1 前言
作者自1988年开始便从事建筑物加固、改造方面的咨询、设计和施工工作。经过二十余年的工程实践，在建筑物加固和改造方面积累了丰富的经验，拥有多项自主创新技术。下面将结合工程实例介绍这些自主创新技术。
2 现代高效体外预应力加固、改造技术
我国现行混凝土结构加固技术规范所介绍的体外预应力加固技术仍是五十年代从原苏联传过来的以低强钢筋作为补强拉杆的低效预应力加固技术。由于当时高强钢材尚未面世，只能采用低强钢材作为补强拉杆。我们知道用低强度钢材施加预应力，预应力数值不高，预应力损失所占比例比较大，长期预应力效果不好。当拉杆需要承担较大内力时，材料面积很大使施工很困难。而且端部锚固比较困难也不可靠。
为了克服这些缺点，作者在1988年承接的一项加固工程中，在传统的下撑式预应力补强拉杆法的基础上发展了一种以光面高强钢绞线作为补强拉杆的“高强钢绞线预应力加固法”，介绍该法的论文见参考文献[1]~[3]。这种加固方法1994年在上海举办的“94’江、浙、沪城乡建设新产品、新技术展示会”上获金奖。
当无粘结高强钢绞线面世以后，又发展了一种以无粘结高强钢绞线作为补强拉杆的“钢筋砼大梁无粘结钢绞线体外预应力加固法”，介绍该法的论文见参考文献[4]。
上述方法开始时只是用于钢筋砼大梁的加固，后来又用于加固楼面板。当用于楼面板加固时，也是基于下撑式预应力拉杆法的做法。
无粘结高强钢绞线体外预应力加固法后来又用于拔柱和拆墙时的加固。当柱子和承重墙所受荷载不是很大时，可采用“无粘结高强钢绞线体外预应力加固法”对大梁或圈梁进行加固，加固后将柱子或承重墙拆除。
近几年来又将无粘结高强钢绞线体外预应力技术用于减小大梁截面高度时的加固。在改造工程中经常遇到要将大梁截面减小的情况，此时可先用无粘结高强钢绞线体外预应力加固法对大梁进行加固，然后将下部截面去掉。
以下是现代高效体外预应力加固、改造技术在五个方面的工程应用实例。
（1）用于加固砼强度低于C15的大梁、火灾受损的大梁和严重开裂的大梁：
由于体外预应力技术是依靠向上的反向力来平衡梁上的外荷载，它不仅减小了大梁截面受拉边缘的最大拉应力，还同时减小了截面受压边缘的最大压应力，使大梁对砼强度要求降低，只要端部支承点处的局部承压能力能满足要求即可；而且它在梁中永远保持了一个轴向压力，可以减小裂缝宽度并有效控制裂缝进一步开展。所以高效体外预应力技术很适宜用来加固砼强度低于C15的大梁，火灾受损的大梁和严重开裂的大梁。
我们已用体外预应力技术加固了18个砼强度严重不足工程的大梁，12个火灾受损工程的大梁和24个大梁严重开裂的工程。代表工程有：
①杭州第二棉纺织厂南纺车间272根严重开裂的风道大梁（兼作屋架托梁）的加固：
杭州第二棉纺织厂南纺车间建于1958年大跃进年代，当时为了偏面追求施工进度，风道大梁在砼令期不足的情况下就进行安装。由于过早承受荷载，而且是以静荷载为主，经复核安全系数也不足，大梁长期处于高应力状态。所以厂房建成后不久，大梁便出现裂缝，而且逐年增加。为了减轻荷载，将青平瓦改成石棉瓦，但裂缝仍继续发展。曾多次召开专家会议，情况仍没有改善。至1990年被定为危房，准备移地重建。但由于资金困难，决定作加固处理。
1991年，我们受厂方委托，用高强钢绞线体外预应力加固法对这272根大梁进行了加固。我们在大梁两侧各配置了一根光面钢绞线，采用5跨和6跨连续配置，用手工横向张拉。钢绞线的防腐采用刷环氧胶泥和聚氨脂防腐涂料，梁的裂缝用白水泥封缝。加固以后，对钢绞线的应力作了四年长期测试，应力变化很小，梁的裂缝经封闭以后再也没有出现过，后来摘掉了危房帽子，至今使用良好。
