臨近深基坑的磚煙囪加固處理方案

張端端

（福建華景建筑設(shè)計院有限公司）

1 工程概況

某磚煙囪設(shè)計并建成于上世紀(jì)70年代。煙囪底部外徑3820mm，頂部外徑1720mm，高約35m。煙囪外壁厚度從下往上分別為550mm、490mm、420mm、360mm。煙囪標(biāo)高0～15m，內(nèi)襯耐火磚，筒身沿全高每隔4或5皮配置環(huán)向鋼筋，直徑為6mm，未配置縱向鋼筋。煙囪基礎(chǔ)采用天然地基淺基礎(chǔ)，以粉質(zhì)粘土作為基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)埋深約為3.8m。

主要設(shè)計指標(biāo)：該煙囪抗震設(shè)防烈度7度、設(shè)計基本地震加速度0.15g；設(shè)計地震分組為第三組，丙類建筑，建筑場地類別Ⅱ類；基本風(fēng)壓：0.8kN/m2；地面粗糙度類別B類，加固設(shè)計合理使用年限按30年。

該煙囪作為歷史產(chǎn)物，經(jīng)鑒定主要存在以下問題：

⑴煙囪頂圈梁與筒壁存在較大脫縫，縫寬＞1.0mm；煙囪筒壁存在多條豎向、橫向及斜向裂縫，縫寬約0.2～1.5mm。

⑵煙囪筒壁耐火泥粉化，砌筑砂漿不飽滿、局部粉化。

⑶煙囪未產(chǎn)生明顯不均勻沉降，地基基礎(chǔ)處于正常工作狀態(tài)，但臨近待建基坑，存在安全隱患。

2018年針對該煙囪的加固設(shè)計方案舉行專家咨詢論證會，根據(jù)鑒定報告及專家論證意見，本工程主要對煙囪的基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)進行加固。

2 磚煙囪加固措施

2.1 基礎(chǔ)加固方案

附近有一待建深基坑采用灌注樁加止水帷幕支護形式，深基坑距離煙囪所在位置4m左右，基坑開挖及樁基施工容易對原地基基礎(chǔ)產(chǎn)生擾動影響，引起煙囪的沉降變形及傾斜。保護煙囪基礎(chǔ)，具體措施如下：

本工程場地受限，且煙囪筒身加固后地基載荷變大，若采用大直徑混凝土灌注樁護底，可能引起地基土從樁間孔位置擠出，從而導(dǎo)致煙囪沉降破壞，故采用Φ273mm無縫鋼管，孔徑350mm，共30根小直徑煙囪護底樁環(huán)繞煙囪圍成一圈，將煙囪舊基礎(chǔ)圍合在密閉空間內(nèi)。

為盡可能減少基坑施工過程中對保留煙囪的影響，煙囪護底樁應(yīng)先施工，施工順序按對角線上的兩根樁同時施工，跳打3根樁以上施工，嚴禁沿一側(cè)按順序施工。護底樁一次注漿水泥漿液會出現(xiàn)一定的收縮下沉，應(yīng)及時補注，確保樁頂標(biāo)高；二次注漿時要控制壓力，防止地表隆起。施工期間應(yīng)對煙囪的豎向位移、傾斜和水平位移進行嚴密監(jiān)測。護底樁加固煙囪基礎(chǔ)如圖1～圖3所示。

圖1 基坑支護平面布置圖

圖2 護底樁支護平面布置圖

圖3 護底樁加固煙囪基礎(chǔ)大樣圖

為減少對原地基基礎(chǔ)的擾動影響，應(yīng)控制護底樁承臺開挖深度，在地面處樁頂加設(shè)環(huán)梁，環(huán)梁高1.55m，煙囪內(nèi)外混凝土環(huán)梁設(shè)置錨筋與舊煙囪基礎(chǔ)可靠連接，提高基礎(chǔ)整體性。

