石化裝置混凝土結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)

任樹平

北控水務(wù)集團有限公司 貴州遵義 563100

石化裝置混凝土結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)

任樹平

北控水務(wù)集團有限公司 貴州遵義 563100

加固 無損傷鉆孔 注入式錨固膠 后錨固 高強灌漿料

工程結(jié)構(gòu)在建造過程中和經(jīng)過一段時間的使用后，會因各種原因產(chǎn)生一定的損傷和傷害，從而給結(jié)構(gòu)帶來事故的隱患。結(jié)構(gòu)加固技術(shù)則給那些“帶病”、“帶傷”的結(jié)構(gòu)送來了“醫(yī)療手段”，經(jīng)過結(jié)構(gòu)加固技術(shù)“醫(yī)療”的結(jié)構(gòu)，自身安全性和耐久性得到了提高，生命周期得到了延長，用途得到了擴展[1]。

有些工程結(jié)構(gòu)經(jīng)過一段時間使用，雖然本身沒有受損，但由于其承受的荷載增加，使得原來的設(shè)計值無法滿足現(xiàn)有荷載要求，因而要求提高承載值，也需要加固結(jié)構(gòu)。

根據(jù)初步分析統(tǒng)計，建(構(gòu))筑物約50%需要分期分批進行加固和維修，其中約20%又亟待鑒定和加固[2]。在發(fā)達(dá)國家，大興土木建筑基本過去，新興建筑物投資已經(jīng)較少，工程數(shù)量也較少，而既有建筑物病害處理和維修加固工程的投資則占40%以上，工程數(shù)量占60%以上。我國建筑業(yè)的發(fā)展，大興土木的勢頭也逐漸減緩，新興建筑物也開始逐漸減少，既有建筑物維修加固已逐漸增多，有鑒于此，建筑物維修加固的應(yīng)用在日后會更廣泛[1]。

1 工程概況

燕山石化5萬t/a精間苯二甲酸（P I A）生產(chǎn)裝置是在原3.6萬t/a精對苯二甲酸（P T A）裝置上改造而成的，是目前國內(nèi)唯一的P I A生產(chǎn)裝置。P I A裝置涉及加固改造的結(jié)構(gòu)很多，比較典型的有：溶劑回收單元HT-701和HD-702基礎(chǔ)，分離干燥單元E L 4.35處梁板。見表1。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)加固改造的工程量

2 工程特點

3.6 萬t/a精對苯二甲酸（P T A）裝置建成于上世紀(jì)70年代，已經(jīng)運行近30年，且長期處于酸性環(huán)境中，部分混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，而且中間又經(jīng)歷過幾次改造，使得其中有很多未知情況，必須在施工的過程中隨時和設(shè)計及甲方聯(lián)系，同時結(jié)合實際，以便及時出臺處理方案。

3 溶劑回收單元H T-701和H D-702基礎(chǔ)加固施工方案

3.1 施工順序

定位放線→土方開挖→基礎(chǔ)表面處理→鋼筋錨固、安裝→模板安裝加固→砼澆筑→養(yǎng)護→拆模板→土方回填。

3.2 定位放線

坐標(biāo)根據(jù)業(yè)主提供的東（15）4號和東（15）5號點引測至現(xiàn)場，并將軸線引至混凝土地面。軸線標(biāo)識一定要清楚，作為螺栓定位模板安裝的依據(jù)。高程控制點根據(jù)業(yè)主引測的東（15）4號點引測至現(xiàn)場。

3.3 土方開挖

土方開挖應(yīng)按現(xiàn)場實際情況進行放坡和支護，其中基坑北邊放破坡度應(yīng)保證基底至少有1000mm（原基礎(chǔ)外邊算起）的工作面。西面由于有排水溝，東面和南面由于有設(shè)備基礎(chǔ)無法放坡，根據(jù)開挖后土質(zhì)情況再決定支護措施以防止塌方，出現(xiàn)人員傷亡。

3.4 基礎(chǔ)表面處理

原基礎(chǔ)表面貼有瓷磚的，需先拆除瓷磚，再對混凝土表面進行鑿毛，麻點應(yīng)均勻，鑿毛后用水清洗，使混凝土表面沒有浮灰、泥土等雜質(zhì)。

3.5 鋼筋錨固和鋼筋綁扎

考慮到本工程加固施工是在裝置正常生產(chǎn)期間進行，因此施工既要考慮裝置安全生產(chǎn)和安全施工因素，還要考慮混凝土構(gòu)件的安全，即盡可能保持原構(gòu)件不受損傷，因此，對新增錨栓、受力鋼筋及構(gòu)造鋼筋在原混凝土構(gòu)件內(nèi)的錨固應(yīng)采用濕法“無損傷”鉆孔的后錨固施工方法。本工程植筋全部采用喜利得HY 150MA X注入式錨固膠產(chǎn)品,主要要求如下：

（1）所使用的鋼筋應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求，并具有材質(zhì)合格證和復(fù)檢報告。

