皮帶機(jī)混凝土平臺(tái)通廊隱患產(chǎn)生的原因分析與治理

董壽洪

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備部，天津 300301）

皮帶機(jī)混凝土平臺(tái)通廊隱患產(chǎn)生的原因分析與治理

董壽洪

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備部，天津 300301）

針對(duì)皮帶機(jī)混凝土平臺(tái)通廊存在裂縫隱患且裂縫仍有擴(kuò)展趨勢(shì)的問題，分析出其產(chǎn)生的原因?yàn)榛炷疗脚_(tái)基柱柱基不均勻沉降。造成該平臺(tái)基柱不均勻沉降的是設(shè)計(jì)和使用原因。制定出托換柱基法的治理方案，用灌注樁基托替換原天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)。實(shí)踐證明該措施消除了安全隱患，保證了設(shè)備正常運(yùn)行，取得了良好的治理效果。

混凝土平臺(tái) 隱患 分析 基礎(chǔ)沉降 治理方案

1 現(xiàn)狀分析

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠石灰窯是為公司煉鋼提供石灰的關(guān)鍵生產(chǎn)工序，石灰窯原料倉庫是石灰窯的關(guān)鍵部位，石灰窯原料倉庫內(nèi)的皮帶機(jī)是石灰窯原料倉庫的主要生產(chǎn)設(shè)備，它的正常運(yùn)行直接關(guān)系到下道工序的生產(chǎn)。該皮帶機(jī)的通廊坐落在+6.170 m框架結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土平臺(tái)上，平臺(tái)長(zhǎng)186 m、寬3.225 m，平臺(tái)北端連接在原料倉庫排架柱的牛腿上，而平臺(tái)南端為獨(dú)立基礎(chǔ)、柱的混凝土一體結(jié)構(gòu)。倉庫地坪采取深層攪拌樁處理，承載力為110 kPa。另外，距平臺(tái)柱0.25 m處有一道高3.5 m的混凝土擋墻，如圖1所示。

圖1 框架結(jié)構(gòu)平臺(tái)示意圖

皮帶機(jī)投入使用一年多后，在皮帶機(jī)鋼筋混凝土平臺(tái)通廊的南端——即混凝土平臺(tái)梁與柱之間的混凝土出現(xiàn)裂縫，而且裂縫仍然有擴(kuò)大發(fā)展的趨勢(shì)。皮帶機(jī)混凝土平臺(tái)通廊存在安全隱患，直接影響皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全運(yùn)行。為保證安全生產(chǎn)，在2005年7月，公司組織技術(shù)力量對(duì)石灰窯原料倉庫皮帶機(jī)通廊混凝土平臺(tái)進(jìn)行了檢查鑒定，結(jié)果如下：

經(jīng)測(cè)量，皮帶機(jī)通廊混凝土平臺(tái)的南端支柱出現(xiàn)了較大的沉降，通廊混凝土平臺(tái)南北端標(biāo)高最大值相差達(dá)155 mm，平臺(tái)柱軸線標(biāo)高最大值相差達(dá)103 mm。

皮帶機(jī)通廊鋼筋混凝土平臺(tái)的北端與主廠房排架柱之間產(chǎn)生的縫隙達(dá)10～40 mm。

鋼筋混凝土平臺(tái)梁下口與南端平臺(tái)柱之間出現(xiàn)裂縫。

在混凝土平臺(tái)柱附近的混凝土地面有許多不規(guī)則裂縫。

2 隱患產(chǎn)生的原因分析

2.1 鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的主要原因[1]

2.1.1 材料質(zhì)量

由于建筑材料水泥、沙子、石子質(zhì)量問題引起的裂縫。通過核實(shí)施工原始資料，此因素可以排除。

2.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)件斷面突變或因開洞留槽等引起引力集中，導(dǎo)致混凝土開裂。通過審核設(shè)計(jì)資料，此因素基本排除。

