【摘要】針對大量老舊的排架結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)部生產(chǎn)設(shè)備需要升級改造的情況,本文以一個真實(shí)案例論述了利用鋼管樁加固技術(shù)在老舊排架結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)施工深基坑的新方法
【關(guān)鍵詞】深基坑;老舊排架結(jié)構(gòu)廠房;廠房加固;施工方法創(chuàng)新
上世紀(jì)70-80年代,國家建設(shè)了很多鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的廠房,歷經(jīng)30多年的風(fēng)雨,這些廠房大多都已破舊不堪,但是主體結(jié)構(gòu)尚好,還可以繼續(xù)使用。在工業(yè)建筑中,排架結(jié)構(gòu)廠房是最普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式,主要用于冶金、機(jī)械、化工、紡織等工業(yè)廠房。這類廠房一般設(shè)有較重的機(jī)械和設(shè)備,產(chǎn)品較重且輪廓尺寸較大,大型設(shè)備可以直接安裝在地面上,便于產(chǎn)品的加工和運(yùn)輸。這種廠房便于定型設(shè)計、構(gòu)配件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工機(jī)械化。由屋架(或屋面梁)、柱、獨(dú)立基礎(chǔ)等構(gòu)件組成,柱與屋架鉸接,與基礎(chǔ)剛接。該種廠房的獨(dú)立基礎(chǔ)若發(fā)生變形、位移及破壞會對廠房的主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響。
中煤大屯公司煤電公司建成已有30多年歷史,現(xiàn)存為數(shù)眾多的排架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房,這些廠房雖然一直還在使用但其中安裝的設(shè)備早就不適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的要求,需要大量升級改造。在設(shè)備升級改造的過程中,需要破除原來的舊設(shè)備基礎(chǔ),重新施工新設(shè)備基礎(chǔ),而現(xiàn)在大多數(shù)的設(shè)備基礎(chǔ)遠(yuǎn)遠(yuǎn)深于廠房的獨(dú)立基礎(chǔ),施工深于獨(dú)立基礎(chǔ)深基坑時候,深基坑對老舊廠房的影響非常大,通常情況下施工單位采用混凝土攪拌樁或地下連續(xù)墻或鋼板樁等方法對基坑進(jìn)行支護(hù),因?yàn)槭窃趶S房內(nèi)改造施工,廠房內(nèi)空間有限,一般設(shè)備基礎(chǔ)定位都離獨(dú)立基礎(chǔ)較近,基坑邊打樁支護(hù)費(fèi)用較高,用過的樁受力后很難重復(fù)利用,且為被動支護(hù),基坑位移變形大,支護(hù)效果不好。這樣做往往會出現(xiàn)投資增加較多,工期較長,需要場地較多,對車間其它生產(chǎn)區(qū)域影響較大等弊端,如何能快速、高效、安全的施工成為擺在施工技術(shù)人員面前的難題。
本人在國有企業(yè)建安公司從事多年工民建改造施工工作,經(jīng)過多年的探索摸索,總結(jié)出一套利用鋼管樁加固技術(shù)在老舊排架結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)施工深基坑的方法,能很好的解決深基坑施工對廠房獨(dú)立基礎(chǔ)的影響,且施工費(fèi)用低,施工時間短、安全指數(shù)高,現(xiàn)以一個已完成的工程案例,做詳細(xì)說明。
因國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,以煤炭為主營業(yè)務(wù)的中煤大屯公司經(jīng)濟(jì)效益大幅下滑,如何在生產(chǎn)建設(shè)中降低成本增加效益成為基本建設(shè)領(lǐng)域重要的探討課題。在中煤集團(tuán)一國有機(jī)械廠鑄造車間內(nèi)施工一深基坑,該鑄造車間為排架結(jié)構(gòu),獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)下無樁、無毛石墊層,基礎(chǔ)底標(biāo)高在-1.3米,埋深很淺。該車間建成已大約35年,但一直在正常使用中,因?yàn)楫?dāng)時的設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不高,車間墻體為粉煤灰磚砌筑,無粉刷層、墻體沒有構(gòu)造柱和圈梁。車間上有15噸行車運(yùn)行。新建的設(shè)備基礎(chǔ)底標(biāo)高多在-2.1米至-4.7米,距離廠房獨(dú)立基礎(chǔ)0.1米,基坑開挖對廠房獨(dú)立基礎(chǔ)影響非常大,極易引起廠房下沉開裂。按照常規(guī)的施工方法,應(yīng)該沿基坑四周滿打混凝土攪拌樁或施工地下連續(xù),這樣做施工費(fèi)用很大,且現(xiàn)場沒有那么多施工空間。
