孙博
北京建工集团有限责任公司 北京市 102488
摘要：城市更新中既有建筑结构加固改造,是提高建筑稳定性、延长建筑使用寿命的主要途径。本文简明扼要介绍了常用的加固方法，然后?着眼于城市更新背景下北京既有建筑的结构改造与加固,通过工业厂房的案例,分析了传统既有建筑更新改造中施工难的重点难点，从植筋、混凝土、灌浆料浇筑、粘钢加固等方面施工进行了阐述。通过对既有建筑的合理改造，消除了该既有建筑原本施工的质量问题,满足了由于抗震等级和设防烈度的提高所带来的构造措施和基本要求的变化,对以后同类老旧工业厂房改造利用成功的范例。?
关键词：加固改造，植筋，增大截面法，粘钢，施工技术
绪论：
本文以北京未来设计园区结构抗震加固改造工程为例，根据施工现场实际提出了本项目中遇到的主要施工技术难题，对施工技术问题经过研究分析后提出解决方案，深入剖析了各关键技术的施工工艺。
经过北京未来设计园区工程的施工经验，总结出了该施工方法，具有可操作性、施工方便、效率高、针对性强等特点。通过对加大截面混凝土、粘钢、植筋等施工分析，探讨施工质量控制技术，为同类工程的施工提供参考。
一、概述
1、既有建筑物加固改造的背景及加固方法
城市发展的进程,往往伴随着行业的升级或更替,使用需求的变化,导致既有建筑或替代更迭,或改造加固。对既有建筑进行加固改造,是为了满足现代经济发展和使用变化需求,采用现代化加固改造技术时,应根据工程实际情况合理选择,综合分析该技术方法的经济性、操作便利性,并尽量减少对原有建筑结构的影响。加固改造的原因主要有以下几个方面：
（1）达到或接近使用年限，诸多原因需要该建筑物继续存在。如北京许多老旧小区。
（2）规划原因地处繁华地段拆除无法重建。
（3）原建筑使用功能改变，导致荷载变化，如：变成密集柜书库、档案库等。
2、既有建筑主要的加固方法
（1）混凝土结构主要有：增大截面法、置换混凝土、体外预应力、粘贴钢板、包型钢、粘贴碳纤维、钢绞线聚合物砂浆、预应力碳纤维板、增设支点、植筋技术、锚栓技术、裂缝修补等加固方法。
（2）砌体加固方法：1）墙体加固：钢筋网片喷射混凝土 、高强钢绞线聚合物砂浆、外套预制钢筋混凝土墙加固技术、后张预应力复位技术。2）构造柱及圈梁：一般采用加大截面法；3)楼板：板底碳纤维、板顶叠合层、支座节点增设角钢;4).整体加固：增加耗能减震隔震技术、增加抗震墙、整体托换等。
（3）钢结构加固方法：减轻荷载、改变原计算简图、增大截面和连接强度、阻止裂缝发展。
（4）既有建筑地基基础加固方法：加固原因：增层改建、纠偏、移位、托换、基础开挖等原因引起的地基基础的变化，结合地基基础和上部结构的现状，考虑上部结构、地基和基础共同作用，选择安全经济可行的加固方案。
本文以北京未来设计园区一期改造项目，介绍其加固施工布置和主要施工工艺。
二、工程概况
北京未来设计园区一期改造项目，包括：办公楼、食堂浴室及成衣车间。
主要采用：增加剪力墙、增大截面法、粘钢法加固。
三、工程重点和难点
1、工程重点和难点
1.办公楼和食堂的加大截面加固，柱子配筋比较密，钢筋直径在25-32不等，加大截面的尺寸为100mm，再加上箍筋和植入柱中的拉结筋，模板封闭后空隙已经很小，浇筑质量和工期控制存在很大不确定性。梁加大截面存在同样的问题。
2.新增墙体采用混凝土浇筑。考虑到新增墙体在梁下，不在板下，由于梁的障碍，混凝土无法从上部浇筑，因此新增墙体浇筑到梁下无法实现。
3.柱子在梁柱核心区封闭箍筋无法实现。
2、主要应对措施
