混凝土結構工業(yè)廠房加固、加層施工方法探討

鄧治斌

（福建華聯(lián)建設有限公司）

混凝土結構工業(yè)廠房加固、加層施工方法探討

鄧治斌

（福建華聯(lián)建設有限公司）

作者結合自己的工作實踐，對破損嚴重的混凝土廠房采用鋼結構進行加固補強，將原有的混凝土梁、柱受力改變?yōu)榛炷僚c鋼結構共同受力。使其結構強度滿足加層施工要求后，再進行鋼結構加層的施工。

工業(yè)廠房；加固；鋼結構；方法探討

混凝土結構在工業(yè)廠房中是一種比較常用的結構形式。因其固有特性，在使用一定年限后，或受使用環(huán)境的影響，主體結構表面會發(fā)生一定程度的損壞。為保證其使用安全，需要對混凝土結構進行加固。2012年筆者有幸擔任三化造氣廠房加固、加層工程的項目經(jīng)理，主持實施了此項工程。在將原有混凝土受力結構轉變?yōu)榛炷僚c鋼結構共同受力的加固施工方案中積累了一定經(jīng)驗。本文筆者對上述的加固施工方案進行簡要闡述，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70年代，為三層混凝土構架結構。2012年，該企業(yè)投入技改資金，上馬一套自動加焦系統(tǒng)，該系統(tǒng)需在造氣車間原有廠房上進行加層。因年代久遠，且主體結構長期受造氣爐體的高溫及泄漏的煤氣腐蝕，使得柱、梁、板的混凝土保護層脫落，部分鋼筋銹蝕嚴重。在原本就不堪重負的主體結構上還要進行加層施工，且施工期間不能停產(chǎn)，施工場地周邊設備、管線復雜，給設計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目經(jīng)理，和設計單位就施工方案進行了多次研究和探討，結合現(xiàn)場實際，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

該項加固、加層工程工期較長，如果停產(chǎn)施工，會給業(yè)主帶來巨大的經(jīng)濟損失。又因施工場地周邊設備、管線復雜，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，確保工程質量，決定主體結構采用鋼結構進行加固，具體方案及步驟如下：

（1）先對基礎承臺采用加大截面法進行加固。

（2）用鋼結構對混凝土框架柱及主梁進行加固，將原有的混凝土梁、柱受力改變?yōu)殇摻Y構與混凝土共同受力。

（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行加層施工，加層廠房主體結構也采用鋼結構，與舊廠房加固結構有效連接。

3　加固施工步驟

3.1基礎承臺加固

（1）將原基礎承臺挖開，深度挖至原承臺墊層底，寬度為原承臺底寬每邊加600mm（為施工開挖寬度，承臺加大截面的結構寬度為300mm）。

（2）將承臺混凝土表面打毛刷凈，基坑晾干后，將原墊層每邊擴大400mm。

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

圖1　承臺加固大樣圖

（4）對原承臺擬加大截面混凝土的進行澆筑，以滿足加層施工對基礎的受力要求。

3.2框架柱加固

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

（1）柱腳加固

四根槽鋼緊貼柱身，底部與承臺上預埋件焊接，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φ30孔洞，柱與樓板交接處的兩側將樓板各打一個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，露出混凝土結構層，清理刷凈銹蝕鋼筋，對有露筋部分的混凝土表面用環(huán)氧樹脂找平覆蓋。

③柱面同側的每兩根槽鋼先用250×500×12@500連接板焊接，再將這四根22#槽鋼貼柱對抱。柱外側的兩根槽鋼用250× 550×12@500連接板焊接相連，內側用φ22螺栓對鎖，形成格構式構件，緊固后將螺母焊死（做法如圖2所示）。

④穿過樓板處時，有兩根槽鋼會碰到混凝土框架梁，此時應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清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結構層，并用修復材料將表面修復平整。應按設計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。

②被粘貼混凝土表面應打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質，直至完全露出混凝土結構新面。

③應對混凝土表面凹陷部位用環(huán)氧砂漿填補平整，且不應有楞角、轉角粘貼處要進行導角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于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。應在樹脂表面指觸干燥后立即進行下一步工序施工。

（3）粘貼碳纖維布

①按設計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.滾壓時不得損傷碳纖維布；多層粘貼重復上述步驟，應在纖維表面浸漬樹脂指觸干燥后立即進行下一層的粘貼；

③在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。

（4）碳纖維布粘貼應符合下列規(guī)定

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

②采用封閉式粘貼、U形粘貼或側面粘貼對梁、柱構件進行受剪加固，纖維方向宜與構件軸向垂直。

③采用封閉式粘貼對柱進行抗震加固，纖維方向與柱軸向垂直。

（5）檢驗與驗收

①碳纖維片材的實際粘貼面積不應少于設計面積，位置偏差不應大于10mm。

②碳纖維片材與混凝土之間的粘結質量，可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結面積不應低于95%，當碳纖維布的空鼓面積小于1m2時，可采用針管注膠的方式進行補救.空鼓面積大于1m2時，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，搭接長度應不小于100mm。

4　加層施工步驟

完成舊廠房加固的所有施工項目，并驗收合格后，再進行加層施工。加層廠房的主體結構也采用鋼結構。施工的關鍵在于加層廠房的主體結構怎樣與加固廠房可靠連接。項目部與設計單位經(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，柱筋焊在槽鋼上，其余鋼筋植入原有梁柱內，柱頂設δ20厚，400×400預埋板。

（3）鋼筋混凝土柱達到設計強度后，再進行鋼結構吊裝，采取H700×350×8×14作主梁，與短柱上的預埋件焊接。次梁為32c工字鋼，立柱為φ159鋼管，屋面采用鋼結構輕型屋架，上鋪彩鋼瓦。

（4）為避免廠房內泄漏的煤氣對鋼材的腐蝕，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)過周密部署和認真實施，項目部終于在不停產(chǎn)的情況下，出色地完成了此次加固、加層工程的施工任務。受到了業(yè)主、監(jiān)理及設計單位的一致好評。

5　結束語

加固、加層工程結束后，通過近三年的回訪檢測，我們認為，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，對原結構破壞小，受環(huán)境影響小，施工快捷，質量可靠。加固采用的鋼結構、碳纖維布均能與原結構共同工作，強度、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。

[1]《碳纖維片材加固混凝土結構技術規(guī)程》.

TU746

A

1673-0038（2015）12-0091-02

2015-2-22