1 前言
作者自1988年開始便從事建筑物加固、改造方面的咨詢、設計和施工工作。經過二十余年的工程實踐，在建筑物加固和改造方面積累了豐富的經驗，擁有多項自主創(chuàng)新技術。下面將結合工程實例介紹這些自主創(chuàng)新技術。
2 現代高效體外預應力加固、改造技術
我國現行混凝土結構加固技術規(guī)范所介紹的體外預應力加固技術仍是五十年代從原蘇聯傳過來的以低強鋼筋作為補強拉桿的低效預應力加固技術。由于當時高強鋼材尚未面世，只能采用低強鋼材作為補強拉桿。我們知道用低強度鋼材施加預應力，預應力數值不高，預應力損失所占比例比較大，長期預應力效果不好。當拉桿需要承擔較大內力時，材料面積很大使施工很困難。而且端部錨固比較困難也不可靠。
為了克服這些缺點，作者在1988年承接的一項加固工程中，在傳統(tǒng)的下撐式預應力補強拉桿法的基礎上發(fā)展了一種以光面高強鋼絞線作為補強拉桿的“高強鋼絞線預應力加固法”，介紹該法的論文見參考文獻[1]~[3]。這種加固方法1994年在上海舉辦的“94’江、浙、滬城鄉(xiāng)建設新產品、新技術展示會”上獲金獎。
當無粘結高強鋼絞線面世以后，又發(fā)展了一種以無粘結高強鋼絞線作為補強拉桿的“鋼筋砼大梁無粘結鋼絞線體外預應力加固法”，介紹該法的論文見參考文獻[4]。
上述方法開始時只是用于鋼筋砼大梁的加固，后來又用于加固樓面板。當用于樓面板加固時，也是基于下撐式預應力拉桿法的做法。
無粘結高強鋼絞線體外預應力加固法后來又用于拔柱和拆墻時的加固。當柱子和承重墻所受荷載不是很大時，可采用“無粘結高強鋼絞線體外預應力加固法”對大梁或圈梁進行加固，加固后將柱子或承重墻拆除。
近幾年來又將無粘結高強鋼絞線體外預應力技術用于減小大梁截面高度時的加固。在改造工程中經常遇到要將大梁截面減小的情況，此時可先用無粘結高強鋼絞線體外預應力加固法對大梁進行加固，然后將下部截面去掉。
以下是現代高效體外預應力加固、改造技術在五個方面的工程應用實例。
（1）用于加固砼強度低于C15的大梁、火災受損的大梁和嚴重開裂的大梁：
由于體外預應力技術是依靠向上的反向力來平衡梁上的外荷載，它不僅減小了大梁截面受拉邊緣的最大拉應力，還同時減小了截面受壓邊緣的最大壓應力，使大梁對砼強度要求降低，只要端部支承點處的局部承壓能力能滿足要求即可；而且它在梁中永遠保持了一個軸向壓力，可以減小裂縫寬度并有效控制裂縫進一步開展。所以高效體外預應力技術很適宜用來加固砼強度低于C15的大梁，火災受損的大梁和嚴重開裂的大梁。
我們已用體外預應力技術加固了18個砼強度嚴重不足工程的大梁，12個火災受損工程的大梁和24個大梁嚴重開裂的工程。代表工程有：
①杭州第二棉紡織廠南紡車間272根嚴重開裂的風道大梁（兼作屋架托梁）的加固：
杭州第二棉紡織廠南紡車間建于1958年大躍進年代，當時為了偏面追求施工進度，風道大梁在砼令期不足的情況下就進行安裝。由于過早承受荷載，而且是以靜荷載為主，經復核安全系數也不足，大梁長期處于高應力狀態(tài)。所以廠房建成后不久，大梁便出現裂縫，而且逐年增加。為了減輕荷載，將青平瓦改成石棉瓦，但裂縫仍繼續(xù)發(fā)展。曾多次召開專家會議，情況仍沒有改善。至1990年被定為危房，準備移地重建。但由于資金困難，決定作加固處理。
1991年，我們受廠方委托，用高強鋼絞線體外預應力加固法對這272根大梁進行了加固。我們在大梁兩側各配置了一根光面鋼絞線，采用5跨和6跨連續(xù)配置，用手工橫向張拉。鋼絞線的防腐采用刷環(huán)氧膠泥和聚氨脂防腐涂料，梁的裂縫用白水泥封縫。加固以后，對鋼絞線的應力作了四年長期測試，應力變化很小，梁的裂縫經封閉以后再也沒有出現過，后來摘掉了危房帽子，至今使用良好。