1、公楼和食堂的加大截面加固，柱子配筋比较密需对钢筋提前进行排版，植筋时提前用仪器探测好原有钢筋的位置，避免新旧钢筋冲突。
2.针对办公楼和食堂存在的梁及梁（扩大截面后）下400mm墙柱，此部分加大截面材料用C30灌浆料加固，可以保证质量，工期也可以得到保证。
3.加大截面柱子封闭箍筋无法实现，采用U型箍筋，然后现场点焊拼接或者搭接。
四、主要施工方法
1、测量放线工程
项目部组织专业测量人员成立1个测量小组。依据业主提供的平面坐标点和高程控制点进行工程定位，建立轴线控制网，按规定程序检查验收。
核对原有结构轴线尺寸、层高、结构尺寸与施工图是否一致。
2、植筋工程
（1）施工准备
1）、主要机具:电锤(用于打电锤孔),角磨机,钢丝刷。
2）、主要材料：植筋结构胶、钢筋。
（2）施工工艺
1）工艺流程:
现场清理----放线----钻孔----清孔----注胶----植筋----养护----报验----拉拔实验
2）现场清理
根据各个工地的实际情况进行相应的处理,总的原则是清理到原结构层。
3）放线、验线
放出钢筋植筋的点位线，利用仪器对原有钢筋进行测量，植筋点要避开原有钢筋，防止植筋孔打到原有钢筋上，无法植筋，重新打孔。
4）钻孔
根据植筋规范要求,确定植筋钻孔深度。
5）清孔
1.用空压机或其它设备吹出植筋孔内灰尘。
2.用棉丝封堵植筋孔口待用。
6）注胶植筋
1.用注胶器将结构胶注入孔内2/3,将除锈后的钢筋旋转缓慢插入洞内,直至达到洞底部为止.锚固胶体从洞口流出,则锚固合格。
2.锚固完钢筋后,在2小时内不得人为扰动,以保证锚筋质量。
7）报验
钢筋拉拔试验合格后,才可进行下一道工序。
3、粘钢工程
（1）施工准备
主要机具：电焊机、等离子切割机、磁力钻、角磨机、电箱、砂轮片、钢丝刷。
主要材料：结构胶、钢板、螺杆、胀栓、丙酮。
（2）作业条件
1）施工前先清理施工区域内的障碍物，清除施工面浮土及污渍。
2）放出钢板位置线。
（3）施工顺序
定位放线→ 基层处理（砼、钢面层处理）→钢件下料制作→钢板（分片）安装→ 结构胶调制→ 涂胶和粘贴→焊接→灌注→固化养护→钢材表面防腐处理→竣工验收
（4）施工方法
1）、定位放线
对需加固部位弹出位置线。
2）、基层处理
基层处理包括混凝土粘贴面处理和钢材粘贴面处理两部分，混凝土粘贴面处理：将原混凝土表面装修面层铲除，露出原混凝土基层，用合金片磨去混凝土表面浮浆层，直至露出混凝土坚实层，用压缩空气除去灰尘，然后用毛刷清理表面；对钢材粘贴面的处理，用角磨机将钢材打磨出金属光泽，打磨的粗糙度越大越好，打磨的纹路应与钢板受力方向垂直，然后用毛刷清理表面；
3）、钢板应按设计的规格和尺寸结合现场的实际情况准确下料，按施工要求制作出洞口、搭接部位及其他须提前制作的工艺。
4）、角钢和钢板的焊接
按设计要求的位置打孔植栓，再安装钢板同时进行定位焊接，焊接后的角钢构架与混凝土构件之间应通过注胶粘贴于原结构；
（5）、胶粘剂配制
建筑结构胶配置，选取洁净容器（塑料或金属盆，不得有油污、水、杂质）和称重衡器按说明书配合比混合，并用搅拌器搅拌，搅拌时最好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡，配置场所宜通风良好。
（6）、涂胶和粘贴
胶粘剂配制好后，用腻刀涂抹在已处理好钢板面上(或混凝土表面)，胶断面宜成三角形，中间厚3毫米左右，边缘厚1毫米左右，然后将钢板分片粘贴在混凝土表面，用准备好的固定加压系统固定，适当加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。