圖4 混凝土環(huán)梁加固磚砌條形基礎(chǔ)大樣圖

2.2 上部加固方案

舊煙囪筒身未設(shè)置縱向鋼筋，抗震承載力不符合規(guī)范要求，筒壁存在裂縫，煙囪為高聳構(gòu)筑物，施工空間狹小，故比選后放棄煙囪內(nèi)部設(shè)置鋼支架加固的方案，采用外部加設(shè)臨時扁鋼構(gòu)套，內(nèi)部現(xiàn)澆鋼筋網(wǎng)自密實細石混凝土面層的內(nèi)外聯(lián)合加固方案。扁鋼構(gòu)套施工時，先進行裂縫修補，水泥砂漿勾縫，再安裝縱向鋼板，最后安裝環(huán)向鋼板。內(nèi)部鋼筋網(wǎng)自密實細石混凝土面層通過L形錨筋與舊磚煙囪粘結(jié)成整體，施工時若操作空間允許，需安裝模板，以避免面層掉落，影響施工質(zhì)量。煙囪上部加固如圖5所示。

圖5 煙囪加固立面圖

本工程煙囪頂圈梁與筒壁存在較大脫縫，故在脫縫處采用聚合物砂漿涂抹飽滿。

煙囪筒壁耐火泥粉化嚴重，加固煙囪內(nèi)壁時，先將內(nèi)表面耐火磚拆除。拆除時應(yīng)采用人工手動拆除，不可采用機械拆除，盡量減少對舊煙囪的震動。外表面磚砌體灰縫處采用聚合物砂漿勾縫。

3 臨近深基坑的煙囪基礎(chǔ)加固分析及施工順序

煙囪臨近深基坑，位于該基坑支護的陽角部位，煙囪與基坑圍護樁間距僅4m，且該基坑支護深度達17.5m，基坑開挖過程中，不可避免會產(chǎn)生位移和沉降，對煙囪造成不可逆的破壞；大直徑圍護樁施工取土過程中，大面積單邊的土層缺失，極容易造成煙囪傾斜破壞；且深基坑開挖引起地下水位下降，土中的有效應(yīng)力增加，也易造成地面沉降。

故深基坑支護施工前，應(yīng)先對煙囪地基進行加固。本工程地基加固采用二次注漿的小直徑鋼管護底樁，該加固方案不僅可以減小護底樁施工對煙囪的影響，而且可以使護底樁和樁內(nèi)土形成獨立的支承體系，將基坑開挖及大直徑支護樁的施工影響降到最低。為保證基坑開挖過程中地下水位穩(wěn)定，在基坑周邊設(shè)置止水帷幕，并適當(dāng)布置地下水回灌井。

煙囪加固除必要的安全加固措施外，施工順序也尤為重要，合理的施工順序可以減少臨近基坑施工對煙囪的影響，本工程的施工順序為：護底樁施工→地面以上12m范圍內(nèi)臨時扁鋼構(gòu)套施工→煙囪基礎(chǔ)加固，并加設(shè)臨時支撐加固基礎(chǔ)→煙囪內(nèi)部加固→臨近深基坑大直徑圍護樁施工→止水帷幕、回灌井施工→深基坑開挖。

4 其他施工注意事項

煙囪可靠性鑒定時部分磚砌體外表面受到鑿除、削弱，煙囪加固時應(yīng)采取補強，上色等措施，使煙囪外立面恢復(fù)原狀。

磚煙囪內(nèi)外表面應(yīng)進行防腐處理，內(nèi)表面先用1:2水泥砂漿抹面，再涂刷厚度為120μm的環(huán)氧樹脂防腐涂層；外表面磚砌體表層應(yīng)進行清洗，表層脫落處補強處理，再涂刷厚度為120μm的環(huán)氧樹脂防腐涂層。

煙囪加固完成后，需拆除外立面臨時鋼板，使煙囪外立面恢復(fù)原狀。

5 結(jié)束語

目前煙囪加固及臨近深基坑支護已施工完成，煙囪位移、沉降等監(jiān)測數(shù)據(jù)均滿足要求，說明小直徑鋼管護底樁的加固方案對此類臨近深基坑的高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)加固具有良好效果。煙囪筒身未出現(xiàn)新裂縫，煙囪內(nèi)部新做混凝土筒通過L形錨筋與舊磚煙囪粘結(jié)成整體，協(xié)同受力，此筒身加固施工工藝較普遍，加固效果良好，可為該領(lǐng)域相似類型的加固做法提供借鑒。