛度的目的［10，11］。

外包鋼板（粘鋼板）加固施工工藝：定位放線→混凝土基面處理→基面驗收→鋼板表面處理→配置粘鋼膠→粘貼處涂抹粘鋼膠→粘貼鋼板→固定并加壓（待膠固化）→檢驗驗收→表面防護。

外包型鋼（粘型鋼）加固施工工藝：定位放線→混凝土基面處理→基面驗收→型鋼表面處理→安裝型鋼→配置粘鋼膠→型鋼與混凝土縫隙注粘鋼膠→錨栓緊固并加壓（待膠固化）→檢驗驗收→表面防護。

外包鋼加固法重點過程控制點有：混凝土基面處理與驗收、粘貼鋼板（型鋼）、注膠、試驗檢驗驗收。

2.2.3 粘貼碳纖維加固

粘貼碳纖維加固是將抗拉強度極高的碳纖維（布和板）采用膠粘劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結(jié)構(gòu)的抗彎或抗剪能力及抗裂性和延性。與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼加固相比，具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重等特點［9，10］。

粘貼碳纖維加固施工工藝：定位放線→混凝土基面修補→混凝土基面打磨→基面驗收→涂刷底膠→底膠驗收→涂刷粘貼浸漬膠→粘貼碳纖維→表面養(yǎng)護→碳纖維檢驗驗收→表面防護。

粘貼碳纖維加固重點過程控制點有：混凝土基面處理與驗收、粘貼碳纖維隱蔽驗收、碳纖維施工質(zhì)量檢驗驗收。

2.2.4 混凝土結(jié)構(gòu)的其他加固方法

對于混凝土結(jié)構(gòu)的加固，除了上述方法外還有體外預應力（或后張法預應力）加固法、減震隔震加固措施等。本文僅針對某工程介紹混凝土結(jié)構(gòu)常規(guī)的加固方法及過程控制要點，對本工程加固以外的如外預應力加固法、減震隔震加固措施的工藝不再贅述。

3 加固施工質(zhì)量檢驗與驗收

對于混凝土結(jié)構(gòu)加固施工質(zhì)量的檢驗與驗收通過對隱蔽工程、加固施工檢驗批進行自檢、檢驗與驗收，從而進一步對加固施工分項工程、分部工程及單位工程進行逐層逐級驗收，確保施工質(zhì)量。

3.1 隱蔽工程自檢、檢驗與驗收

加固施工隱蔽工程驗收是指在結(jié)構(gòu)加固施工過程中，對將被下一道工序所封閉、覆蓋的檢驗批工程進行檢查驗收，也是指加固施工完成后無法進行復查的工程部位所做的驗收。對于增大截面法，隱蔽驗收包括基面處理、后錨固、鋼筋工程等。對于粘貼碳纖維，隱蔽驗收包括基面處理、粘貼質(zhì)量。對于外包鋼加固，隱蔽驗收包括基面處理、注膠（注漿）質(zhì)量等。在隱蔽后，如果發(fā)生質(zhì)量問題，必須返工處理（即拆除處理后重新覆蓋），從而發(fā)生經(jīng)濟損失和工期延誤，所以必須按驗收程序做好隱蔽工程的檢驗與驗收。為確保加固工程施工質(zhì)量，在下一道工序施工前，施工單位首先自檢合格后，由項目技術負責人報建設單位、監(jiān)理單位共同對隱蔽工程進行檢查和驗收，同時施工單位繪制隱蔽工程圖，并及時辦理隱蔽工程驗收簽字手續(xù)。

3.2 施工自檢試驗（檢測）、檢驗與驗收

混凝土結(jié)構(gòu)加固的自檢試驗主要有粘貼碳纖維和鋼板正拉粘接強度試驗、后錨固拉拔試驗、新增混凝土強度、缺陷檢測等。混凝土結(jié)構(gòu)加固工程的檢驗批作為施工自檢、檢驗與驗收的最小單元進行詳盡的驗收。對各分部、各分項工程的每一個檢驗批，均按程序進行驗收，嚴格進行質(zhì)量預控，質(zhì)量員、施工員，嚴把質(zhì)量關，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。施工每一道工序的銜接，應做好驗收記錄，上一道工序不合格，不得進入下道工序。

3.3 分項、分部及單位工程驗收

為了方便工程的質(zhì)量管理，施工驗收按檢驗批、分項工程、分部工程、單位工程的層次進行。首先驗收檢驗批、再分項工程質(zhì)，再次分部工程，最后單位工程質(zhì)量驗收。檢驗批、分項工程由監(jiān)理工程師組織項目技術質(zhì)量負責人、項目技術負責人進行驗收。分部工程由總監(jiān)理工程師組織施工單位、設計單位、勘察單位、建設單位項目負責人進行驗收。單位工程驗收根據(jù)分部工程驗收結(jié)果由建設單位項目負責人組織項目參建各責任方項目負責人參加驗收。一般情況下，加固施工項目單位工程驗收即為竣工驗收。