（2）基礎(chǔ)縱筋錨固前，應(yīng)根據(jù)實際情況，并本著經(jīng)濟合理和便于施工的原則，在鉆孔之前，先在鉆孔的平面位置上選取2至3個點，將鋼筋保護層鑿掉，使其露出主筋，根據(jù)鋼筋間距，然后避開主筋，用“無損傷”鉆孔機鉆孔，孔徑和孔深應(yīng)符合設(shè)計要求。

對于HT-701，先在筒壁內(nèi)側(cè)鉆孔植筋，筒壁內(nèi)側(cè)完成后再施工外側(cè)。根據(jù)其老基礎(chǔ)圖中的鋼筋間距（豎向筋Φ14@200，環(huán)向筋@12@200）同時由于塔體較高較重（高39.453m，重45t），考慮裝置安全生產(chǎn)和安全施工因素，在筒壁鉆孔時應(yīng)避免連續(xù)鉆孔，采用對稱鉆孔、邊鉆孔邊植筋的方式，即在一側(cè)鉆孔后，植筋的同時將“無損傷”鉆孔機移到此孔對面的筒壁位置上鉆孔，鉆完后再移回首次鉆孔位置的相鄰孔位置處繼續(xù)鉆孔，依此類推，同時，鉆孔的速度應(yīng)該得到控制，即根據(jù)植筋膠說明書，在植筋膠強度上來之前，筒壁只能鉆一半的孔，以避免連續(xù)鉆孔造成構(gòu)件的安全性下降，對于HD-702，做法相同。見圖1。

（3）孔鉆好以后，用壓縮空氣吹盡孔內(nèi)粉末，然后人工擦盡孔內(nèi)灰塵。向孔內(nèi)注入植筋膠，再將鋼筋邊旋轉(zhuǎn)邊插入孔內(nèi)，錨入深度見圖紙及設(shè)計說明。HT-701和HD-702植筋膠采用HY 150MA X注入式錨固膠產(chǎn)品。

（4）鋼筋錨固施工完畢后，為了確保工程加固質(zhì)量，需對φ20和φ25這兩種鋼筋應(yīng)進行抗拔試驗(能進行抗拔試驗的時間詳見灌漿料產(chǎn)品說明書)，試驗數(shù)量為錨固總數(shù)的2%，但不得少于2根。φ20和φ25的抗拔強度設(shè)計值分別為9.43t和14.73t,出現(xiàn)不合格時,應(yīng)進行返工。

3.6 模板安裝與加固

模板安裝時，模板與模板之間采用海綿條拼縫，防止漏漿；

模板加固時，采用φ48×3.5的架子桿、木方和圓形鋼筋（用二級14的鋼筋封閉焊接），圓形鋼筋每500mm一道，加固系統(tǒng)應(yīng)牢固。

3.7 混凝土工程

混凝土標(biāo)號為C 30，采用商品混凝土。為保證混凝土的整體性和澆筑工作的連續(xù)性，應(yīng)在下一層混凝土初凝之間將上一層混凝土澆筑完畢，分層厚度不應(yīng)超過500mm，循環(huán)澆筑；在振搗上一層時，應(yīng)插入下層中50mm左右，以消除兩層之間的接縫，與原基礎(chǔ)接觸部位應(yīng)仔細(xì)振搗，使新舊混凝土緊密結(jié)合。

應(yīng)至少留設(shè)一組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試塊，同條件養(yǎng)護數(shù)量根據(jù)上部塔安裝等實際情況確定。

3.8 模板拆除、土方回填

當(dāng)混凝土的強度能保證其表面及棱角不受損傷時就可拆模。拆除時，應(yīng)防止用力過猛，拆除的模板、架子桿、木方等應(yīng)堆放整齊，嚴(yán)禁碰撞周圍的設(shè)備、管線或閥門等設(shè)施。

回填時，采用人工回填，打夯機夯實，狹窄地段采用鐵夯夯實。每層虛土攤鋪厚度不應(yīng)超過300mm。回填土的壓實系數(shù)≥0.94，逐層夯實取樣。

4 分離干燥單元E L 4.35處梁板加固施工方案

燕山分公司5萬t/a精間苯二甲酸（P I A）裝置改造項目中，分離干燥框架E L 4.350處需要更換原有設(shè)備，同時加高原有基礎(chǔ)。由于新設(shè)備和加高后的基礎(chǔ)重量均增加，梁板原有鋼筋配置已無法滿足承載力要求，因此需要對梁板加固。

4.1 灌漿料流動性實驗

本次加固的梁板長度為3m，為了驗證灌漿料能否從板的一端順利流向另一端，需在現(xiàn)場模擬施工實際情況做一試模，試模的長度、寬度和高度與梁板一致，即3m×1.1m×0.5m，且是一個封閉體。試模所用材料和施工用模板一致，均為竹膠板。試模制作完成后，在頂部左端鉆兩個φ100的出氣孔，在右端鉆兩個φ100的澆灌孔。

