周嘉军
（北京天祥诚建设工程有限公司 北京 100144）
摘要：近年来，建筑工程加固改造的社会需求比重逐年增大，通过建筑结构物的改造加固可以较大程度增加构造物的安全可靠性和经济适用性，更可以较好地实现低碳环保。本文梳理出既有建筑改造加固地实际社会需求，通过分析得出建筑工程改造加固质量的5个影响因素，并对主要施工工艺工法进行比较分析。在实际应用中，通过例举植筋施工质量控制，利用排列图将统计数据转化成直观图像，再用鱼刺图，分别从人、机、料、法、环五方面进行原因分析，经过两次PDCA后，植筋质量的不良因素得到妥善解决，现场进行钢筋抗拉强度实体拉拔试验检测合格率达到100%。
关键词：PDCA；建筑工程；改造加固；质量管控
引言
在建筑工程加固改造建设中，关于工程质量控制方面的研究，主要技术力量集中在少数专业科研院所、高等院校以及大型设计院和生产企业，建筑工程结构加固改造施工阶段质量控制研究很少，并且发展不均衡，大多数从事工程加固改造的施工企业的质量管控水平还不高。因此，针对建筑施工企业来说，在绿色低碳的建筑业时代背景下，建立一套行之有效的建筑工程加固改造施工阶段质量控制系统，确保项目的质量有着极其重要的意义。
1. 既有建筑改造加固的实际需求
建筑工程构造物随着使用时间的推移，会产生的各类安全隐患问题，因此要对原有建筑进行适当的维修及加固。
（1）使用功能发生改变
随着时间推移，建筑经过长期使用，人文环境和社会环境的变化使其设计功能不能满足现阶段人们的使用需求，此时推倒重建又会造成极大的资源浪费，从经济性和时效性的角度考虑都不合理，因此对既有建筑进行改造加固是提升建筑使用功能最好的方式。
（2）技术限制或人为损坏
在原有建筑建设初期，由于受到当时设计、施工技术水平等因素的限制，在一定程度影响着建筑结构本身的质量和正常使用性。在建筑的使用阶段，由于人为碰撞，家具、办公设施等使用物品的无序摆放，甚至进行任意改造建筑设计的情况，均导致建筑物使用寿命缩短，进而有必要进行加固维修。
（3）建设施工质量问题
在建筑施工中由于各种原因造成的混凝土强度不达标，混凝土松散、蜂窝麻面，混凝土结构裂缝等质量缺陷，经过设计、监理、业主确认后，通过加固补强措施满足结构验收要求。
（4）自然灾害或环境恶化
我国地处于地震灾害频发区，大大小小的地震每年时有发生。同时，近几十年房地产飞速发展，土地资源紧缺，建筑密集程度可见一斑，火灾发生的机率和破坏性成倍增长。以及随着生态环境的不断恶化，建筑物在使用过程中遭受风、雪、雨等恶劣天气的侵蚀日趋严重。以上因素都大大影响了建筑物的安全性，使用性和耐久性。
（5）超期使用
已经超过正常设计使用年限的建筑结构一定存在着不同程度的老化、变形等特征，但由于其历史文化、人文情怀等原因，无法进行拆除。为保证结构安全延迟其使用年限，结构加固改造刻不容缓。
2.改造加固建筑的质量控制影响因素
（1）人员——人是影响施工质量的第一要素，操作人员的技术水平和质量意识尤为重要，充分发挥人员在项目质量管理中的积极作用，努力实现良好的工程项目质量。只有充分发挥人员的主观能动性，才能确保工程项目质量管理目标的实现。尤其在一些有较大困难和风险的施工环节，人才资源会成为风险控制和质量管理的重要保证。
（2）材料——改造加固工程的原材料、半成品材料、成品材料和结构配件等材料质量的好坏，是建筑项目正常建设施工的决定性因素，为了保证材料的质量水平，必须在采购过程中进行质量监管控制，以避免因材料问题而影响建筑项目的整体质量。
（3）机械设备——改造加固工程在施工当中，机械因素主要指的是施工所需的机械、仪器等各项设备情况对结构物的质量管控影响。设备的使用水平与性能水平会对施工质量产生直接影响，须对机械设备进行规范化管理和使用，避免因设备故障和使用不当对工程项目质量产生不利影响。
（4）施工方法——改造加固工程的施工方案有最初施工方案和施工过程中根据项目实际情况所进行的调整与优化方案。为了提升工程项目施工效率，提高项目施工质量，必须采用科学有效的施工方法，避免不利因素对施工项目顺利进行产生影响和干扰。所以，科学的施工方法在项目施工质量管理中显得尤为重要，因为它不仅能避免施工方法的固化和僵硬，还可以根据项目现场实际情况进行调整与优化。