4 工程案例

4.1 工程概況

某大樓主體結(jié)構(gòu)為地下3 層地上9 層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎采用平板式筏形基礎，建筑總高度為37.10 m。因建設單位對該樓A 塔、B 塔主體結(jié)構(gòu)進行了局部變更，后對該樓主體結(jié)構(gòu)檢測，經(jīng)復核驗算，部分筏板、框架柱、框架梁、配筋不滿足計算要求，故需要對該樓不滿足承載力要求的構(gòu)件進行加固處理。結(jié)合本工程現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)加固方案如下：筏板采用粘鋼加固，框架柱采用增大截面、外包鋼加固，框架梁采用增大截面、外包鋼、碳纖維加固。

4.2 施工管理

本工程結(jié)構(gòu)加固施工按照以下程序進行：解讀設計文件→踏勘施工現(xiàn)場→投標→中標簽訂合同→組建項目部→圖紙交底與會審→問題的解決→設計方案修改→施工組織方案優(yōu)化→人員、材料、機具進場→加固開工→過程驗收→竣工驗收。

項目部根據(jù)批準的施工進度計劃，組織施工材料進場及檢驗驗收、見證取樣試驗，組織人員、機具進場，人員安全教育、技術交底、圖紙會審，施工機具組織檢驗驗收。

施工前制定本工程的施工過程控制與管理計劃，明確目標、責任，制定施工過程控制要點，通過加固事前控制并加強對施工過程中的過程控制。施工過程中對各個工序的隱蔽工程按照程序及時驗收，對各個檢驗批按程序進行驗收，對各分項工程、分部工程、單位工程依次按程序進行驗收。本工程單位工程驗收即為竣工驗收。

4.3 加固施工

本工程加固方法有增大截面法、外包鋼、粘貼碳纖維三種。施工過程中運用過程控制與管理進行管理，對各材料、施工工序及工藝進行有效的管控，使優(yōu)化的施工方案和設計意圖得到落實，質(zhì)量、安全、進度、成本計劃也得到落實。本工程鋼筋隱蔽前增大截面加固做法如圖1a 所示，混凝土澆筑后（鋼筋隱蔽后）增大截面法加固外貌如圖1b 所示。

圖1 梁柱增大截面法加固Fig.1 Beam and Column Reinforcement by Increasing Section Method（after the Hidden Process）

本工程柱粘鋼及梁粘鋼加固做法分布如圖2a、圖2b 所示。

圖2 柱、梁粘鋼加固Fig.2 Column and Beam Reinforcement by Sticky Steel

本工程粘貼碳纖維做法如圖3 所示。

4.4 施工質(zhì)量檢驗與驗收

項目施工單位方根據(jù)自身技術特點，對主要施工工藝的質(zhì)量要求進行自檢檢驗（試驗），如碳纖維粘貼的正拉粘接強度檢驗，粘鋼的正拉粘接強度檢驗、新增混凝土強度檢驗、新增混凝土缺陷超聲檢驗、混凝土后錨固拉拔試驗等。現(xiàn)本工程已竣工驗收并投入使用，施工質(zhì)量合格，加固效果達到了設計預期效果。

圖3 梁粘貼碳纖維布加固Fig.3 Beam Reinforcement with CFRP

5 幾點體會

通過總結(jié)實際工程的加固施工經(jīng)驗［12］，對于混凝土結(jié)構(gòu)加固施工有如下幾點體會：

⑴ 施工圖紙及方案結(jié)合施工現(xiàn)場、圖紙會審等工序要進行細化、優(yōu)化；

⑵ 加強施工前期的材料驗收與檢驗，保證材料質(zhì)量；

⑶ 采用過程控制的理論，在施工過程中按照各施工工藝，抓住關鍵工序重點進行過程控制與檢驗驗收；

⑷ 通過對關鍵部位和關鍵環(huán)節(jié)隱蔽工程檢查驗收、檢驗批檢驗與驗收，確保關鍵部位和關鍵環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量；

⑸ 加固施工要樹立系統(tǒng)性的控制觀念，重點環(huán)節(jié)一定要受控。

6 結(jié)語

隨著建筑結(jié)構(gòu)加固的技術水平不斷提升，新工藝與新技術不斷涌現(xiàn)，并在結(jié)構(gòu)加固工程中得以廣泛應用。為推進混凝土結(jié)構(gòu)加固工程施工的順利進行，有必要做好加固施工質(zhì)量過程控制與管理工作［13，14］。結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)加固工程特點，做好加固施工材料及施工工序、施工工藝進行過程控制，使施工質(zhì)量、安全目標得到落實，降低施工風險，維護建筑結(jié)構(gòu)加固項目的綜合效益，為項目建設“增值”，促進建筑使用功能的最大化發(fā)揮［15］。本文通過總結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)加固施工的程序管理、過程控制，并結(jié)合具體的工程實例進行了說明，對混凝土結(jié)構(gòu)加固施工管理具有一定的借鑒意義。