2.1.3 施工工藝

施工工藝中混凝土的干縮、模板構(gòu)造不當(dāng)、混凝土養(yǎng)護(hù)不好，均容易產(chǎn)生裂縫。通過核實(shí)原始資料，尋訪項(xiàng)目經(jīng)理了解當(dāng)時(shí)情況，此因素基本可以排除。

2.1.4 施工因素

由于施工原因，如混凝土攪拌時(shí)間不足、振搗不實(shí)、鋼筋銹蝕、任意留施工縫等均會(huì)造成裂縫發(fā)生。通過核實(shí)施工原始資料，此因素基本可以排除。

2.1.5 地基變形

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，造成開裂的主要原因是不均勻沉降，裂縫的大小、形狀、方向決定地基變形情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，地基變形應(yīng)為產(chǎn)生構(gòu)件裂縫的主要原因。

通過對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的各種原因逐一分析，運(yùn)用排除法，最后得出結(jié)論，認(rèn)為南端混凝土平臺(tái)柱柱基不均勻沉降是造成混凝土平臺(tái)傾斜、產(chǎn)生裂縫損壞的主要原因。

2.2 平臺(tái)柱基產(chǎn)生不均勻沉降的原因分析

2.2.1 設(shè)計(jì)原因

因混凝土平臺(tái)北端與排架柱牛腿連接，排架柱柱基為預(yù)制鋼筋混凝土樁。而南端平臺(tái)柱為獨(dú)立基礎(chǔ)天然地基，地基形式不同。南端平臺(tái)柱基礎(chǔ)底面積驗(yàn)算方法為[2]：

式中：A為基礎(chǔ)底面積；F為上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力設(shè)計(jì)值；G為基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值和基礎(chǔ)上的土重標(biāo)準(zhǔn)值；M為作用于基礎(chǔ)底面的力矩設(shè)計(jì)值；W為基礎(chǔ)底面的抵抗矩；Pmax為基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力設(shè)計(jì)值；Pmin為基礎(chǔ)底面邊緣的最小壓力設(shè)計(jì)值。

經(jīng)過驗(yàn)算，平臺(tái)柱獨(dú)立基礎(chǔ)底面積基本能滿足正常使用要求，但安全儲(chǔ)備系數(shù)較小，一旦違規(guī)超標(biāo)，就有可能出現(xiàn)問題。

2.2.2 使用原因

石灰窯倉庫用于存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)石灰石，煉鋼廠為便于生產(chǎn)，將原混凝土擋墻加高2.0 m，加大石灰石儲(chǔ)存量。擋墻自重增加，存堆料增多，致使堆積荷載加大，是造成皮帶機(jī)通廊平臺(tái)柱基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因。

2.2.3 其他原因

石灰窯倉庫毗鄰場(chǎng)區(qū)原有池塘，平臺(tái)柱基礎(chǔ)在-2.20 m處，地下水位的變化也是造成平臺(tái)柱基礎(chǔ)不均勻沉降的誘因。

3 確定治理方案

3.1 治理方案的選定

石灰窯是為煉鋼提供石灰的關(guān)鍵生產(chǎn)工序，為了確保公司的正常生產(chǎn)，將影響減少到最低限度，要求在石灰窯不停產(chǎn)的情況下，完成對(duì)皮帶機(jī)混凝土平臺(tái)通廊隱患的治理。

經(jīng)多方案篩選優(yōu)化，決定采用托換柱基法，用灌注樁基托換原天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)，此方案實(shí)施后，可以加大柱基承載力，減少基礎(chǔ)沉降量，使其與原料倉庫排架柱基礎(chǔ)沉降量趨于一致。方案實(shí)施時(shí)，首先用頂升的方法調(diào)整標(biāo)高，將混凝土平臺(tái)通廊復(fù)位；其次用壓力灌漿平臺(tái)柱裂縫進(jìn)行加固修復(fù)。

3.2 治理方案的設(shè)計(jì)

3.2.1 更換基礎(chǔ)