（5）环境条件——改造加固工程所处的环境，主要表现形式是社会、政治、经济等外部环境状况，气候因素和施工条件的变化将对项目的建设施工产生重大影响。根据自然和非自然环境因素的变化，有必要调整项目质量管理措施，实现项目的动态平衡，保持良好的发展水平。因此，应该结合工程项目的具体情况和特点，分析工程项目质量的环境影响因素有哪些，进而针对性的制定有效措施，主要从“外界环境、技术环境、管理制度”进行管控。
3. PDCA循环控制理论在建筑工程改造加固中的应用
3.1 PDCA循环控制理论
PDCA循环是美国质量管理专家戴明博士首先提出的，所以又称戴明环，如图2.4所示。PDCA循环是全面质量管理的思想基础和方法依据。PDCA循环过程是将质量管理分为计划（plan）、执行（do）、检查（check）、处理（action）四个阶段。在项目质量管理活动中，PDCA是把项目施工的各项工作按照制定计划、计划执行、检查执行效果，最后将成功的方案标准化，失败的方案留到下一循环去解决的一种工作方法，这是质量管理的基本方法，也是项目管理各项工作的一般规律。
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图3.1 PDCA循环图
在项目施工过程中，PDCA循环就是不断找出影响工程项目质量问题的因素并想办法解决的一种管理方式，在整个施工过程中，周而复始，循环上升。PDCA循环过程如表3.1所示。
表3.1 PDCA循环过程
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3.2 建筑工程改造加固原则与方法
3.2.1改造加固原则
（1）整体性原则
在系统全面的了解既有建筑的前提下，进行结构加固方案的设计。详细调研结构物的整体受力情况，综合考虑建筑物局部件加固与整体加固、临时加固与永久加固、加固构建单独受力与共同受力的关系。同时，还应考虑加固构件、整体结构和周围环境在加固施工过程中的影响，避免产生新的安全问题。
（2）可靠性原则
旧有的建筑由于建成时间一般较早，实际情况通常较为复杂，这就要求在制定加固改造方案时要时刻联系现状，同时要考虑建筑物整体的受力特点，保证新旧建筑有良好的连接和明确的传力路径，使新旧建筑能够协同工作。
（3）经济性原则
为了避免不必要的拆除和更换，对建筑物进行改造加固时，原有的结构和构件应当尽可能的保留利用。保留的结构和构件要保证其安全性和耐久性，拆除的构件要考虑材料加以回收和利用的可能性。在不影响或者少影响建筑物正常使用的情况下，应当从设计与施工组织上采取有效措施，尽可能的缩短施工工期，避免停工停产的发生。
（4）便捷性原则
对已有建筑物加固设计应充分考虑原建筑物的实际情况，仔细调研周边环境、地质情况、地下管线。优先选用操作简单，对周围建筑物及环境影响小，便于施工，材料和施工人员选择空间大的施工方案。
（5）抗震原则
由于以前建筑物的抗震设防标准较现在标准低，大部分已建建筑物的抗震能力和抗震效果比较差；同时，结构加固应提高结构的整体性，不能因为局部加固形成新的薄弱层或部位。所以在对建筑物进行加固改造时，要提高建筑物的抗震设防能力。
3.2.2 建筑工程结构加固方法
随着建筑抗震加固技术迅速发展，既有建筑的安全性能得到了保障，各种具有自身优点的加固方法可以满足到人们对于建筑安全度的要求。本文结合抗震设防类别、已有加固案例等情况，挑选了应用最为广泛、技术研究相对完善的几种结构加固方法并详细介绍其优缺点及适用范围，如表3.2所示。
表3.2常用加固方法对比
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（1）增大截面加固法
为提高钢筋混凝土结构承载能力，增大截面加固法[40]需要采用同种材料(钢筋混凝土)来增大原混凝土结构截面面积，可大幅度提高柱子承载力，尤其增强柱子结构稳定性效果良好。
