加固改造設計和施工中存在的問題與對策

常 鋒

（河北省電力建設第一工程公司，河北 石家莊 050021）

伴隨著我國經濟、社會的高速發展，土木工程建設也一直在高速發展。伴隨著高新技術的運用，國家對建筑節能和安全、環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，成了土木工程新發展的一個方向。作為順應時勢的一個產物，加固改造設計、施工產業應運而生了。作為土木工程領域中一個新興的產業，它能否滿足社會的需要，發展趨勢又會怎樣呢？

1 加固改造設計、施工的主要活動范圍

加固改造設計、施工多用于公共建筑，例如北京市長安街某家酒樓由于經營業績較好、場面火爆，常常容納不下眾多食客，因此一直想要擴大門面。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格的現場管理措施并沒有影響酒店的正常運營。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裂痕或者結構構件有變形、位移等變化。還有一種就是有些建筑物不符合現行的安全標準，如2008年汶川地震后，國務院提出對全國的中小學校舍進行安全鑒定，對不滿足要求的進行加固或者拆除新建。這些項目基本上構成了加固改造工程的主要內容。

2 加固改造工程現有的技術方案介紹

2.1 結構粘鋼加固技術

用于對鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件的加固，粘鋼工藝是混凝土結構梁、板、柱構件加固最為成熟的加固工藝之一。該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業，對生產和生活影響小，且加固后對原結構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、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固；但現場施工的濕作業時間長，對生產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構有一定 的局限性。

2.3 粘碳纖維布加固法

除具有粘鋼相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。因此可認為是粘鋼的 替代技術。

2.4 植筋加固技術

“植筋”技術又稱鋼筋生根技術，在原有結構上鉆孔，注結構膠，把新的鋼筋旋轉插入孔洞中。此技術廣泛用于設計變更，增加梁、柱、懸挑梁、板、加固磚墻等加固和變更工程。植筋的關鍵也是現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

對結構中出現的內部深層裂縫進行灌漿補強處理與滲透水止漏，恢復結構整體性，也是多次在水壩、高層建筑底板等大體積混凝土結構上應用的一項成熟技術。目前已實施灌漿處理中最深裂縫達2m，隨機取樣的鉆芯檢驗表明灌漿后混凝土結構密實度及強度均滿足要求。

2.6 置換混凝土加固法

該法的優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時間長的缺點；適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。

2.7 增設支點加固法

用于梁、板、桁架、網架等結構的加固，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 外加預應力加固技術

通過施加體外預應力，使原結構、構件的受力得到改善或調整的一種間接加固法廣泛用于混凝土結構建筑及現代大跨度橋梁項目中。

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

3 優秀工程加固實例

實例一：某教學樓原有二層框架結構梁柱均采用C30，板采用C25，基礎埋深3m，教學樓2006年建成后投入使用，現在由于使用功能要求擬在原結構增加一層，作為圖書貯藏室。對現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強度及變形的要求；其次是上部結構構件必須滿足承載力及正常使用極限狀態的要求；其三必須處理好新舊結合面的連接問題，使新舊結構之間能夠協同工作。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件進行加固處理。

鑒于目前常用的加層改造和結構加固方法，對原結構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，直接將鋼筋從原柱的節點位置引出；對底層柱采用截面增大的方法，在外側重新澆筑混凝土以增大原構件的受力鋼筋，同時在外側重新澆筑混凝土以增大構件的截面尺寸，來達到提高承載力的目的；對原結構的三層梁則采用粘貼碳纖維布加固的方法處理。以上建筑物經加層處理后通過專業檢測框架柱和梁無明顯變形和破壞現象，加固處理良好能夠滿足結構安全要求。

實例二：重慶某寫字樓發現樓層部分現澆板支座部位裂縫，經過對樓層板進行檢測、鑒定發現現澆支座負筋保護層過大，因此進行加固補強措施。由于樓層現澆板跨度不大，荷載小，需要補足的鋼筋面積小，經過計算，因此優先選用粘貼碳纖維布加固方案，它比粘鋼方案節約工程造價約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構或構件其補強面積小，粘貼碳纖維1-2層即可滿足要求時，優先選用粘貼碳纖維加固方案。

4 加固改造工程的現存問題和應對措施

加固技術由于現場實際情況較復雜，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。所以檢測結果經常存在很大偏差。例如對磚混結構的磚強度檢測有抽樣取芯、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一定的偏差。當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據就更準確些，但一般卻不被業主所接受，又屬于破壞性檢測對結構本身也不利，所以一般不被采用。

而對于無圖的框架結構檢測起來就更困難，現有的大部分儀器只能掃描到鋼筋的根數和保護層厚度，并不能確定鋼筋直徑。這種情況對于結構設計人員來說，就只能一切按保守估計來了。

檢測、設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范。在磚混結構加固中拉結筋的植筋強度尚沒有嚴格規定，現在比較常規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，針對的主要是預制樓板。一是在預制樓板受力端下方增設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樓板的整體性（性質跟疊合層類似，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，無論是設計還是施工在技術上都已經逐步成熟了。其主要思想是在原建筑外側新作基礎支撐新增樓層。其雖然屬于改造項目，但其施工的性質與新建無異。因此加層現階段的主要問題集中在施工的管理上，即如何進行高素質的現場管理為甲方營造更良好的工作、生活環境，使施工對甲方的干擾達到最小。

綜上所述，加固改造工程在設計和施工上均有諸多問題存在，但這并不影響這個朝陽產業的蓬勃發展。因為它順應了社會發展的潮流，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展下人們對既有事物進行改造的一個縮影。隨著工程檢測技術的提高、新儀器的運用，檢測的問題會自然迎刃而解，進而提供給結構設計人員更準確的數據。而施工的問題也會隨著時間的發展，先在行業內形成統一的標準，并通過運用更先進的施工工藝來解決。

結語

土木工程伴隨著我國經濟、社會的高速發展已經滲透到各行各業的各個層面，為國家的經濟、社會發展提供了強大的助力。它也必將隨著經濟、社會的發展而繼續發展。我們作為一個年輕的土木工程技術人員，肩負著巨大的使命。因此更要與時俱進，掌握最前沿的技術為社會的發展做努力。

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