②江蘇黎里皮件廠車間嚴重開裂樓面大梁的加固：
江蘇黎里皮件廠車間縱橫向的樓面大梁在荷載應力和砼收縮應力共同作用下均出現嚴重裂縫，我們將縱橫二個方向的大梁均采用光面鋼絞線體外預應力技術進行加固。
③浙江寧海縣菜藍子配送中心底框梁火災受損后加固：
寧?？h菜藍子配送中心底層租借給寧波三江俱樂部辦超市。上部五層為住宅，底層為框架結構，上層為磚混結構。由于底層超市失火，底框橫梁嚴重受損。我們采用“無粘結鋼絞線體外預應力加固法”對受損大梁進行加固。主梁采用4根鋼絞線，次梁采用2根鋼絞線。為了不影響房屋凈高，部分梁將鋼絞線布置在腹部，鋼絞線采用千斤頂張拉。
（2）高效體外預應力技術用于加固承載能力相差很大的梁和板：
當樓、屋面梁、板承載能力相差很大時，例如要將辦公用樓面改作密集型檔案庫使用，要在普通樓面上建造桑拿浴池，在這種情況下梁和板不僅承載能力嚴重不足，還會產生過大撓度。采用體外預應力技術可以同時解決梁和板的強度和剛度問題，也不會出現超筋問題。至今已用體外預應力技術加固了35個這方面的工程。代表工程有：
①寧波新福鈦白粉有限公司辦公樓12m跨樓面大梁加固：
寧波新福鈦白粉有限公司辦公樓三層和四層二根12m跨度的無粘結部分預應力大梁因裝璜施工鉆孔時把大梁內的6根無粘結鋼絞線全部割斷，我們采用體外無粘結預應力鋼絞線對大梁進行加固。
②浙江寧?？h工業(yè)供銷公司綜合樓底框大梁加固：
這是一座底框結構的五層樓房，底層為商店，上層為住宅。由于設計時荷載取值錯誤，8m跨度底框橫梁的截面高度僅為70cm。房屋建成后大梁產生很大撓度，并嚴重開裂，樓層的橫墻也出現嚴重的八字形裂縫。經復核，大梁的承載能力相差40%，而且剛度也嚴重不足。這事發(fā)生在1988年，當地建工局委托我們提供加固方案并負責加固施工。
經過分析，決定采用預應力加固法。但我國加固技術規(guī)范中介紹的預應力加固法比較落后，是50年代從蘇聯傳過來的，當時只能采用低強鋼筋作為補強拉桿，存在許多缺點。于是我們在下撐式預應力拉桿法的基礎上作了改進，用高強鋼絞線取代低強鋼筋作為補強拉桿，對加固工藝和機具作了改進，并在試驗室作了試加固，取得成功，然后應用于實際工程。
根據計算，我們在大梁兩側配置了3對6根極限強度為15000㎏/cm2的光面鋼絞線，采用手工橫向張拉施加預應力。張拉以后，上部四層房屋在梁底木支撐松開以后又上抬了8mm。上層橫墻的八字形裂縫明顯變小。裂縫經封閉以后再也沒有開裂。
當時由于市場上還沒有無粘結鋼絞線，只得采用光面鋼絞線。鋼絞線的防腐采用涂抹黃油，外包塑料布和棉布條的方法。
③遼寧省丹東市大東港區(qū)碼頭梁、板加固：
大東港區(qū)碼頭因堆載超載過大，致使碼頭橫梁嚴重開裂，其中有個別板也受到損傷，我們采用高強鋼絞線體外預應力加固法對其進行了加固。
（3）高效體外預應力技術用于減小梁的截面高度：
當要減小梁的截面高度時，梁的下部鋼筋已全部去除，只保留了上部負鋼筋，梁的承載能力和截面剛度都將嚴重不足。由于預應力技術可以提供反向彎矩平衡外荷載，所以可以用這種技術來減小梁的截面高度。我們已用該法加固了3個這方面的工程。
①浙江平湖嘉和花苑商辦2#樓屋面梁減小截面高度改造：
嘉和花苑商辦2#樓的8m跨度屋面主梁和6m跨度屋面次梁，因為要影響設置擱樓層，開發(fā)商要求將主梁的截面高度由800mm改為400mm，將次梁的截面高度由600mm改為400mm。