（7）质量标准
1）主控项目
粘钢必须符合设计要求及加固行业施工规范。
粘接面积：不小于95%。
检验方法：用小锤。
2）空鼓处理方法：
在施工过程中，空鼓面积超过规范允许范围时，按如下方法处理：用小锤确定空鼓范围，若单个空鼓面积不大于10000mm'，可采用钻孔注射法充胶修复;若单个空鼓面积大于10000mm，应揭去重贴，并重新检查验收[1]。
4、混凝土（灌浆料）加固施工
（1） 增大截面加固施工工艺
1） 施工工艺原理
主要是采用在混凝土受压面上,对混凝土层进行浇筑。此方法或技术,可以有效的提升建筑结构面高度,扩大面积 ；另一方面，其功能主要体现在抗弯性能的增加方面 ；另外 ，可以对正面、斜面刚度，抗剪性能加以提升，最终起到对整个建筑结构的加固加大截面加固技术的施工 工艺简单 、施工便利,有助于施工周期的缩短 ，是现代建筑施工中非常有效的加固技术之一。本工程主要采取此方法【2】。
2）增大截面加固施工工艺流程
测量放线→ 混凝土基面剔凿、清理→植筋钻孔、清理→ 植筋→ 钢筋连接、绑扎
→支设模板→浇注灌浆料→养护
3） 增大截面加固施工工序
1.测量放线
根据设计图纸要求，施测混凝土梁增大截面尺寸，及梁上植筋位置、主筋位置的布置线。
2.钢筋表面处理
对钢筋进行打磨除锈处理，然后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。
3.混凝土基层表面处理
对原混凝土构件的新旧结合面进行剔凿，然后用无油压缩空气除去粉尘，或清水冲洗干净。
4.钻孔植筋
按新纵向钢筋位置定位后用电锤钻钻孔，清孔处理后注入植筋胶插入钢筋，锚入深度严格按照设计图纸要求。
5.插入钢筋绑扎、模板支设以及混凝土浇筑。
5、钢筋工程
（1）钢筋工程施工工序：
钢筋进场→ 钢筋取样、试验→钢筋加工→ 钢筋绑扎→验收
（2）剪力墙钢筋绑扎
1）立2~4根竖筋，将竖筋与下层伸出的搭接筋绑扎，在竖筋上画好水平筋分档标志，在下部及齐胸处绑扎两根横筋定位，并在横筋上画好竖筋分档标志，接着绑扎其余竖筋，最后再绑扎其余横筋。横筋在竖筋外面。
2）竖筋与伸出搭接筋的搭接处需绑扎3根水平筋，其搭接长度及位置均符合设计要求。
3）剪力墙筋应逐点绑扎，双排钢筋之间应绑扎拉筋，其纵横间距为450mm，钢筋外皮绑扎垫块或用塑料卡。
（3）梁柱钢筋绑扎
1）在梁或柱子中植入拉结钢筋。
2）根据图纸中主筋方向，先绑扎主筋后绑扎箍筋。
3）箍筋按照要求作出两个U形箍筋，再逐根焊接封闭。
6、模板工程
（1）柱模板
施工顺序：放框架柱位置线 → 沿柱皮外侧5mm处贴海绵条 → 柱模就位安装 → 柱模闭合固定接口螺栓 → 安装柱箍 → 安设支撑 → 校正垂直度 → 加固柱模 → 办理预检 → 灌浆料浇注
框架柱模板均采用15mm覆膜多层板，沿模板短边设置50×100方木，模板就位后用短钢管临时固定，柱子模板用柱箍加固。
（2）梁模板
工艺流程：弹平面位置线 → 调整标高 → 安装梁板支撑脚手架 →梁钢筋安装 → 梁侧模安装 → 支撑加固 → 自检 → 报监理单位，办理模板预检→浇筑灌浆料
采用15厚覆膜多层板拼制，50×50木方配制成梁侧、梁底模板。梁支撑用扣件式钢管，侧模背面次龙骨木方沿梁纵向布置，间距@400。
（3）墙模
施工顺序：放墙位置线及模板控制50cm线 → 预留洞口等模板安装 → 模板固定、校正、粘密封条 → 单侧墙体模板拼装 → 穿墙螺栓、套管安装另一侧模板拼装 → 加固、调整 → 办理预检 → 混凝土浇筑