②江苏黎里皮件厂车间严重开裂楼面大梁的加固：
江苏黎里皮件厂车间纵横向的楼面大梁在荷载应力和砼收缩应力共同作用下均出现严重裂缝，我们将纵横二个方向的大梁均采用光面钢绞线体外预应力技术进行加固。
③浙江宁海县菜蓝子配送中心底框梁火灾受损后加固：
宁海县菜蓝子配送中心底层租借给宁波三江俱乐部办超市。上部五层为住宅，底层为框架结构，上层为砖混结构。由于底层超市失火，底框横梁严重受损。我们采用“无粘结钢绞线体外预应力加固法”对受损大梁进行加固。主梁采用4根钢绞线，次梁采用2根钢绞线。为了不影响房屋净高，部分梁将钢绞线布置在腹部，钢绞线采用千斤顶张拉。
（2）高效体外预应力技术用于加固承载能力相差很大的梁和板：
当楼、屋面梁、板承载能力相差很大时，例如要将办公用楼面改作密集型档案库使用，要在普通楼面上建造桑拿浴池，在这种情况下梁和板不仅承载能力严重不足，还会产生过大挠度。采用体外预应力技术可以同时解决梁和板的强度和刚度问题，也不会出现超筋问题。至今已用体外预应力技术加固了35个这方面的工程。代表工程有：
①宁波新福钛白粉有限公司办公楼12m跨楼面大梁加固：
宁波新福钛白粉有限公司办公楼三层和四层二根12m跨度的无粘结部分预应力大梁因装璜施工钻孔时把大梁内的6根无粘结钢绞线全部割断，我们采用体外无粘结预应力钢绞线对大梁进行加固。
②浙江宁海县工业供销公司综合楼底框大梁加固：
这是一座底框结构的五层楼房，底层为商店，上层为住宅。由于设计时荷载取值错误，8m跨度底框横梁的截面高度仅为70cm。房屋建成后大梁产生很大挠度，并严重开裂，楼层的横墙也出现严重的八字形裂缝。经复核，大梁的承载能力相差40%，而且刚度也严重不足。这事发生在1988年，当地建工局委托我们提供加固方案并负责加固施工。
经过分析，决定采用预应力加固法。但我国加固技术规范中介绍的预应力加固法比较落后，是50年代从苏联传过来的，当时只能采用低强钢筋作为补强拉杆，存在许多缺点。于是我们在下撑式预应力拉杆法的基础上作了改进，用高强钢绞线取代低强钢筋作为补强拉杆，对加固工艺和机具作了改进，并在试验室作了试加固，取得成功，然后应用于实际工程。
根据计算，我们在大梁两侧配置了3对6根极限强度为15000㎏/cm2的光面钢绞线，采用手工横向张拉施加预应力。张拉以后，上部四层房屋在梁底木支撑松开以后又上抬了8mm。上层横墙的八字形裂缝明显变小。裂缝经封闭以后再也没有开裂。
当时由于市场上还没有无粘结钢绞线，只得采用光面钢绞线。钢绞线的防腐采用涂抹黄油，外包塑料布和棉布条的方法。
③辽宁省丹东市大东港区码头梁、板加固：
大东港区码头因堆载超载过大，致使码头横梁严重开裂，其中有个别板也受到损伤，我们采用高强钢绞线体外预应力加固法对其进行了加固。
（3）高效体外预应力技术用于减小梁的截面高度：
当要减小梁的截面高度时，梁的下部钢筋已全部去除，只保留了上部负钢筋，梁的承载能力和截面刚度都将严重不足。由于预应力技术可以提供反向弯矩平衡外荷载，所以可以用这种技术来减小梁的截面高度。我们已用该法加固了3个这方面的工程。
①浙江平湖嘉和花苑商办2#楼屋面梁减小截面高度改造：
嘉和花苑商办2#楼的8m跨度屋面主梁和6m跨度屋面次梁，因为要影响设置搁楼层，开发商要求将主梁的截面高度由800mm改为400mm，将次梁的截面高度由600mm改为400mm。
