预应力混凝土结构改造加固施工技术
一、工程概况
F7、9大厦工程位于北京市西城区金融街与二环路地区F7、F9地块上，总建筑面积为192436m2，其中地下部分建筑面积103519m2，地上部分建筑面积88917m2。F9 地块的东部为一栋18层超五星级酒店，地下为三层，地上高度为66.50米，从地上四层开始核心筒外楼板采用无粘结预应力结构，因使用功能的调整需要对部分预应力结构进行改造，改造内容主要是对原预应力混凝土结构楼板新增设备洞口、预应力框架梁切除、预应力框架梁加固等，需要说明是该工程梁板结构中的预应力筋已张拉完毕端头并处理完毕。
为保证原结构及加固部分结构的安全，在改造加固施工前邀请专家对该工程改造加固中的钢筋混凝土结构、预应力改造加固设计方案及各项施工方案进行可行性论证，通过论证，专家认为是可行和安全的，并对改造加固方案提出了合理化建议，保证了预应力混凝土改造的顺利进行。
二、工艺原理
该工程已经施工完的预应力筋如果直接切断，那已经张拉的预应力筋将缩进混凝土梁板里，预应力筋将失效，切筋和放张时会产生较大回缩，同时瞬间产生巨大的松弛力，危险程度相当高。所以必须在保证结构安全（即不影响梁和板中预应力效应）和施工安全的前提下对预应力结构进行改造。
预应力混凝土结构的改造，必须充分考虑预应力结构改造相对于普通混凝土结构改造的不同之处和难点，如结构中预应力筋的布置、张拉端固定端位置等。由于预应力筋一般是连续布置，而改造往往仅仅是在局部位置，所以在施工之前需要制定完善详细的施工方案，包括支撑系统的搭设恢复、混凝土的剔凿、预应力筋的切断、放张及重新张拉等，每一道工序和每一根预应力钢筋如何处理都必须在施工前应充分考虑清楚。
三、工艺流程及施工方法
1.工艺流程
卸荷架搭设 → 确定预应力钢筋的位置 → 人工剔凿找出预应力钢筋→ 对预应力钢筋进行临时固定并放张卸锚→ 在指定范围进行混凝土切除→ 预应力钢筋重新张拉、封头（见图1）。
2.施工方法
2.1卸荷架搭设
因该工程预应力筋在板中主要是温度筋，板中由于预应力筋放张时间较短，不会因温度变化对结构产生较大不利影响，而且放张过程中所剔凿的孔洞也较小，所以板下不需要搭设支撑。由于梁截面较小，预应力放张剔凿的孔洞虽然也较小，但梁的有效截面会减小，可能会对梁的承载力造成较大影响，所以需要在梁下搭设可靠的支撑。在悬挑梁中预应力筋是为解决裂缝和挠度而设置的，在放张后可能悬挑梁中会出现较大的裂缝，所以也需要搭设支撑。支撑的搭设需要能够承受梁体自重和施工荷载的作用，同时支撑需恢复到原预应力筋张拉前的支撑情况，确保在预应力卸荷后梁不发生结构变形和开裂，保证结构的安全。
2.2确定预应力钢筋的位置
在支撑系统搭设完成后，要参考原有结构预应力施工图纸，并结合一些探测仪器如雷达探测仪等，确定预应力钢筋的准确位置以及预应力节点的位置，并做出标记，为下一步剔凿混凝土找出预应力钢筋做准备。
2.3人工剔凿找出预应力钢筋
2.3.1剔凿孔洞位置的选择
在预应力混凝土结构改造中，剔凿孔洞是一个比较大的工作量，选定合适的位置来剔凿孔洞会减少很多的工作，减少改造工期。剔凿位置的选择主要遵循以下原则：
2.3.1.1预应力筋离梁板面较近，并对需要保留结构无损坏处。
2.3.1.2剔凿处箍筋间距较大，以便于人工剔凿。（一般避开梁板端部箍筋加密区）
2.3.1.3保证恢复预应力时预应力筋有足够的张拉长度。
2.3.2剔凿孔洞施工
