加固改造设计和施工中存在的问题与对策

时间：2024-05-17

常锋

（河北省电力建设第一工程公司，河北石家庄 050021）

伴随着我国经济、社会的高速发展，土木工程建设也一直在高速发展。伴随着高新技术的运用，国家对建筑节能和安全、环保等方面的要求也越来越高。为此如何解决既有建筑的诸多不足，成了土木工程新发展的一个方向。作为顺应时势的一个产物，加固改造设计、施工产业应运而生了。作为土木工程领域中一个新兴的产业，它能否满足社会的需要，发展趋势又会怎样呢？

1 加固改造设计、施工的主要活动范围

加固改造设计、施工多用于公共建筑，例如北京市长安街某家酒楼由于经营业绩较好、场面火爆，常常容纳不下众多食客，因此一直想要扩大门面。可如果拆除后新建涉及到的问题有很多，第一是拆迁耗费资金，第二更重要的是在北京一个施工项目的审批是很困难的。换句话说拆了再想建起来就难了。于是加层改造就成了一服治病的良药。最终从5层加到12层，工期仅为5个月。而且由于在施工过程中采取了全封闭的围挡措施和严格的现场管理措施并没有影响酒店的正常运营。这么一个棘手的工程就轻而易举的解决了。

这就是加固改造中的一个典型案例—加层项目，是针对现代社会上由于诸多原因而不能对其拆除重建的既有建筑改造措施的一种。另外一种就是加固项目，由于建筑物年久失修而存在安全隐患如建筑物表面出现裂痕或者结构构件有变形、位移等变化。还有一种就是有些建筑物不符合现行的安全标准，如2008年汶川地震后，国务院提出对全国的中小学校舍进行安全鉴定，对不满足要求的进行加固或者拆除新建。这些项目基本上构成了加固改造工程的主要内容。

2 加固改造工程现有的技术方案介绍

2.1 结构粘钢加固技术

用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固，粘钢工艺是混凝土结构梁、板、柱构件加固最为成熟的加固工艺之一。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。其加固效果主要取决于胶粘工艺与操作水平。该加固方法最大缺点是耗钢量大，加固成本高。

2.2 加大截面加固法

该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。对于甲方有空间使用要求的结构有一定的局限性。

2.3 粘碳纤维布加固法

除具有粘钢相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。因此可认为是粘钢的替代技术。

2.4 植筋加固技术

“植筋”技术又称钢筋生根技术，在原有结构上钻孔，注结构胶，把新的钢筋旋转插入孔洞中。此技术广泛用于设计变更，增加梁、柱、悬挑梁、板、加固砖墙等加固和变更工程。植筋的关键也是现场施工时最容易忽略的就是植筋的深度和钻孔的清理。

2.5 深层裂缝灌浆加固技术

对结构中出现的内部深层裂缝进行灌浆补强处理与渗透水止漏，恢复结构整体性，也是多次在水坝、高层建筑底板等大体积混凝土结构上应用的一项成熟技术。目前已实施灌浆处理中最深裂缝达2m，随机取样的钻芯检验表明灌浆后混凝土结构密实度及强度均满足要求。

2.6 置换混凝土加固法

该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

2.7 增设支点加固法

用于梁、板、桁架、网架等结构的加固，按支承受力性能的不同可分为刚性支点加固法和弹性支点加固法两种。

2.8 外加预应力加固技术

通过施加体外预应力，使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法广泛用于混凝土结构建筑及现代大跨度桥梁项目中。

综上所述目前的加固技术方案基本上已经是门类齐全了，而且还在不断的探索和改进中。可具体到一些问题上还是有其不足之处。

3 优秀工程加固实例

实例一：某教学楼原有二层框架结构梁柱均采用C30，板采用C25，基础埋深3m，教学楼2006年建成后投入使用，现在由于使用功能要求拟在原结构增加一层，作为图书贮藏室。对现有的建筑物加层主要满足以下几方面的要求：一是必须满足地基基础强度及变形的要求；其次是上部结构构件必须满足承载力及正常使用极限状态的要求；其三必须处理好新旧结合面的连接问题，使新旧结构之间能够协同工作。同时由于新增层的使用功能部分楼面的荷载较大，其二层顶部楼板部分梁的承载力也不能满足要求，因此在加层的同时必须对上述构件进行加固处理。