由于是屋面梁，荷载不是很大，而且可以把负弯矩区段的钢绞线埋设在屋面保温层中，所以我们采用无粘结钢绞线体外预应力技术，按弯矩图布置钢绞线。在预应力张拉以后将下部截面砼凿去，将箍筋保留一定长度，弯折后用电焊连结，然后设置模板将底部箍筋和两侧及顶部钢绞线用C25细石砼包裹，两端锚具也用细石砼包裹。
②浙江慈溪市三环钢管有限公司厂房屋面梁减小截面高度改造：
该厂房端头三间有二根15m跨度的屋面梁，梁高为1500mm，因吊车通行需要，要将梁的截面高度减小至930mm。厂方委托我们提供加固处理方案并负责加固施工。
因为是屋面梁，荷载不是很大。根据计算，分别配置8根和6根极限强度为1860N/mm2的UΦj15.2低松驰无粘结钢绞线，每根钢绞线的张拉力为170KN，便可以平衡掉这二根屋面梁的上部荷载。我们采用无粘结钢绞线体外预应力技术先对大梁进行加固，在预应力张拉以后将下部截面砼凿去。为了避免凿砼时伤及上部截面砼，在上部截面的下边缘处粘贴一层4mm厚的钢板。在凿去砼后保留一部分箍筋，弯折后相互焊接，然后设置模板，将底部箍筋和两侧钢绞线、铁件及端部锚具用C25细石砼包裹。
③浙江慈溪市弘元羽毛有限公司综合楼过道梁截面高度减小改造：
该工程过道梁由于要影响集装箱通过，需减小梁截面高度。我们采用无粘结钢绞线体外预应力技术先对大梁进行加固，然后去掉下部截面。
（4）高效体外预应力技术用于拆除承重柱和承重墙：
当柱子和承重墙所受荷载不是很大时，可采用“高强钢绞线体外预应力加固法”对大梁或圈梁进行加固，加固后再将柱子或承重墙拆除。由于预应力提供了一个反向弯矩，产生反拱，在柱子或承重墙拆除后不会产生过大挠度而使上部楼板或墙体出现裂缝，也可以做到使柱子或承重墙拆除后上部结构不产生挠度。我们已用该法改造了10个这方面的工程。下面是代表性工程：
①浙江宁海县越溪乡政府大楼底层门厅拔柱改造：
由于乡政府大楼门厅进门处中间有一根柱子，影响外观和使用，我们用无粘结钢绞线体外预应力技术先将原二跨连续梁托起，然后将柱凿除。
②浙江慈溪市职业高中教学楼顶层拆除承重墙改造：
在拆除承重墙之前，先用无粘结钢绞线体外预应力技术将圈梁托起，然后将承重墙拆除。
③浙江宁波华力医疗包装有限公司办公楼拆墙改造：
该工程为二层建筑，底层承重墙只承受楼面的重量，跨度为7.5m。经计算，在圈梁两侧各配置2UΦj15.2无粘结钢绞线，平衡掉楼面现有使用荷载，在预应力张拉以后将承重墙拆除，然后再在圈梁下部增设2Φ16非预应力钢筋，以补足承载能力。
（5）高效体外预应力技术用于加固抗浮能力不足的水池池壁：
当水池抗浮能力不足时，由于水池四周的悬挑板上有回填土压着，中间水池池壁在浮力作用下上部会开裂，加上砼收缩和温差影响，裂缝有时会很严重。在中间水池池壁上部设置通长的预应力钢绞线，可以产生反向弯矩平衡掉一部分浮力，而且可以有效控制裂缝的开展。我们曾用高效预应力技术加固了二个抗浮力不足，池壁上部已严重开裂的水池。
3 现代高效体内预应力加固、改造技术
笔者自1995年开始，在拔柱和拆除承重墙的改造工程中创造了“后张无粘结钢绞线预应力托换刚架技术”，先后用于十余个拔柱、拆墙的改造工程中。后来在断梁的改造工程中采用了“后张无粘结钢绞线预应力托梁”的高效预应力加固技术。还曾用到严重开裂的桥面板的加固工程中。
下面是现代高效体内预应力加固、改造技术在这三个方面的工程应用。
（1）高效体内预应力技术用于拆除荷载和跨度均很大的承重柱和承重墙：
