加固改造設(shè)計和施工中存在的問題與對策

常 鋒

（河北省電力建設(shè)第一工程公司，河北 石家莊 050021）

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的高速發(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，國家對建筑節(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)展的一個方向。作為順應(yīng)時勢的一個產(chǎn)物，加固改造設(shè)計、施工產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生了。作為土木工程領(lǐng)域中一個新興的產(chǎn)業(yè)，它能否滿足社會的需要，發(fā)展趨勢又會怎樣呢？

1 加固改造設(shè)計、施工的主要活動范圍

加固改造設(shè)計、施工多用于公共建筑，例如北京市長安街某家酒樓由于經(jīng)營業(yè)績較好、場面火爆，常常容納不下眾多食客，因此一直想要擴(kuò)大門面。可如果拆除后新建涉及到的問題有很多，第一是拆遷耗費(fèi)資金，第二更重要的是在北京一個施工項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)場管理措施并沒有影響酒店的正常運(yùn)營。這么一個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典型案例—加層項目，是針對現(xiàn)代社會上由于諸多原因而不能對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，國務(wù)院提出對全國的中小學(xué)校舍進(jìn)行安全鑒定，對不滿足要求的進(jìn)行加固或者拆除新建。這些項目基本上構(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)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(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

該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長，對生產(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，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)場施工時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)用的一項成熟技術(shù)。目前已實施灌漿處理中最深裂縫達(dá)2m，隨機(jī)取樣的鉆芯檢驗表明灌漿后混凝土結(jié)構(gòu)密實度及強(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)時間長的缺點；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加固法和彈性支點加固法兩種。

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)秀工程加固實例

實例一：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，因此在加層的同時必須對上述構(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)點位置引出；對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)過對樓層板進(jìn)行檢測、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，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)對措施

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

而對于無圖的框架結(jié)構(gòu)檢測起來就更困難，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。這種情況對于結(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說，就只能一切按保守估計來了。

檢測、設(shè)計方面有諸多的問題，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)的檢測都是破壞性檢測。即在做拉拔實驗時磚同時被破壞，而對強(qiáng)度值并沒有提出要求。

對樓板的加固目前常用的方法有三種，針對的主要是預(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，但施工相對簡單，造價亦增加）。但做疊合層很費(fèi)工期且對樓板有一定損害，而碳纖維布相對造價又較高。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)場管理為甲方營造更良好的工作、生活環(huán)境，使施工對甲方的干擾達(dá)到最小。

綜上所述，加固改造工程在設(shè)計和施工上均有諸多問題存在，但這并不影響這個朝陽產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。因為它順應(yīng)了社會發(fā)展的潮流，解決了人們對既有建筑性能提升的需要。換句話說它是社會高速發(fā)展下人們對既有事物進(jìn)行改造的一個縮影。隨著工程檢測技術(shù)的提高、新儀器的運(yùn)用，檢測的問題會自然迎刃而解，進(jìn)而提供給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而施工的問題也會隨著時間的發(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經(jīng)濟(jì)、社會的高速發(fā)展已經(jīng)滲透到各行各業(yè)的各個層面，為國家的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展提供了強(qiáng)大的助力。它也必將隨著經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展。我們作為一個年輕的土木工程技術(shù)人員，肩負(fù)著巨大的使命。因此更要與時俱進(jìn)，掌握最前沿的技術(shù)為社會的發(fā)展做努力。

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