汽車涂裝廠房改造事項研究

李建均， 金士海

（中汽研汽車工業工程（天津）有限公司， 天津 300300）

引言

該改造車間為門式鋼架彩板屋面輕型鋼結構，始建于2011 年，至今已使用10 年時間。由于建設單位生產工藝要求變更，需要在原車間地面增設設備用鋼結構平臺，屋面、墻面新增開洞或原有開洞封堵，對原有地下風道、漆泥處理池等混凝土結構進行拆改等。

1 鋼結構部分

1.1 新增鋼平臺

根據新工藝要求，需新增大量鋼平臺，單柱反力標準值介于30～220 kN 之間，且部分鋼柱柱腳要求剛接。原車間地面為120 mm 厚C25 混凝土（配單層Φ8×200 鋼筋），地面下地基土處理為素土夯實。目前車間地面現狀已有局部開裂現象，再以此混凝土地板做鋼平臺柱基礎存在較大安全隱患。同時，考慮到不同形式的基礎會存在沉降變形差別，故新增的鋼柱最好全部采用天然地基的形式。但現實條件是現場的部分設備還將繼續使用，不存在放置新平臺柱獨立基礎的空間。考慮到部分鋼平臺單柱柱下反力較小等因素，最終決定此部分平臺鋼柱采用在地面上附加H型鋼梁托鋼柱的過渡形式，以實現分散柱下集中荷載，同時有效協調豎向變形的目的，核算結果滿足設計要求。少數荷載大于50 kN 的單柱下采用天然地基(柱下條基)的形式，位于已廢掉的設備基礎上的鋼柱，采用在原設備基礎上植筋做基礎短柱的形式處理，最大程度上實現利舊，以降低工程投資。

1.2 墻、屋面彩板開洞

彩板墻面及屋面的開洞較簡單，僅需按相應的《鋼結構加固技術規范》內容要求執行即可。

2 混凝土風道改造

改造的難點在于對原有地下工程漆泥處理池及風道的拆改。根據新工藝的需求，需要增設地下風道，而這些新建風道與已有的地下風道之間有重疊、干涉的情況，綜合考慮成本及廠房實際情況，決定采用部分利舊、部分新建的方式。由于所建工程位于渤海之濱，地下水豐富，新舊結構之間澆筑界面的防水問題是焦點。參考《地下建筑防水構造》圖集中的后澆帶及變形縫處做法，通常是采用中置式止水鋼板或遇水膨脹橡膠止水條，再加外貼式止水帶、卷材防水等方式。綜合考慮新舊混凝土的可操作性，采用遇水膨脹止水條的形式。遇水膨脹橡膠止水條的使用也較為普遍，其安裝并不復雜，但需要在鑿除的舊混凝土結構斷面上先鑿出放置橡膠止水條的凹槽，并保證凹槽的表面要盡可能地光滑平整，這項要求對于處理舊混凝土的鑿除界面難度較大。由于止水條為定型材料，即使點再密也會出現止水條與凹槽表面不能緊密配合的情況，將直接影響到整個工程的最終防水效果。因此，在新舊混凝土之間增加了15 mm 厚的1∶1.5 水乳型聚合物水泥砂漿黏結層，以盡量實現新舊結構之間的無縫銜接。如下頁圖1 所示。考慮到原風道基礎已使用10 年時間，基底下土層已基本完成固結，沉降變形已基本完成，而新建的風道尚存在新增負載引起基礎下沉的條件，因此，在新舊混凝土結構間設沉降縫，以解決不均勻沉降問題。如下頁圖2 所示。

3 漆泥處理池改造

3.1 改造內容及現狀

本次改造的漆泥處理池始建于2012 年前后，經過外觀檢查發現，存在局部混凝土池壁表面老化剝落、個別鋼筋表面有銹蝕等情況。漆泥處理池呈長條形，占地面積＞400 m2，基底埋深為-5.60 m，體積為2 200 m3，混凝土池壁最小尺寸400 mm，混凝土體量龐大，位于涂裝車間靠近北側位置，且廠房有6 個軸線的鋼柱支承在處理池壁上。考慮到相鄰的其他工業廠房距離較近，拆除重建沒有可實現的空間，而且會造成巨大的浪費。項目組經過反復比較、論證，最終達成了通過調整新工藝來實現利舊的目的，這樣既大大節省了建設單位的成本，又大幅縮短了工期。接下來，建設單位委托有資質的檢測單位，對原有池體結構現狀損傷、缺陷以及結構構件承載力等相關項目進行檢測鑒定，最終結論是結構構件承載力滿足原設計要求，可按新工藝要求進行改造，滿足繼續使用的要求。漆泥處理池的改造是體量比較大的工程，不但要鑿除池內的原有混凝土隔墻及混凝土板，同時還要在池壁上開較大的回水溝連接洞口，封堵原有的廢棄池壁洞口，同時還要在池內增加新的混凝土功能性墻壁等構件。