当柱子或承重墙所受荷载很大，而且改造后跨度也较大时，如果采用非预应力托换刚架技术，在拔柱和拆墙以后将会产生较大的挠度，从而导致上部楼面板和墙体开裂；如果采用体外预应力技术，则因为需要配置的钢绞线数量太多而无法布置。在这种情况下采用“后张无粘结高强钢绞线预应力托换刚架技术”最为理想。下面为这种技术的代表工程：
①浙江宁海县巴黎春天服装店拆墙改造工程：
该工程为五层砖混结构房屋，底层为服装店，因营业需要，要求将底层一道承重墙拆除。业主委托我们提供加固方案并负责加固施工。
该承重墙共承受上部四层重量，要拆除的长度为7m。我们采用“后张无粘结钢绞线预应力托换刚架技术”托住上部重量。托换刚架横梁采用矩形截面，梁的宽度为500mm顶面顶住圈梁，砼从楼板底灌注。施工时先开凿墙洞，用钢支撑顶住圈梁，然后将横梁范围内的砖墙凿除，配置非预应力钢筋和无粘结钢绞线。横梁一端设有钢筋砼柱子，但截面偏小，承载能力不足，采用加大截面法进行加固，基础用锚杆静压桩基础。另一端没有柱子，补设钢筋砼柱子，采用锚杆静压桩基础。横梁砼强度采用C35，达到C30以后进行预应力张拉。在压桩和张拉以后再将砖墙拆除。
②浙江宁海农行西店分理处拔柱改造工程：
农行宁海县支行要将西店分理处底层和二层营业厅的二根柱子拔除，营业厅上部还有三层，每根三层柱子柱底的轴力为100多吨。我们用一榀跨度为10.5m的后张无粘结钢绞线预应力托换刚架托住上部三层的重量。
（2）高效体内预应力技术用于断梁改造工程：
当遇到要在楼面上开大孔时，例如要在营业厅增设自动步行梯，要将二层楼面去除改成一、二层通透的大厅，往往需要把楼面梁截断。此时可采用“后张无粘结钢绞线预应力托梁”来承受开孔后楼面的荷重。我们已在4个改造工程中应用了这种高效预应力技术。下面这种技术的代表工程:
①浙江慈溪市商业银行营业楼大堂断梁改造加固：
慈溪市商业银行要将营业楼进行装修改造，需要将大堂中央部分的二层楼面去除。为了去除大堂中央部分的二层楼面，需要设置一根12m跨长的大梁来支承截断的楼面梁。为了减小梁的截面高度，我们设计成“后张无粘结钢绞线托梁”。
②浙江宁海县龙珠大厦楼面增设自动步行梯工程：
宁海县龙珠大厦要增设底层至三层的自动步行梯，需要将地下室顶板和二、三层楼面进行断梁，以形成安装电梯的孔道。我们采用高效体内预应力技术进行断梁改造。
（3）高效体内预应力技术用于加固严重开裂的桥面板：
桥面板由于长度很长，砼收缩和温差引起的拉应力很大，又要受很大的震动荷载，再加上施工时板面负钢筋容易被踩低，桥面板往往要出现较严重的横向裂缝。对于这种情况可以采用高效体内预应力技术进行加固。
浙江省黄岩长潭环库公路龙凤坦路堤桥就曾出现14道较严重的横向裂缝，刚度变得很差，而且影响使用寿命。这是一座8m宽、35.2m长的单跨双悬臂桥。我们在8m宽度的桥面板上共布置了28根极限强度为15000㎏/cm2的UΦj15.2无粘结钢绞线（由于当时还没有成品无粘结钢绞线，我们采用在钢绞线外面抹黄油套钢管的方法），将1/3钢绞线通长布置，2/3钢绞线只布置在两头1/3长度内。把钢绞线埋在桥面板上部用人工凿出的凹槽内，在板面设置钢筋网片，浇捣60mm厚的C40叠合层砼。当砼强度不低于C32时进行预应力张拉。在加固以后桥面板的刚度大大增加。
4 用于纠倾多层砖混结构房屋的“底层圈梁轮番顶升纠倾法”