由于在剔凿过程中对预应力筋的铺放位置难以准确定位，所以首先通过图纸和仪器等确定需要处理的预应力筋的根数和位置范围，然后再按照图纸所示的距离梁边或板边的尺寸开洞口将预应力筋剔凿出来，板洞口为200mm×200mm的方孔洞，在梁上洞口为梁宽×200mm。必须保证预应力筋不受任何损伤以免预应力筋受损伤后出现筋被拉断，锚头飞出伤人等事故。所以剔凿时必须先用人工一点一点剔凿，待露出预应力筋后再用电锤进行大面积剔凿，并严格按施工流程进行施工。
2.4对预应力钢筋进行临时固定并放张卸锚
找出预应力钢筋位置并开洞后，就可以使用特种锚具（如开口锚具、C型锚具）临时夹持住，根据不同情况采用不同的开洞和临时固定方法。然后可以采用气割的方法将洞口内的预应力钢筋切断，将预加应力慢慢释放掉，烧断前必须在该预应力筋张拉端作可靠的防护，以免发生意外，张拉端预应力筋及锚具飞出伤人，保证施工过程中张拉端后不许站人。然后用特种设备如双缸千斤顶将临时锚具卸除，完成放张卸锚操作。必须注意若开洞处预应力筋较长，切筋和放张时会产生较大回缩，为避免放张过程中出现安全事故，必须慢慢放张，严格按操作规程进行。
2.5在指定范围进行混凝土切除
预应力筋卸荷完成后，即可以对需要开洞的改造位置的混凝土的进行大面积切除，在预应力筋的张拉长度范围内需要保留一定的剔凿长度，剔凿过程要注意保护预应力钢筋，以免发生意外。切断预应力筋时要保证其具有足够的张拉工作长度，也要保证其足够的锚固长度。
2.6预应力钢筋重新张拉、封头
2.6.1洞口处预应力筋切断放张后，还需重新进行张拉，恢复开洞位置周边结构中的预应力状态，张拉力按照原有结构预应力的张拉力进行。必须注意的是由于预应力筋放张和重新张拉时，张拉端混凝土强度很难满足施工要求且预应力筋出端面处位置难以保证理想状态，因此在张拉之前必须对预应力筋端部进行加固处理，以满足混凝土局部承压的要求。
2.6.2该工程在梁中的预应力钢筋为集团束布置的，每梁中布有4根预应力筋，在梁端位置，该集团束都位于梁的中上端。由于预应力重新张拉需要将预应力钢筋分散开处理，所以这就需要在混凝土拆除完毕后重新浇注一部分混凝土安放承压板，并配置一定数量的附加钢筋，以承担预应力钢筋局部承压的作用。此部分混凝土强度达到85%以后，就可以对预应力钢筋再次张拉，张拉控制应力按照原结构的要求进行。加上锚具尺寸和混凝土保护层厚度，第一次浇注的混凝土至少需要300mm，其余部分混凝土第二次浇注，如图2所示。
四、安全注意事项
1.每个班组设安全员一名，具体负责无粘结预应力施工的安全。
2.施工人员进场必须戴安全帽，补张拉操作人员必须持证上岗。
3.预应力筋放张前必须对原张拉端作可靠的防护，以免锚具或预应力筋在放张过程中飞出伤人。
4.补张拉作业时，在任何情况下严禁站在预应力筋端部正后方位置。操作人员严禁站在千斤顶后部。在张拉过程中，不得擅自离开岗位。
5.油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有在千斤顶就位妥当后方可开动油泵。油泵操作人员必须精神集中，平稳给油回油，应密切注视油压表读数，补张拉到位或回缸到底时应避免回油压力瞬间迅速加大。
6.补张拉过程中，锚具和其它机具严防高空坠落伤人。油管接头处和张拉油缸端部严禁手触站人，应站在油缸两侧。
五、应用效果
该工程预应力混凝土结构改造施工过程中，严格按照施工方案、规程和专家建议组织施工，确保了工程结构安全和施工过程安全，同时也取得了良好的社会效益。