（2）粘贴钢板加固法
外部粘钢加固法是将钢板通过改性环氧树脂粘结剂，按加固设计要求，粘贴于混凝土或钢结构表面，使之共同工作[41]。这种加固法的优点是取材容易，施工方便、快捷，能在几乎不改变构件的外观和使用空间的条件下，大大提高结构构件的承载力和正常使用阶段的性能。
（3）粘贴碳纤维加固法
粘贴碳纤维加固法即采用专用建筑结构胶粘剂将碳纤维织物粘贴到梁、柱等建筑构件表面，使其与建筑形成一体共同工作，由于碳纤维具有很高的抗拉强度，因而可以提高建筑整体承载能力。适用于混凝土梁、板的加固，基本不增大构件的截面及自重，且施工工期短、材料耐久性好，虽然材料造价较高但拥有较优异的综合经济效益以及社会效益，综合来说是具有广阔前景的新兴混凝土加固技术。
（4）外包角钢加固法
外包刚加固法主要是通过利用型钢包裹需要加固的建筑物构件使其稳定性得到增强[42]。这种方式主要分为干式及湿式,在利用的过程中能够进行两角或者四角加固,从根本上提高构件的稳固性。施工人员在操作过程中只需要进行简单的包裹就行,然后将房屋建筑构件放置在应有的位置。这种加固法不会增加建筑物的截面,能够使得建筑物的稳固性增强,保证施工安全。
（5）增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法[43]。这种方法适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固，简单可靠，但是对于使用空间有一定影响。
（6）增设剪力墙加固法
对于框架结构而言，在适当的部位增设一定数量的剪力墙，原框架结构变成框架剪力墙结构，提高了结构的侧向抗剪能力和侧向刚度，改善整个结构体系的抗侧性能，从而达到抗震加固的目的。
4. PDCA循环控制理论在建筑工程加固改造中的应用实例
4.1 项目情况
北京新城广场为改造加固工程，项目位于北京丰台区方庄蒲黄榆地铁站北侧，是芳古园一区商业配套建筑，地下一层（局部有夹层），地上四层。地下一层至地上三层为钢筋混凝土结构，由北京市建筑设计院于1989年设计，设两条抗震缝由南往北分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，其中Ⅰ、Ⅲ段为MS体系（南斯拉夫体系），Ⅱ段为现浇钢筋混凝土框架结构，于1993年竣工。其后于1994年由中国建筑标准设计研究所（现中国建筑标准设计研院）进行了夹层改造设计，采用钢结构加建了第四层，Ⅱ段以上均拆除重建，于1995年改造竣工，总建筑面积20930㎡。
4.2 结构加固改造项目施工特点
（1）场地受限，协调难度大。
本工程在原有建筑物的基础上进行改造，大楼外围场地狭小，建筑物旁边就是居民区。这些条件限制给现场的施工部署和平面布置带来不便。做好交通组织协调，保证混凝土、大型设备材料运输，避免对周边行人的正常通行造成影响。
（2）工程地处二环边，绿色施工要求高。
本工程地理位置特殊，在施工过程中确保无扬尘、低噪音，避免出现扰民和民扰事件。将负面影响减小到最低程度，确保绿色施工。
（3）加固专业性强，构造节点复杂。
结构加固专业性强、构造节点复杂、安全性要求高，由于既有建筑由于使用功能需要进行结构改造加固，因此结构加固范围大、节点多、工作量大，各加固施工工艺衔接紧，加固施工对现场依赖性强。同时，在拆除过程中，应对保留结构构件进行有效的支撑，确保保留结构构件的安全。
（4）垂直运输受限，施工效率低。
在结构拆除与加固施工全过程中，拆除后的混凝土、钢筋、模板、脚手架、钢材等材料大量垂直运输困难，施工效率低。应加强组织管理与协调工作，合理安排楼梯的使用时间，如渣土的运输尽量集中在晚上运输。设定楼梯的拆除时间，如将Ⅱ段的两部楼梯最后拆除。加强现场的生产管理，合理安排材料的运输时间，可考虑夜班上材料。加强施工技术管理，对各分项工程施工工序进行细化，明确施工需要具备的辅材、工器具清单，减少施工期间人员的上下。大型重构件、长尺寸材料的运输考虑其他途径。
4.3植筋质量PDCA二次循环控制