由于是屋面梁，荷載不是很大，而且可以把負彎矩區(qū)段的鋼絞線埋設在屋面保溫層中，所以我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術，按彎矩圖布置鋼絞線。在預應力張拉以后將下部截面砼鑿去，將箍筋保留一定長度，彎折后用電焊連結，然后設置模板將底部箍筋和兩側及頂部鋼絞線用C25細石砼包裹，兩端錨具也用細石砼包裹。
②浙江慈溪市三環(huán)鋼管有限公司廠房屋面梁減小截面高度改造：
該廠房端頭三間有二根15m跨度的屋面梁，梁高為1500mm，因吊車通行需要，要將梁的截面高度減小至930mm。廠方委托我們提供加固處理方案并負責加固施工。
因為是屋面梁，荷載不是很大。根據計算，分別配置8根和6根極限強度為1860N/mm2的UΦj15.2低松馳無粘結鋼絞線，每根鋼絞線的張拉力為170KN，便可以平衡掉這二根屋面梁的上部荷載。我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術先對大梁進行加固，在預應力張拉以后將下部截面砼鑿去。為了避免鑿砼時傷及上部截面砼，在上部截面的下邊緣處粘貼一層4mm厚的鋼板。在鑿去砼后保留一部分箍筋，彎折后相互焊接，然后設置模板，將底部箍筋和兩側鋼絞線、鐵件及端部錨具用C25細石砼包裹。
③浙江慈溪市弘元羽毛有限公司綜合樓過道梁截面高度減小改造：
該工程過道梁由于要影響集裝箱通過，需減小梁截面高度。我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術先對大梁進行加固，然后去掉下部截面。
（4）高效體外預應力技術用于拆除承重柱和承重墻：
當柱子和承重墻所受荷載不是很大時，可采用“高強鋼絞線體外預應力加固法”對大梁或圈梁進行加固，加固后再將柱子或承重墻拆除。由于預應力提供了一個反向彎矩，產生反拱，在柱子或承重墻拆除后不會產生過大撓度而使上部樓板或墻體出現裂縫，也可以做到使柱子或承重墻拆除后上部結構不產生撓度。我們已用該法改造了10個這方面的工程。下面是代表性工程：
①浙江寧?？h越溪鄉(xiāng)政府大樓底層門廳拔柱改造：
由于鄉(xiāng)政府大樓門廳進門處中間有一根柱子，影響外觀和使用，我們用無粘結鋼絞線體外預應力技術先將原二跨連續(xù)梁托起，然后將柱鑿除。
②浙江慈溪市職業(yè)高中教學樓頂層拆除承重墻改造：
在拆除承重墻之前，先用無粘結鋼絞線體外預應力技術將圈梁托起，然后將承重墻拆除。
③浙江寧波華力醫(yī)療包裝有限公司辦公樓拆墻改造：
該工程為二層建筑，底層承重墻只承受樓面的重量，跨度為7.5m。經計算，在圈梁兩側各配置2UΦj15.2無粘結鋼絞線，平衡掉樓面現有使用荷載，在預應力張拉以后將承重墻拆除，然后再在圈梁下部增設2Φ16非預應力鋼筋，以補足承載能力。
（5）高效體外預應力技術用于加固抗浮能力不足的水池池壁：
當水池抗浮能力不足時，由于水池四周的懸挑板上有回填土壓著，中間水池池壁在浮力作用下上部會開裂，加上砼收縮和溫差影響，裂縫有時會很嚴重。在中間水池池壁上部設置通長的預應力鋼絞線，可以產生反向彎矩平衡掉一部分浮力，而且可以有效控制裂縫的開展。我們曾用高效預應力技術加固了二個抗浮力不足，池壁上部已嚴重開裂的水池。
3 現代高效體內預應力加固、改造技術
筆者自1995年開始，在拔柱和拆除承重墻的改造工程中創(chuàng)造了“后張無粘結鋼絞線預應力托換剛架技術”，先后用于十余個拔柱、拆墻的改造工程中。后來在斷梁的改造工程中采用了“后張無粘結鋼絞線預應力托梁”的高效預應力加固技術。還曾用到嚴重開裂的橋面板的加固工程中。
下面是現代高效體內預應力加固、改造技術在這三個方面的工程應用。