舍棄平臺(tái)柱原基礎(chǔ)，將其更換成獨(dú)立樁基。在平臺(tái)柱原基礎(chǔ)的東西兩側(cè)各設(shè)一根L=26 m的灌注樁，直徑為Φ700 mm，在樁頂部設(shè)梁式承臺(tái)以傳遞平臺(tái)柱傳下的荷載?；炷敛捎肅25級(jí)，鋼筋采用HPB235、HRB335，混凝土保護(hù)層厚度50 mm。樁位及承臺(tái)布置圖見圖2。

圖2 柱位、承臺(tái)布置圖

3.2.2 頂升截柱

利用千斤頂將混凝土平臺(tái)預(yù)頂?shù)绞芰εR界點(diǎn)，將平臺(tái)柱下部截?cái)?，整個(gè)平臺(tái)以18 m為單元分段進(jìn)行預(yù)頂。

3.2.3 頂升復(fù)位

以18 m為單元分段進(jìn)行混凝土平臺(tái)頂升，同時(shí)調(diào)整標(biāo)高。

3.2.4 柱入承臺(tái)

平臺(tái)頂升復(fù)位后將平臺(tái)柱下端鑲固在現(xiàn)澆鋼筋混凝土承臺(tái)中。將平臺(tái)柱下端500 mm混凝土鑿掉，保留鋼筋，增加4根附加鋼筋。

3.2.5 處理柱頭裂縫

采取壓力灌漿法處理裂縫，選用灌漿料，其質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的要求。

3.2.6 連接處理

鑿斷平臺(tái)梁與排架柱牛腿之間的剛性連接，使其變成滑動(dòng)連接，減少裂縫開裂機(jī)率。

3.2.7設(shè)備調(diào)整

平臺(tái)調(diào)整后按照設(shè)備安裝相關(guān)規(guī)范，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，使其正常平穩(wěn)運(yùn)行。

4 治理方案的實(shí)施

4.1 施工順序

施工準(zhǔn)備、拆除柱基兩側(cè)混凝土地坪及擋墻大放腳、灌注樁施工、安裝頂升鋼平臺(tái)、截?cái)嗷炷林雍推脚_(tái)梁板、頂升平臺(tái)、柱基礎(chǔ)承臺(tái)施工、恢復(fù)平臺(tái)梁板、調(diào)整皮帶機(jī)設(shè)備、竣工驗(yàn)收。

4.2 施工方法

4.2.1 施工準(zhǔn)備

因施工與生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行，施工場(chǎng)地狹窄，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，打樁機(jī)高度限制在5.5 m以下，故對(duì)打樁機(jī)進(jìn)行改造，并需3臺(tái)打樁機(jī)同時(shí)作業(yè)。

4.2.2 灌注樁采取就地鉆孔灌注樁。

其施工方法按照規(guī)范[3]進(jìn)行。施工要點(diǎn)：（1）放樣定位。樁位確定后，樁機(jī)就位將攪拌頭中心對(duì)準(zhǔn)樁位中心，必須調(diào)平底座保持與鉆桿垂直。（2）護(hù)壁泥漿。在鉆孔過程中，應(yīng)隨時(shí)補(bǔ)充清水，使其與黏土混成泥漿，調(diào)整泥漿比重，比重應(yīng)控制在1.1～1.2。（3）清孔。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，應(yīng)把沉渣撈清，以防影響樁的承載力。（4）清孔合格后下鋼筋籠，鋼筋垂直放入，嚴(yán)防鋼筋的變形及彎曲。（5）澆注混凝土，剪栓澆混凝土?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C25，塌落度控制在16～22 cm之間。（6）混凝土澆注完成后，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度25%方可拆去護(hù)筒。

4.2.3 頂升、加固平臺(tái)

將混凝土平臺(tái)頂升到剛好受力為止。用混凝土擋墻作為支撐點(diǎn)，用皮帶機(jī)縱向梁與平臺(tái)梁十字相交位置作為另一個(gè)支撐點(diǎn)。在此處增加鋼支柱，鋼柱柱頭立于平臺(tái)梁梁底，為防止鋼柱傾斜，在鋼支柱之間增設(shè)柱間支撐，見圖3。