試模制作完成后，為了提高澆灌質(zhì)量，找一帶橡膠管的漏斗由澆灌孔插入以提高澆灌孔和出氣孔之間的高差，漏斗外露1m，現(xiàn)場攪拌灌漿料，從漏斗口注入灌漿料，同時觀測出氣孔的情況。當(dāng)出氣孔一側(cè)的灌漿料溢出、橡膠管內(nèi)的灌漿料液面也高于灌漿孔頂面標(biāo)高時，則說明實驗成功。如果出氣孔始終沒有溢出，則需要修改原有施工方案，重新做實驗。

實驗結(jié)果：灌漿料成功從出氣孔溢出，達(dá)到實驗?zāi)康摹?/p>

4.2 鉆澆灌孔和出氣孔

實驗完成后，在梁板西端用水鉆鉆兩個φ100的澆灌孔，在梁板東端鉆兩個φ100出氣孔，鉆孔之前，先人工剔除鋼筋保護層，然后避開主筋用水鉆鉆孔。

4.3 梁板鋼筋安裝

本工程鋼筋連接方式全部為后錨固，加固梁板所用縱向受力鋼筋須和兩端的老梁通過鉆孔植筋的方式錨固。為了避免損傷鋼筋，且本著經(jīng)濟合理和便于施工的原則，鉆孔之前，先人工剔除鋼筋保護層，然后避開主筋，用“無損傷”鉆孔機鉆孔。

孔鉆好以后，用壓縮空氣吹盡孔內(nèi)粉末，然后人工擦盡孔內(nèi)灰塵。向孔內(nèi)注入HY 150MA X錨固膠，再將鋼筋邊旋轉(zhuǎn)邊插入孔內(nèi)，最后鋼筋要出孔一個套筒和一個墊板的長度之和。

鋼筋錨固完畢后，為了確保工程加固質(zhì)量，在錨固膠強度達(dá)到規(guī)定值之前不得碰撞錨筋。錨固膠強度達(dá)到設(shè)計值后，將出孔的鋼筋絲扣部分套上墊板和套筒，套筒擰緊后和墊板點焊。

4.4 模板安裝

出于模板密封性和灌漿料流動性的考慮，模板全部選用竹膠板，模板應(yīng)拼裝牢靠，防止在澆筑灌漿料時跑模。

模板應(yīng)采用海綿條拼縫，防止漏漿。模板與灌漿料的接觸面應(yīng)清理干凈，并均勻涂刷脫模劑，嚴(yán)禁使用廢機油。所使用的模板必須表面平整。

4.5 灌漿料澆筑

模板安裝完畢后，澆筑灌漿料，本工程全部采用G G MⅡ型高強無收縮灌漿料

4.5.1 施工前的準(zhǔn)備工作

使用混凝土攪拌機或砂漿攪拌機機械攪拌。由于灌漿料凝固時間短且必須連續(xù)施工，為了預(yù)防攪拌機出現(xiàn)故障造成施工無法進行，所以現(xiàn)場必須準(zhǔn)備一臺備用攪拌機。

準(zhǔn)備水桶、臺秤、橡膠管、漏斗。

4.5.2 G G M高強灌漿料操作方法

G G M灌漿料拌和時，加水量應(yīng)按隨貨提供的產(chǎn)品合格證上的推薦用水量加入，攪拌均勻即可使用，拌和用水應(yīng)采用飲用水。

G G M灌漿料采用機械攪拌，攪拌時間一般為2～3mi n，應(yīng)先加入2/3用水量拌和2mi n左右，其后加入剩余水量攪拌均勻，無浮漿，即可使用。

攪拌地點設(shè)在灌漿施工地點南側(cè)。

每次攪拌量應(yīng)視使用多少而定，以保證在要求時間內(nèi)將已拌和料用完。

4.5.3 灌漿料澆灌

灌漿料攪拌完畢后，為了提高澆灌質(zhì)量，根據(jù)實驗結(jié)果，找一帶橡膠管的漏斗由澆灌孔插入以提高澆灌孔和出氣孔之間的高差，漏斗外露1m，灌漿料即由漏斗口注入，同時觀察出氣口的情況，當(dāng)出氣口有灌漿料溢出時，即說明灌漿料已灌實，澆灌完成。澆灌完成后將橡膠管緩慢拔出，將澆灌孔和出氣孔處的灌漿料抹平。

應(yīng)用以上施工技術(shù)，不僅達(dá)到了設(shè)計要求，而且施工時間大大縮短，僅用不到兩個月時間就完成了全部施工任務(wù)，裝置試運行、投產(chǎn)一次成功，相當(dāng)于新建了一套化工裝置，而花費的投資和時間卻少的多，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 袁文陽，陳尚建，阮永懷.工程結(jié)構(gòu)補強加固實用設(shè)計及典型實例.中國建筑工業(yè)出版社，2008.

2 徐至鈞，稽轉(zhuǎn)平.建（構(gòu)）筑物加固改造.化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

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1672-9323（2012）01-0075-03

2011-10-25)