混凝土結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房加固、加層施工方法探討

鄧治斌

（福建華聯(lián)建設(shè)有限公司）

混凝土結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房加固、加層施工方法探討

鄧治斌

（福建華聯(lián)建設(shè)有限公司）

作者結(jié)合自己的工作實(shí)踐，對(duì)破損嚴(yán)重的混凝土廠房采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，將原有的混凝土梁、柱受力改變?yōu)榛炷僚c鋼結(jié)構(gòu)共同受力。使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足加層施工要求后，再進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加層的施工。

工業(yè)廠房；加固；鋼結(jié)構(gòu)；方法探討

混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中是一種比較常用的結(jié)構(gòu)形式。因其固有特性，在使用一定年限后，或受使用環(huán)境的影響，主體結(jié)構(gòu)表面會(huì)發(fā)生一定程度的損壞。為保證其使用安全，需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。2012年筆者有幸擔(dān)任三化造氣廠房加固、加層工程的項(xiàng)目經(jīng)理，主持實(shí)施了此項(xiàng)工程。在將原有混凝土受力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷僚c鋼結(jié)構(gòu)共同受力的加固施工方案中積累了一定經(jīng)驗(yàn)。本文筆者對(duì)上述的加固施工方案進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，供大家參考與探討。

1　工程概況

三化造氣車間廠房始建于20世紀(jì)70年代，為三層混凝土構(gòu)架結(jié)構(gòu)。2012年，該企業(yè)投入技改資金，上馬一套自動(dòng)加焦系統(tǒng)，該系統(tǒng)需在造氣車間原有廠房上進(jìn)行加層。因年代久遠(yuǎn)，且主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受造氣爐體的高溫及泄漏的煤氣腐蝕，使得柱、梁、板的混凝土保護(hù)層脫落，部分鋼筋銹蝕嚴(yán)重。在原本就不堪重負(fù)的主體結(jié)構(gòu)上還要進(jìn)行加層施工，且施工期間不能停產(chǎn)，施工場(chǎng)地周邊設(shè)備、管線復(fù)雜，給設(shè)計(jì)和施工造成的難度可想而知。筆者作為該加固工程施工的項(xiàng)目經(jīng)理，和設(shè)計(jì)單位就施工方案進(jìn)行了多次研究和探討，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定出了如下加固、加層施工方案。

2　加固總體思路及施工方案

該項(xiàng)加固、加層工程工期較長(zhǎng)，如果停產(chǎn)施工，會(huì)給業(yè)主帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。又因施工場(chǎng)地周邊設(shè)備、管線復(fù)雜，若采用常用的加大梁柱截面的方法施工，模板安裝及混凝土澆搗都不具備工作面，無法展開施工。為滿足業(yè)主要求，確保工程質(zhì)量，決定主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，具體方案及步驟如下：

（1）先對(duì)基礎(chǔ)承臺(tái)采用加大截面法進(jìn)行加固。

（2）用鋼結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土框架柱及主梁進(jìn)行加固，將原有的混凝土梁、柱受力改變?yōu)殇摻Y(jié)構(gòu)與混凝土共同受力。

（3）次梁及樓板采用環(huán)氧砂漿找平，再粘貼碳纖維布加固。

（4）舊廠房加固完成后再進(jìn)行加層施工，加層廠房主體結(jié)構(gòu)也采用鋼結(jié)構(gòu)，與舊廠房加固結(jié)構(gòu)有效連接。

3　加固施工步驟

3.1基礎(chǔ)承臺(tái)加固

（1）將原基礎(chǔ)承臺(tái)挖開，深度挖至原承臺(tái)墊層底，寬度為原承臺(tái)底寬每邊加600mm（為施工開挖寬度，承臺(tái)加大截面的結(jié)構(gòu)寬度為300mm）。

（2）將承臺(tái)混凝土表面打毛刷凈，基坑晾干后，將原墊層每邊擴(kuò)大400mm。

（3）在基坑內(nèi)鋪設(shè)雙向雙排φ16@200鋼筋，上層鋼筋高于原承臺(tái)頂部300mm，面筋上鋪設(shè)2塊250×500×20預(yù)埋件，錨筋植入承臺(tái)內(nèi)（做法如圖1所示）。

圖1　承臺(tái)加固大樣圖

（4）對(duì)原承臺(tái)擬加大截面混凝土的進(jìn)行澆筑，以滿足加層施工對(duì)基礎(chǔ)的受力要求。

3.2框架柱加固

框架柱采用四根通長(zhǎng)22#槽鋼加連接板、螺栓貼柱焊接、對(duì)鎖加固，是本次加固工程關(guān)鍵工序。

（1）柱腳加固

四根槽鋼緊貼柱身，底部與承臺(tái)上預(yù)埋件焊接，并用肋板及連接板加固，施工完畢后，±0.00以下鋼構(gòu)件用瀝青防腐，最后將±0.00以下柱用C20混凝土包起（做法如圖1所示）。

（2）柱身加固

①用金鋼鉆沿柱身@500鉆兩個(gè)φ30孔洞，柱與樓板交接處的兩側(cè)將樓板各打一個(gè)100×350的孔洞。

②清除柱身表面的剝落、疏松、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，清理刷凈銹蝕鋼筋，對(duì)有露筋部分的混凝土表面用環(huán)氧樹脂找平覆蓋。