圖3 平臺(tái)頂升立面圖

4.2.4 截?cái)嗷炷林推脚_(tái)梁板

以18 m為一個(gè)切割單元?；炷疗脚_(tái)每隔18 m現(xiàn)鑿開一條寬200 mm的縫，再把混凝土柱子從基礎(chǔ)頂面處截?cái)?00 mm，只把混凝土鑿掉，保留鋼筋、底部鋼筋割斷，另附4根附加鋼筋。重點(diǎn)為：截?cái)嘀雍笃ɡ瘸两递^大，鑿除柱的撞擊力及廠房?jī)?nèi)天車運(yùn)行時(shí)的動(dòng)荷載較大，故采取搭設(shè)滿堂腳手架的措施，保證施工安全。

4.2.5 柱基礎(chǔ)承臺(tái)施工

按加固施工圖進(jìn)行施工，符合混凝土施工規(guī)范要求。重點(diǎn)控制灌注樁鋼筋、混凝土平臺(tái)柱鋼筋與承臺(tái)的連接及附加鋼筋的放置；混凝土表面用草簾覆蓋，并定期進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，待承臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，進(jìn)行下一單元施工。

4.2.6 恢復(fù)平臺(tái)梁板

承臺(tái)混凝土澆注后，對(duì)平臺(tái)梁板上臨時(shí)鑿開的200 mm寬縫進(jìn)行處理，接鋼筋、澆注混凝土。

4.2.7 皮帶機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)調(diào)整

依據(jù)調(diào)整后的平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)皮帶機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)標(biāo)高抄平，用墊鐵進(jìn)行調(diào)整。

5 治理后使用效果

自2005年12月至今，皮帶通廊加固治理后，混凝土平臺(tái)梁柱未發(fā)生異常情況，使用正常，消除了重大安全隱患，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。經(jīng)過幾年實(shí)踐，加固效果良好，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 結(jié)束語

針對(duì)皮帶機(jī)混凝土平臺(tái)通廊存在的裂縫隱患，通過全面分析，準(zhǔn)確找出產(chǎn)生裂縫的主要原因，依據(jù)生產(chǎn)情況，在保證生產(chǎn)的前提下，采用經(jīng)濟(jì)合理的治理方案，使鋼筋混凝土平臺(tái)通廊裂縫的隱患問題得到了有效治理，通過此次隱患治理，為以后類似問題的解決提供了可借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，在今后工業(yè)建筑維護(hù)使用中，對(duì)如何正確使用廠房建筑，提出了新的要求。對(duì)出現(xiàn)的新問題，要加強(qiáng)管理，科學(xué)分析，合理治理，避免引起安全隱患，保證生產(chǎn)安全、順利進(jìn)行。

[1]曹輝.混凝土的質(zhì)量控制及結(jié)構(gòu)裂縫常見問題分析[J].修建論壇，2010（1）：156-159.

[2]GBJ7—1989，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB50202—2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

Cause Analysis and Treatment of Hidden Trouble at Belt Conveyer Concrete Platform Passage

DONG Shou-hong
Equipment Division,Tianjin Iron and Steel Group Company Limited,Tianjin 300301,China

Cracks appeared at the passage of belt conveyer concrete platform and had a tendency of expanding.Analysis found that uneven sedimentation of platform pillar due to design and utilization was the reason.A solution was formulated to use filling pile base to substitute original natural individual foundation.The hidden trouble to safety was eliminated and equipment normal running ensured.Good treatment effect was achieved.

concrete platform;hidden trouble;analysis;foundation sedimentation;treatment plan

董壽洪（1962—），男，天津人，工程師，現(xiàn)任天津鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備部檢修科科長(zhǎng)，主要從事工業(yè)建筑技術(shù)管理方面的工作，E-mail:126205600@163.com。

（收稿 2012-05-15 編輯 潘娜）