（1）高效體內預應力技術用于拆除荷載和跨度均很大的承重柱和承重墻：
當柱子或承重墻所受荷載很大，而且改造后跨度也較大時，如果采用非預應力托換剛架技術，在拔柱和拆墻以后將會產生較大的撓度，從而導致上部樓面板和墻體開裂；如果采用體外預應力技術，則因為需要配置的鋼絞線數量太多而無法布置。在這種情況下采用“后張無粘結高強鋼絞線預應力托換剛架技術”最為理想。下面為這種技術的代表工程：
①浙江寧?？h巴黎春天服裝店拆墻改造工程：
該工程為五層磚混結構房屋，底層為服裝店，因營業(yè)需要，要求將底層一道承重墻拆除。業(yè)主委托我們提供加固方案并負責加固施工。
該承重墻共承受上部四層重量，要拆除的長度為7m。我們采用“后張無粘結鋼絞線預應力托換剛架技術”托住上部重量。托換剛架橫梁采用矩形截面，梁的寬度為500mm頂面頂住圈梁，砼從樓板底灌注。施工時先開鑿墻洞，用鋼支撐頂住圈梁，然后將橫梁范圍內的磚墻鑿除，配置非預應力鋼筋和無粘結鋼絞線。橫梁一端設有鋼筋砼柱子，但截面偏小，承載能力不足，采用加大截面法進行加固，基礎用錨桿靜壓樁基礎。另一端沒有柱子，補設鋼筋砼柱子，采用錨桿靜壓樁基礎。橫梁砼強度采用C35，達到C30以后進行預應力張拉。在壓樁和張拉以后再將磚墻拆除。
②浙江寧海農行西店分理處拔柱改造工程：
農行寧?？h支行要將西店分理處底層和二層營業(yè)廳的二根柱子拔除，營業(yè)廳上部還有三層，每根三層柱子柱底的軸力為100多噸。我們用一榀跨度為10.5m的后張無粘結鋼絞線預應力托換剛架托住上部三層的重量。
（2）高效體內預應力技術用于斷梁改造工程：
當遇到要在樓面上開大孔時，例如要在營業(yè)廳增設自動步行梯，要將二層樓面去除改成一、二層通透的大廳，往往需要把樓面梁截斷。此時可采用“后張無粘結鋼絞線預應力托梁”來承受開孔后樓面的荷重。我們已在4個改造工程中應用了這種高效預應力技術。下面這種技術的代表工程:
①浙江慈溪市商業(yè)銀行營業(yè)樓大堂斷梁改造加固：
慈溪市商業(yè)銀行要將營業(yè)樓進行裝修改造，需要將大堂中央部分的二層樓面去除。為了去除大堂中央部分的二層樓面，需要設置一根12m跨長的大梁來支承截斷的樓面梁。為了減小梁的截面高度，我們設計成“后張無粘結鋼絞線托梁”。
②浙江寧?？h龍珠大廈樓面增設自動步行梯工程：
寧?？h龍珠大廈要增設底層至三層的自動步行梯，需要將地下室頂板和二、三層樓面進行斷梁，以形成安裝電梯的孔道。我們采用高效體內預應力技術進行斷梁改造。
（3）高效體內預應力技術用于加固嚴重開裂的橋面板：
橋面板由于長度很長，砼收縮和溫差引起的拉應力很大，又要受很大的震動荷載，再加上施工時板面負鋼筋容易被踩低，橋面板往往要出現較嚴重的橫向裂縫。對于這種情況可以采用高效體內預應力技術進行加固。
浙江省黃巖長潭環(huán)庫公路龍鳳坦路堤橋就曾出現14道較嚴重的橫向裂縫，剛度變得很差，而且影響使用壽命。這是一座8m寬、35.2m長的單跨雙懸臂橋。我們在8m寬度的橋面板上共布置了28根極限強度為15000㎏/cm2的UΦj15.2無粘結鋼絞線（由于當時還沒有成品無粘結鋼絞線，我們采用在鋼絞線外面抹黃油套鋼管的方法），將1/3鋼絞線通長布置，2/3鋼絞線只布置在兩頭1/3長度內。把鋼絞線埋在橋面板上部用人工鑿出的凹槽內，在板面設置鋼筋網片，澆搗60mm厚的C40疊合層砼。當砼強度不低于C32時進行預應力張拉。在加固以后橋面板的剛度大大增加。
4 用于糾傾多層磚混結構房屋的“底層圈梁輪番頂升糾傾法”