对结构加固的各个施工工艺相应成立QC小组，运用PDCA循环对施工质量进行控制。在进行柱子截面加大施工的样板施工过程中，自检发现部分钢筋的植筋工作存在质量隐患，主要表现在植筋胶不饱满、位置不准确、钢筋歪斜、不垂直、钢筋松动等几个方面，具体情况见表4.1：
表4.1植筋问题检查表
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综合统计数据，用排列图将统计数据转化成直观图像便于查找主要原因。
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图4.1植筋问题排列图
从上图中明显可以看到钢筋定位不精准是影响植筋质量的主要因素，在所有质量缺陷中发生频率达到60.00%，究其缘由原结构柱钢筋非常密，工人钻孔没有经验无法准确判断原结构钢筋准确位置合理避让，质量意识淡薄，哪里成孔方便就在哪里钻孔，位置偏差超出规范允许范围。采取以下措施进行位置偏差的质量控制：
（1）根据图纸要求定位放线，用红色油漆标注植筋位置，并用记号笔标注出钢筋的规格及型号。
（2）钻孔植筋前先用钢筋探测仪探明钢筋的位置及走向，在柱子上做好标记。
（3）细分工种，植筋班组细分为钻孔队、注胶队、插筋队。明确专业分工，实行岗位责任绩效工作制度。
（4）对于确实无法钻孔的部位，在经过设计甲方确认后，运用技术手段进行替换。如剔除原结构主筋，进行搭接焊，搭接长度单面焊不低于10d，双面焊不低于5d。由于钢筋间距过密，25mm钢筋确实无法成孔，可以用2根20mm的钢筋进行代换。
施工过程采取以上措施后，对于钢筋定位不准的问题得到有效解决后，对于钢筋松动问题进行PDCA循环，详见表4.2。
表4.2钢筋植筋问题检查表
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图4.2植筋问题排列图
由以上图可以清晰的看出钢筋松动是当前质量控制的主要因素，QC小组利用鱼刺图，分别从人、机、料、法、环五方面进行原因分析，如图4.3：
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图4.3植筋锚固效果分析鱼刺图
结合鱼刺图对因素进行分析论证，主要采取以下措施：
（1）项目部管理人员各司其职，合理组织施工。施工前对工人进行安全技术交底，组织施工人员进行必要的植筋技能培训，实际操作合格后方能上岗作业。
（2）选用安全可靠的作业工具，定期进行维修保养。
（3）选用喜利得全制动胶枪，不同植筋的钢筋对应不同刻度的用胶量，电动胶枪混合均匀。
（4）选择直径和长度都合适的钻头，成孔完毕后有专人负责验孔，要保证孔洞的直径和深度，更要保证孔的清洁。
（5）采取必要的措施保证孔洞的温度及干燥，植筋完毕后保证24小时不能扰动钢筋，待植筋胶完全固化后再进行下一道工序的施工。
4.3 效果及结论
经过两次PDCA循环控制，之前影响植筋质量的因素得到妥善解决，现场验收监理甲方全部一次性验收通过，在现场进行钢筋抗拉强度实体拉拔试验检测合格率达到100%，这有力的证明了运用PDCA循环控制理论来处理施工过程中的质量问题是确实有效的。
5 结语
建筑行业经过近三十年的飞速发展，大规模新建项目基本饱和，大批老旧建筑因超过了设计基准期而有待加固，全国约有三分之一的建筑安全储备不足，且城市的建筑结构逐渐进入老龄化，对于工程改造加固行业来说既是机遇也是挑战，本文基于PDCA循环控制理论，对建筑工程改造加固质量管控进行了分析研究，文中通过植筋质量控制进行了实例操作分析，在工程改造加固施工的各环节工作中具有可复制性，具体分析过程不在文中作重复性赘述。考虑到新时代背景下，新材料、新技术、新标准的快速更迭，在未来工程改造加固质量管控方面，还会有更大的研究价值和实践空间。
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作者简介：周嘉军（1983.3.5-），男，汉族，湖北钟祥人， 硕士，研究方向：工程管理。