鋼結(jié)構(gòu)代換受損鋼筋砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

【摘要】對礦井工程中受損的鋼筋砼結(jié)構(gòu)進行加固補強， 經(jīng)過方案比較， 最終確定采用鋼結(jié)構(gòu)替換原損壞結(jié)構(gòu)， 通過增加的鋼梁、鋼柱等構(gòu)件， 在合理的制作安裝后， 代換了原有受到損傷的鋼筋砼結(jié)構(gòu)部分， 實現(xiàn)了對受損鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用功能的恢復(fù)。施工質(zhì)量、工期等都達到了預(yù)期效果。

【關(guān)鍵詞】鋼梁；鋼柱；施工

某礦井井塔為方形鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)， 全高60m，此井塔在煤礦原煤生產(chǎn)中起咽喉作用， 主要擔(dān)負著原煤的垂直提升、運輸?shù)确矫娴墓δ?。在生產(chǎn)過程中， 由于提煤機斗提升過速的反向沖頂撞擊， 使九層+42.6m平頂處固定安裝導(dǎo)向輪的支座及附近的鋼筋砼現(xiàn)澆梁、板嚴(yán)重破壞， 即支撐導(dǎo)向輪（0.5m×0.6m×1.5m）的混凝土基礎(chǔ)被撞擊破壞， 鋼筋全部裸露并彎曲變形；周圍近旁的鋼筋混凝土板也不同程度地開裂脫落， 形成了局部孔洞。

1、加固補強恢復(fù)方案的選擇

為使礦井早日恢復(fù)生產(chǎn)， 針對破壞現(xiàn)場狀況，為保證加固結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和長期使用要求， 制定出多種加固方案進行比較， 從中優(yōu)選出符合實際要求的方案， 以達到早日恢復(fù)生產(chǎn)的目的，力爭將損失減少到最低。

（1）方案一：采用C30 砼摻早強劑， 將原鋼筋連接后， 支模、澆筑砼， 恢復(fù)原設(shè)計的做法。施工時需將原破碎的混凝土全部拆除方可施工。無法交叉作業(yè)， 鋼筋綁扎、支模、澆注砼、養(yǎng)護、拆模、清理均占工期， 施工縫處理也占工期， 且支模施工難度大。所需工期：14d 。

（2）方案二：按照原設(shè)計進行施工， 利用CGM無收縮灌漿料代替原設(shè)計混凝土的做法。施工情況：同樣需將原破碎的混凝土全部拆除， 無法交叉作業(yè)， 支模難度大， 要求嚴(yán)， 且需到北京采購、組織材料， 材料的標(biāo)準(zhǔn)性不強， 施工質(zhì)量不易保證。所需工期：5～7d 。

（3）方案三：將破碎的導(dǎo)向輪基礎(chǔ)及斷裂的鋼筋砼梁全部清除， 利用鋼結(jié)構(gòu)梁框格作為導(dǎo)向輪基礎(chǔ)， 其下部采用組合鋼柱將一部分荷載傳至下一層結(jié)構(gòu)的做法。鋼筋砼梁、板按原設(shè)計進行表面恢復(fù)。施工情況：將原破損的混凝土全部拆除， 考慮前期交叉作業(yè)， 縮短時間， 施工工序少， 容易組織，施工方便快捷可靠性好， 避免了施工縫處理的缺陷， 有良好的耐久性， 減輕了結(jié)構(gòu)自重。所需工期：5d 。經(jīng)過補強加固方案的比較分析， 方案三最優(yōu)。即利用鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋砼結(jié)構(gòu)的承載轉(zhuǎn)換技術(shù)恢復(fù)受損鋼筋砼結(jié)構(gòu)的使用功能。