本人經(jīng)過綜合分析研究,發(fā)現(xiàn)要安全、順利地完成這項(xiàng)目工程,所選用的施工方案必須滿足以下要求:
1、施工必須占用空間小,且支護(hù)結(jié)構(gòu)在平面位置不能占用空間。這樣混凝土攪拌樁和地下連續(xù)墻等支護(hù)措施不能用了。
2、施工費(fèi)用不能太高。因?yàn)楝F(xiàn)在國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)壓力巨大,不能再給企業(yè)雪上加霜了。
3、不能使用大型機(jī)械。因?yàn)槭窃趶S房內(nèi)施工,因?qū)痈呦拗疲笮豌@探和打樁設(shè)備不能使用。
4、工期不能太長。因?yàn)檐囬g一般都有生產(chǎn)任務(wù),不能因?yàn)槭┕さ⒄`生產(chǎn)。
綜合以上幾點(diǎn),本人決定改變常規(guī)被動防御措施,將常規(guī)的深基坑施工中的被動防御改為主動提前防御,深基坑施工影響范圍內(nèi)的獨(dú)立基礎(chǔ)提前進(jìn)行加固,保證深基坑施工過程中廠房的結(jié)構(gòu)安全和人員安全。
主要施工措施主要包括以下步驟:
1、首先破除原地面混凝土,開挖土方,直到露出獨(dú)立基礎(chǔ),清理干凈后,在基礎(chǔ)表面定位放線。
2、每個獨(dú)立基礎(chǔ)打入4根200的鋼管樁,在基礎(chǔ)表面放線后,用工程鉆鉆取4個φ230的孔穿過基礎(chǔ),再在孔邊鉆6個φ25深度500的孔,植入HRB400鋼筋,將壓樁支架與這6根鋼筋焊接。
3、由于受壓樁支架的限制,每節(jié)樁的樁長設(shè)計為1.5米。
4、將首節(jié)鋼管樁放入孔內(nèi),用水平尺矯正垂直度,通過油壓千金頂和和油泵等液壓系統(tǒng)將樁逐節(jié)壓入,樁的連接方法采用焊接連接。
5、將每個樁加壓到設(shè)計承載力時候,停止加壓,然后用一臺油泵給四根樁同時加壓,使基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)抬升5MM,這樣新加的鋼管樁就替代了原有的獨(dú)立基礎(chǔ)承重。
6、用寬100,厚度30的鋼板將植入的鋼筋和鋼管樁焊接,然后拆除液壓傳力系統(tǒng)。
7、樁的封閉:將鋼管樁內(nèi)灌入混凝土漿料,提高鋼管樁的穩(wěn)定性,漿料灌注完成后。用一塊鋼板封堵樁頂,樁頂預(yù)留二次灌漿孔,待樁內(nèi)漿料收縮完成后用高強(qiáng)度材料二次封堵。最后,用混凝土將獨(dú)立基礎(chǔ)恢復(fù)原樣。
經(jīng)過詳細(xì)的計算分析,本文設(shè)計的加固方案切實(shí)可行,加固后的鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)不僅保證了后續(xù)施工中廠房的安全,也為后續(xù)施工創(chuàng)造了施工空間。該方案具有經(jīng)濟(jì)、適用、施工方法簡單,對原來獨(dú)立混凝土基礎(chǔ)擾動下等特點(diǎn),目前該工程已全部完成,深基坑防護(hù)達(dá)到了預(yù)期的目的。
該深基坑施工的特點(diǎn)是將常規(guī)的深基坑施工中的被動防御改為主動提前防御,確保了施工改造施工過程中廠房的結(jié)構(gòu)安全和人員安全。這種深基坑施工措施的成功運(yùn)用,為其它大量的同類廠房內(nèi)設(shè)備基礎(chǔ)改造施工提供了成功的防護(hù)范例。中煤大屯公司現(xiàn)存大量的老舊工業(yè)廠房,該技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用為這些老舊廠房改造升級重新利用創(chuàng)造了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。
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