鉴于目前常用的加层改造和结构加固方法，对原结构采取了下述加层加固方案：新加层的柱钢筋采用钻孔植筋技术，直接将钢筋从原柱的节点位置引出；对底层柱采用截面增大的方法，在外侧重新浇筑混凝土以增大原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸，来达到提高承载力的目的；对原结构的三层梁则采用粘贴碳纤维布加固的方法处理。以上建筑物经加层处理后通过专业检测框架柱和梁无明显变形和破坏现象，加固处理良好能够满足结构安全要求。

实例二：重庆某写字楼发现楼层部分现浇板支座部位裂缝，经过对楼层板进行检测、鉴定发现现浇支座负筋保护层过大，因此进行加固补强措施。由于楼层现浇板跨度不大，荷载小，需要补足的钢筋面积小，经过计算，因此优先选用粘贴碳纤维布加固方案，它比粘钢方案节约工程造价约30%-40%,加固施工速度快，加固施工后无需专门防腐，不需要增加楼板厚度，不影响装饰面层的施工。对于普通小荷载的结构或构件其补强面积小，粘贴碳纤维1-2层即可满足要求时，优先选用粘贴碳纤维加固方案。

4 加固改造工程的现存问题和应对措施

加固技术由于现场实际情况较复杂，而且可检测性差。有些检测又属于破坏性检测，受制于诸多因素难以实施。所以检测结果经常存在很大偏差。例如对砖混结构的砖强度检测有抽样取芯、回弹测试两种常用方法。回弹测试时由于砖墙面上有装饰层需要剔除后形成检测点才能进行回弹。所以在检测时要求砖墙剔凿出光面，但实际操作中却很难掌握到一点，往往砖墙不是受伤就是没能剔凿干净。这样检测值必然会出现一定的偏差。当然这个误差还是可以接受的。抽样取芯检测相对来说检测数据就更准确些，但一般却不被业主所接受，又属于破坏性检测对结构本身也不利，所以一般不被采用。

而对于无图的框架结构检测起来就更困难，现有的大部分仪器只能扫描到钢筋的根数和保护层厚度，并不能确定钢筋直径。这种情况对于结构设计人员来说，就只能一切按保守估计来了。

检测、设计方面有诸多的问题，施工方面也有很多问题亟待解决和规范。在砖混结构加固中拉结筋的植筋强度尚没有严格规定，现在比较常规的检测都是破坏性检测。即在做拉拔实验时砖同时被破坏，而对强度值并没有提出要求。

对楼板的加固目前常用的方法有三种，针对的主要是预制楼板。一是在预制楼板受力端下方增设角钢来增加支撑长度；二是在楼板上做钢筋混凝土叠合层来增加楼板整体刚度；三是贴碳纤维布来增强楼板的整体性（性质跟叠合层类似，但施工相对简单，造价亦增加）。但做叠合层很费工期且对楼板有一定损害，而碳纤维布相对造价又较高。因此除了加固角钢较常用外，其余两种方法一般均很少用。

加层改造方面，无论是设计还是施工在技术上都已经逐步成熟了。其主要思想是在原建筑外侧新作基础支撑新增楼层。其虽然属于改造项目，但其施工的性质与新建无异。因此加层现阶段的主要问题集中在施工的管理上，即如何进行高素质的现场管理为甲方营造更良好的工作、生活环境，使施工对甲方的干扰达到最小。

综上所述，加固改造工程在设计和施工上均有诸多问题存在，但这并不影响这个朝阳产业的蓬勃发展。因为它顺应了社会发展的潮流，解决了人们对既有建筑性能提升的需要。换句话说它是社会高速发展下人们对既有事物进行改造的一个缩影。随着工程检测技术的提高、新仪器的运用，检测的问题会自然迎刃而解，进而提供给结构设计人员更准确的数据。而施工的问题也会随着时间的发展，先在行业内形成统一的标准，并通过运用更先进的施工工艺来解决。