墙模板采用木胶合板做面板，竖向小肋用50*50木方间距500mm、横肋用Φ48钢管，间距400mm，竖向大肋采用2根Φ48钢管组合，间距L=800mm，Φ12对拉螺杆间距依据层高确定。
7、 CGM灌浆料灌浆施工
（1） CGM高强灌浆料施工顺序
高强灌浆料的施工流程如下：
施工顺序：施工准备 → 构件表面处理 → 灌浆料配制 → 灌浆料的浇筑→ 养护
（2） 施工准备
1）、清扫原构件表面，不得又碎石、浮浆、浮灰、油污和脱模剂等杂物，灌浆前24h充分湿润构件表面。灌浆前1h应吸干积水。
2）、模板与原结构基层、模板与模板之间用水泥浆或乳胶水泥、胶带等密封，做到不漏浆。
（3）构件表面处理
在浇筑灌浆料之前应清除与之接触构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。
（4） CGM灌浆料配制
CGM灌浆料采用机械搅拌，搅拌时间为1～2min，并在60min内用完。
（5）灌浆料的浇筑
1）、灌浆料应从一侧开始，至另一侧溢出为止，不得从四周同时进行灌浆。
2）、灌浆开始后，必须连续进行，不得间断，并尽可能缩短灌浆时间。
3）、新增梁在浇筑灌浆料需从板上灌浆孔中慢慢灌入，一边轻轻敲击模板，使灌浆料充满模板空间，直到浆体从出气孔均匀流出为止。
8、混凝土浇筑
采用自密实混凝土
施工顺序：施工准备 → 配合比控制 → 混凝土运输 → 混凝土浇筑→ 混凝土养护
（1）施工准备
混凝土浇筑2h前要充分润湿模板，并在模板上涂刷脱模剂。
（2） 混凝土配合比的控制
考虑到浇筑层数、浇筑高度和浇筑不同构件要求及季节的变化，初凝时间控制在不小于6h。
（3） 混凝土运输
商品混凝土运输应充分考虑到路况控制运输时间，以保证混凝土浇筑连续不间断进行。
（4）墙体混凝土浇筑
1）浇筑工艺流程：
浇筑层段施工缝的清理→有关部门验收→施工缝提前浇水湿润→混凝土泵试运行→铺设同配合比砂浆→分层浇筑混凝土→标尺分层量取高度→上口找平→拆模→养护。
2）混凝土布料方式：汽车泵进行浇筑。
3）浇筑混凝土前，应先在墙底铺一层30～50mm与所浇混凝土同配合比的水泥砂浆。
4）使用插入式振捣器（φ30）时在下料口部，进行振捣，墙砼分层浇筑。
5）在混凝土振捣过程中，应注意振捣棒不得触动钢筋和预埋件。
6）自密实混凝土浇筑措施
混凝土的扩展度不小于550mm。
混凝土的浇筑高度不大于500mm。
模板外侧进行辅助敲击。
五、结束语
工程示范应用表明,对既有建筑合理改造施工可以大幅度降低成本,同时,大量节省加固材料,施工绿色环保,带来显著的社会和经济效益。通过对既有建筑进行加固改造,可大幅度提升建筑的使用寿命和服役时限,是现代城市提升建筑安全、节约能源与资源、提高城市管理效率的有效手段,具有巨大的间接辐射效应。随着建筑行业的快速发展,对现有建筑加固改造工作也提出更高的要求。然而实际加固改造中涉及较多如结构可靠性、使用年限确定、技术应用以及改造成本等问题,也应该引入相应的改造决策方法,尽可能使加固改造中的问题得以解决,实现加固改造效益最大化目标。希望本工程结构加固施工的一点经验能给以后类似工程提供帮助，提高施工技术水平，实现建筑业的可持续发展。
六、参考文献
【1】建筑结构加固工程施工质量验收规范．GB 50550-2010 2010，07
【2】赵启富.浅析房屋建筑施工中结构加固技术的运用[J].中国房地产业,2016:138.