2、加固補強設(shè)計方案

根據(jù)現(xiàn)場的情況， 將破碎后的導(dǎo)向輪砼基礎(chǔ)清除及斷裂的鋼筋混凝土梁、板表面修復(fù)后，在+42.6m標(biāo)高的梁板層上， 沿原設(shè)計的L3的位置設(shè)置兩道鋼制組合次梁， 作為導(dǎo)向輪的設(shè)備支座，經(jīng)設(shè)計驗算確定尺寸為：寬450mm、高595mm、長3400mm，具體見圖2，其端部支承在主鋼梁上；沿原破壞的L2鋼筋混凝土梁方向設(shè)置兩道鋼制主梁， 經(jīng)設(shè)計驗算確定尺寸為：寬350mm、高595mm、長3600mm，在主梁的四個支座位置即鋼筋混凝土梁的底面， 設(shè)置四根型鋼組合柱， 每柱用兩根32號槽鋼組合焊接而成， 鋼柱的下端座在下層平臺+38.10m的鋼筋砼梁上， 將上部組合鋼梁承受的部分荷載傳給下層， 以使八、九層共同受力，經(jīng)驗算此鋼結(jié)構(gòu)荷載安全可靠， 滿足要求，如圖。

3、施工方法

（1）鋼柱、鋼梁的加工。由于鋼梁為組合鋼梁， 柱為型鋼組合柱；按照其設(shè)計尺寸及施工規(guī)程的要求， 在預(yù)留焊接收縮余量的情況下， 進行合理地下料、配料。采用枕木上架型鋼和鋼板的形式， 制作出每種構(gòu)件的胎模， 隨后在胎模上按照零件的編號逐步拼裝， 拼裝完成后， 經(jīng)檢驗確認符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)再進行連接施焊， 對每道焊縫質(zhì)量， 隨焊隨檢查， 不能出現(xiàn)不合格品， 考慮到焊縫的方向變化比較復(fù)雜， 設(shè)置一臺簡易起重架， 滿足構(gòu)件的翻身要求， 避免仰焊。在單個構(gòu)件拼裝、施焊連接完成后， 全部除銹，進行防腐涂裝。

（2）構(gòu)件的運輸及就位安裝?，F(xiàn)場安裝必須在井口全部封閉的條件下進行。將加工好的梁、柱運至現(xiàn)場后， 利用井塔內(nèi)的橋式吊車通過現(xiàn)有安裝洞口將鋼構(gòu)件運至各層的工作面， 在需安裝的位置， 給出各構(gòu)件的中心線及水平標(biāo)高， 再在梁、柱的鋼筋砼支承面上， 用砂輪機精心仔細地處理平整， 然后將梁吊至設(shè)計位置試安裝，試安裝后的構(gòu)件與設(shè)備安裝專業(yè)的施工配合檢查，確認無誤后， 開始最后固定組裝。安裝時， 應(yīng)先安裝鋼柱。為保證鋼柱與梁底面接觸充分， 使鋼柱真正起到支承作用。鋼柱底座可用鋼契型墊塊， 支墊塞緊， 待鋼柱安裝牢固后， 再安裝鋼梁。最后的安裝順序是：構(gòu)件起吊，在砼及鋼梁、柱支承面上， 涂滿、涂勻粘鋼結(jié)構(gòu)膠，就位、固定鋼梁、鋼柱，連接緊固，連接部位的防腐涂裝處理。構(gòu)件安裝完成后， 待設(shè)備安裝和生產(chǎn)運行后， 再進行兩次鋼梁、柱及相應(yīng)部位的鋼筋砼構(gòu)件的檢查。

4、實施的效果

（1）此補救加固恢復(fù)工程， 從施工準(zhǔn)備到全部交工， 安裝工期為4 .5d ， 滿足了使用方5d 工期的要求。與采用鋼砼材料按原設(shè)計進行恢復(fù)的方案相比至少可搶出10d 工期提前交付使用， 僅此可挽回生產(chǎn)損失近800萬元。

（2）加固效果較理想， 采用鋼梁支承導(dǎo)向輪， 并用鋼柱支承鋼梁， 使鋼梁的荷載通過鋼柱部分傳遞給八層結(jié)構(gòu)大梁， 使其結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)更可靠。

（3）與用鋼筋砼加固補救的方法相比， 避免了后期拆除模板、架子系統(tǒng)與安裝、生產(chǎn)的交叉， 及由此而帶來的施工困難和潛在的危險環(huán)境， 做到了安全生產(chǎn)、安全施工。

（4）經(jīng)過一年的生產(chǎn)使用， 未出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象， 新增結(jié)構(gòu)部分工作狀態(tài)良好， 較好地滿足了使用功能， 達到了預(yù)期的目的。

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作者簡介：

王淑成，山東信誠建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司，山東東營。