传统的顶升纠倾法称地圈梁顶升纠倾法和托换梁顶升纠倾法，是将地圈梁作为顶升支座或另设托换梁作为顶升支座，这二种做法一般都要破坏地面，托换梁法对原墙体的损坏也较大，不仅施工麻烦，而且修复费用也较高。同时，传统的顶升纠倾法顶升纠倾时需每人照顾一只千斤顶，设统一的指挥系统，以保证所有千斤顶能同步上升。实际上这种方法很难保证同步，而且需要投入的人力太多，顶升费用大。
为了克服传统顶升纠倾法的上述缺点，我们创造了“底层圈梁轮番顶升纠倾法”。做了二个方面的改进：一是以底层或架空层的圈梁作为顶升支座，在千斤顶的下部设置现浇砼垫，在顶部设置钢垫板；二是采用一人照顾数台千斤顶，轮番进行顶升。至今已用这种方法顶升了二座八层点式住宅和一座五层电梯井房。介绍该技术的论文见参考文献[5]。
5 用于采用桩基的多层房屋纠倾的“截桩纠倾法”
当采用桩基的多层房屋发生倾斜时，有二种纠倾的方法可以采用：一种是前面介绍的顶升纠倾法；另一种就是截桩纠倾法。截桩纠倾法是将沉降小的一侧部分桩的桩头截去一点，使其不受力以增加其余桩的轴向力，使在短时间内产生适当的沉降，达到纠倾的目的。我们已用该法成功地纠倾了一幢六层住宅楼和二幢七层住宅楼。
6 用于采用浅基的新建多层房屋纠倾的“堆载纠倾法”
当采用浅基的新建多层房屋发生不均匀沉降时，可以采用堆载纠倾法对房屋进行纠倾。因为房屋刚建不久，基底土层未充分固结，采用在沉降较小一侧堆载以加大此区域基底应力，使产生较大沉降的方法还是有一定效果的，不过需要的时间要长一些。我们已用该法成功地纠倾了一座四层楼房。
7 用于刚度很大构筑物纠倾的“基底横向冲水取土纠倾法”
对于水池和水泵房这种整体刚度很大的构筑物，当发生倾斜时，可以采用在沉降较小一侧的基底横向冲水取土的纠倾方法。因为整体刚度大，在局部区域冲水取土时，整个构筑物的基底土层会自行挤压，逐渐趋平，而不用担心池体出现裂缝。我们已用这种方法纠倾了浙江慈溪东三环一座严重倾斜的污水泵房。
8 将砖砌体承重墙变为填充墙的砖砌体加固技术
对于承载能力严重不足的砖砌体，可以采用间隔一定距离设置一根钢筋砼构造柱，与圈梁一起形成一榀多跨小框架，把原为承重墙的砖砌体变为填充墙，从而达到加固的目的。这种方法对墙体抹灰层没有损坏，也不减小使用空间，经加固以后的墙体具有很好的抗震性能。我们已用这种方法加固了一批砖混结构房屋的承重墙。
9 扩建和新建的多层房屋基础采用锚杆静压桩的技术
锚杆静压桩一般被用来加固既有房屋的地基。我们从1995年开始，将其大面积用于新建多层房屋工程。这种做法改变了先压桩后建房的传统做法，大大缩短了工期，而且桩基质量可靠，由于无噪音，挤土量不大，还特别适宜于旧城改造工程。在一些基底软土土层中含有硬土夹层的土质条件下，这种桩可以大幅度降低造价，甚至比不打桩的浅基做法还要便宜。浙江省慈溪市就具有这种土质，从1995年以来已在一百多个工程中采用了这种桩，很受业主欢迎。经过10多年工程实践，已摸索出一套先进的设计方法，介绍该技术的论文见参考文献[6]。
10 用轮番顶升法整体顶升桥面板的技术
浙江杭州肖山城关拱秀桥由于桥面板标高太低，影响船只通行，有关部门要求在不损坏桥面栏板等设施的情况下将桥面板整体提高。我们在两侧的桥墩侧面上设置一排钢牛腿支座，把千斤顶支承在钢牛腿上，采用轮番顶升法将桥面板整体抬高了30多公分。

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文章来源： 永年加固公司
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