傳統(tǒng)的頂升糾傾法稱地圈梁頂升糾傾法和托換梁頂升糾傾法，是將地圈梁作為頂升支座或另設托換梁作為頂升支座，這二種做法一般都要破壞地面，托換梁法對原墻體的損壞也較大，不僅施工麻煩，而且修復費用也較高。同時，傳統(tǒng)的頂升糾傾法頂升糾傾時需每人照顧一只千斤頂，設統(tǒng)一的指揮系統(tǒng)，以保證所有千斤頂能同步上升。實際上這種方法很難保證同步，而且需要投入的人力太多，頂升費用大。
為了克服傳統(tǒng)頂升糾傾法的上述缺點，我們創(chuàng)造了“底層圈梁輪番頂升糾傾法”。做了二個方面的改進：一是以底層或架空層的圈梁作為頂升支座，在千斤頂的下部設置現澆砼墊，在頂部設置鋼墊板；二是采用一人照顧數臺千斤頂，輪番進行頂升。至今已用這種方法頂升了二座八層點式住宅和一座五層電梯井房。介紹該技術的論文見參考文獻[5]。
5 用于采用樁基的多層房屋糾傾的“截樁糾傾法”
當采用樁基的多層房屋發(fā)生傾斜時，有二種糾傾的方法可以采用：一種是前面介紹的頂升糾傾法；另一種就是截樁糾傾法。截樁糾傾法是將沉降小的一側部分樁的樁頭截去一點，使其不受力以增加其余樁的軸向力，使在短時間內產生適當的沉降，達到糾傾的目的。我們已用該法成功地糾傾了一幢六層住宅樓和二幢七層住宅樓。
6 用于采用淺基的新建多層房屋糾傾的“堆載糾傾法”
當采用淺基的新建多層房屋發(fā)生不均勻沉降時，可以采用堆載糾傾法對房屋進行糾傾。因為房屋剛建不久，基底土層未充分固結，采用在沉降較小一側堆載以加大此區(qū)域基底應力，使產生較大沉降的方法還是有一定效果的，不過需要的時間要長一些。我們已用該法成功地糾傾了一座四層樓房。
7 用于剛度很大構筑物糾傾的“基底橫向沖水取土糾傾法”
對于水池和水泵房這種整體剛度很大的構筑物，當發(fā)生傾斜時，可以采用在沉降較小一側的基底橫向沖水取土的糾傾方法。因為整體剛度大，在局部區(qū)域沖水取土時，整個構筑物的基底土層會自行擠壓，逐漸趨平，而不用擔心池體出現裂縫。我們已用這種方法糾傾了浙江慈溪東三環(huán)一座嚴重傾斜的污水泵房。
8 將磚砌體承重墻變?yōu)樘畛鋲Φ拇u砌體加固技術
對于承載能力嚴重不足的磚砌體，可以采用間隔一定距離設置一根鋼筋砼構造柱，與圈梁一起形成一榀多跨小框架，把原為承重墻的磚砌體變?yōu)樘畛鋲?，從而達到加固的目的。這種方法對墻體抹灰層沒有損壞，也不減小使用空間，經加固以后的墻體具有很好的抗震性能。我們已用這種方法加固了一批磚混結構房屋的承重墻。
9 擴建和新建的多層房屋基礎采用錨桿靜壓樁的技術
錨桿靜壓樁一般被用來加固既有房屋的地基。我們從1995年開始，將其大面積用于新建多層房屋工程。這種做法改變了先壓樁后建房的傳統(tǒng)做法，大大縮短了工期，而且樁基質量可靠，由于無噪音，擠土量不大，還特別適宜于舊城改造工程。在一些基底軟土土層中含有硬土夾層的土質條件下，這種樁可以大幅度降低造價，甚至比不打樁的淺基做法還要便宜。浙江省慈溪市就具有這種土質，從1995年以來已在一百多個工程中采用了這種樁，很受業(yè)主歡迎。經過10多年工程實踐，已摸索出一套先進的設計方法，介紹該技術的論文見參考文獻[6]。
10 用輪番頂升法整體頂升橋面板的技術
浙江杭州肖山城關拱秀橋由于橋面板標高太低，影響船只通行，有關部門要求在不損壞橋面欄板等設施的情況下將橋面板整體提高。我們在兩側的橋墩側面上設置一排鋼牛腿支座，把千斤頂支承在鋼牛腿上，采用輪番頂升法將橋面板整體抬高了30多公分。

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文章來源： 永年加固公司
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