③柱面同側(cè)的每?jī)筛垆撓扔?50×500×12@500連接板焊接，再將這四根22#槽鋼貼柱對(duì)抱。柱外側(cè)的兩根槽鋼用250× 550×12@500連接板焊接相連，內(nèi)側(cè)用φ22螺栓對(duì)鎖，形成格構(gòu)式構(gòu)件，緊固后將螺母焊死（做法如圖2所示）。

④穿過樓板處時(shí)，有兩根槽鋼會(huì)碰到混凝土框架梁，此時(shí)應(yīng)先在梁底和梁面各植入兩根φ25螺紋鋼，再用δ20的鋼板割孔與鋼筋焊接。最后將加固的槽鋼與鋼板焊接牢靠，并用肋板加固（做法如圖3所示）。

3.3框架梁、板加固

（1）所有框架梁、板均采用碳纖維布粘貼加固。

圖2　柱身加因大樣

圖3　樓板交接處加固大樣

（2）在碳纖維布粘貼加固完后，在主梁兩端各1500mm處用16#槽鋼對(duì)抱做成牛腿支撐，以減小主梁跨距（做法如圖4所示）。

圖4　主梁加固大樣

3.4碳纖維布粘貼加固

（1）表面處理

①清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。

②被粘貼混凝土表面應(yīng)打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。

③應(yīng)對(duì)混凝土表面凹陷部位用環(huán)氧砂漿填補(bǔ)平整，且不應(yīng)有楞角、轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。

（2）涂刷底層樹脂

涂刷底層樹脂前，混凝土表面的浮塵應(yīng)清理干凈并保持干燥。用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。應(yīng)在樹脂表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。

（3）粘貼碳纖維布

①按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布，按工藝規(guī)定配制漫漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位；

②用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布.滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布；多層粘貼重復(fù)上述步驟，應(yīng)在纖維表面浸漬樹脂指觸干燥后立即進(jìn)行下一層的粘貼；

③在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。

（4）碳纖維布粘貼應(yīng)符合下列規(guī)定

①在梁、板構(gòu)件的受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固，纖維方向與加固處的受拉方向一致。

②采用封閉式粘貼、U形粘貼或側(cè)面粘貼對(duì)梁、柱構(gòu)件進(jìn)行受剪加固，纖維方向宜與構(gòu)件軸向垂直。

③采用封閉式粘貼對(duì)柱進(jìn)行抗震加固，纖維方向與柱軸向垂直。

（5）檢驗(yàn)與驗(yàn)收

①碳纖維片材的實(shí)際粘貼面積不應(yīng)少于設(shè)計(jì)面積，位置偏差不應(yīng)大于10mm。

②碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量，可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%，當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于1m2時(shí)，可采用針管注膠的方式進(jìn)行補(bǔ)救.空鼓面積大于1m2時(shí)，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維片材，搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于100mm。

4　加層施工步驟

完成舊廠房加固的所有施工項(xiàng)目，并驗(yàn)收合格后，再進(jìn)行加層施工。加層廠房的主體結(jié)構(gòu)也采用鋼結(jié)構(gòu)。施工的關(guān)鍵在于加層廠房的主體結(jié)構(gòu)怎樣與加固廠房可靠連接。項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)單位經(jīng)過多次協(xié)商探討，最后確定如下施工方案。

（1）在原有屋面沿兩排框架柱各設(shè)一道300×400混凝土圈梁。

（2）框架柱伸出屋面800mm，為C35混凝土柱。配12φ22鋼筋，柱頭截面為450×450，加固槽鋼伸入圈梁內(nèi)，柱筋焊在槽鋼上，其余鋼筋植入原有梁柱內(nèi)，柱頂設(shè)δ20厚，400×400預(yù)埋板。

（3）鋼筋混凝土柱達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，采取H700×350×8×14作主梁，與短柱上的預(yù)埋件焊接。次梁為32c工字鋼，立柱為φ159鋼管，屋面采用鋼結(jié)構(gòu)輕型屋架，上鋪彩鋼瓦。

（4）為避免廠房?jī)?nèi)泄漏的煤氣對(duì)鋼材的腐蝕，加固、加層所用的鋼材全部采用氯磺化聚乙烯防腐漆防腐。

經(jīng)過周密部署和認(rèn)真實(shí)施，項(xiàng)目部終于在不停產(chǎn)的情況下，出色地完成了此次加固、加層工程的施工任務(wù)。受到了業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位的一致好評(píng)。

5　結(jié)束語

加固、加層工程結(jié)束后，通過近三年的回訪檢測(cè)，我們認(rèn)為，三化造氣車間廠房工程的加固取得了較好效果。上述加固方案，對(duì)原結(jié)構(gòu)破壞小，受環(huán)境影響小，施工快捷，質(zhì)量可靠。加固采用的鋼結(jié)構(gòu)、碳纖維布均能與原結(jié)構(gòu)共同工作，強(qiáng)度、剛度滿足規(guī)范要求。為筆者今后從事類似加固工程施工，積累了保貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》.

TU746

A

1673-0038（2015）12-0091-02

2015-2-22