3.2 開洞

改造內容包含將水池外壁原-3.50 m 標高處的洞口封堵，在新增回水溝的對應位置新增加池壁開洞的作業，基坑的施工作業面大約在-4.00 m 左右。因處理池距車間外廠區道路僅隔一條寬4 m 的綠化帶，為避免挖方施工對道路造成安全影響，同時也考慮到當地的地下水位較高的事實。因此，首先在綠化帶內打入與處理池形成封閉施工區域的鋼板止水樁。開槽后，為保證廠區道路以及周邊建筑物的安全，在池壁與鋼板樁之間設鋼管支撐，以有效保證基坑開挖后的土體穩定。進行有組織降水作業，將施工區域地下水位降至-4.50 m 左右，并按相關要求做好基坑的安全監測。本次改造，原有池壁上開洞的數量較多、洞口尺寸也較大，采用了先進的割洞工具——墻鋸，取代以往的風鎬及液壓錘破除鋼筋砼的施工方法，改善了以往沙塵飛揚的工作環境，工作效率提高，解決了原有結構受到破壞而產生裂紋出現滲漏問題，縮短了施工工期，并能可靠地保證工程質量。

3.3 梁板柱的改造

在水池內新增混凝土墻、柱、梁、板等構件。根據對既有混凝土水池主體結構的安全評估，確認原構件混凝土具有正常的配筋率和足夠的箍筋等必要條件。在原有結構上進行植筋，采用后錨固連接技術，用于連接原結構構件與新增構件。鑒于新工藝要求，要在原有池壁處接建較大面積的砼板，以承載工藝設備，其中活載要求20 kN/m2，局部35 kN/m2，且原池壁凈距7.5 m。綜合考慮經濟性以及方便施工等指標，最終采用梁板式方案。同時，考慮到改造工程的復雜性，較大荷載及跨度下砼梁配大直徑縱筋的錨固長度不易滿足等問題，在對可能有影響的構件尺寸征得工藝人員許可的前提下，最終采用在池內做混凝土框架，砼柱與水池底板采用鉸接的形式，得以圓滿解決。

3.4 新增回水溝

池壁開洞處要做開洞的補強處理，同時要考慮與回水溝交接處的防水問題。最終采用一次開大洞，預留出做補強構造的空間，交界面處在老基礎斷面上，開凹槽使用遇水膨脹橡膠止水條，并附加15 mm 厚的1∶1.5 水乳型聚合物水泥砂漿粘結層的方式防水。所有的新澆注混凝土均采用C35 防水砼內摻代替水泥用量10%的UEA 膨脹劑，抗滲等級P6。同時，在所有的新舊結構交接處的外壁迎水面貼1 000 mm 寬卷材防水加強層，在最外面設主防水層，并與老混凝土結構的原有防水層進行有效搭接，在沉降縫處的池壁外表面增設外貼式止水帶。基于新舊防水層的可靠搭接，要求在進行老基礎改造的前期，進行工作面開挖時要采取相應措施，以保證原有防水保護層的完整性，并注意施工過程中的保護，不得對所需范圍內原有防水層造成破壞。尤其是在鑿除風道底板的混凝土作業時，要求作業工人一定要適可而止，輕手輕腳，切忌使用蠻力刺穿防水層，這點尤為重要。

3.5 新增穿墻管

在原有池壁新增穿墻套管處，采用CGM高強無收縮灌漿料，以解決砼材料的抗拉強度低、抗裂性差、容易產生裂縫的缺點，不但提高了結構的耐久性，還為解決了結構防水問題。另外，灌漿料的和易性、流動性比砼要好，避免了由于振搗不密實而產生的蜂窩、麻面、孔洞等質量通病。

4 植筋方案

細節決定成敗。在本次改造工程中，后錨固植筋的工程量巨大，直接關系著改造工程的成敗。現在的化學植筋技術，已廣泛用于改造加固等工程，相應的化學膠粘劑及對應的各種后錨固制品已能覆蓋所有的工程場景。設計人員僅需根據現行的《混凝土結構后錨固技術規程》[1]《混凝土結構加固》[2]的相關要求，再結合產品說明書或產品認證報告的相關內容，即可選出適用的后錨固制品。新舊混凝土界面結合處的處理是此類改造工程的關鍵環節，因此，對拆改部位的化學植筋施工質量要求也就更高。操作者對植筋整個流程各工序的重點要求要做到清晰、明確、具體，對植筋的過程及細節，必須嚴格按照既定的施工工藝執行。

1）第一步：標記鉆孔作業。首先要使用鋼筋儀等設備檢測出要施工位置的保護層厚度、鋼筋直徑、間距、走向及分布等信息，再根據改造設計圖中的配筋圖（進行改造設計時，應充分考慮既有結構的配筋信息，應保持和原結構相同的鋼筋間距，以方便錯位打孔的改造施工）進行現場植筋鉆孔位的標記。植筋采用沖擊鉆鉆孔，鉆頭直徑應比鋼筋直徑大5 mm 左右，孔深≥15d（d 為所植鋼筋直徑），或按設計圖紙的相應要求進行。鉆孔作業時，應確保鉆頭始終和混凝土結構層表面保持垂直。

2）第二步：清孔作業。本環節關乎植入鋼筋與砼結構層的粘結強度，是影響植筋質量的關鍵環節。現場多采用壓縮空氣逐孔吹掃的方式，要求作業人員必須認真執行，真正做到吹管伸至每個鉆孔底部，不留死角，徹底清除孔內雜物。清孔工作還要注意天氣及工作面是否有積水的影響，確保待植筋孔內干燥。吹掃完成后應及時通知設計、監理等相關人員進行鉆孔質量驗收，確認合格后應盡快進行下一步注膠作業，否則應暫時封閉孔口，避免雜物墜落影響錨固質量。

3）第三步：注膠作業。加注化學膠前要用含水率測定儀對要植筋孔壁進行干燥程度檢測，只有此項檢測合格才能進行注膠作業。植筋用化學膠是專用成品，根據工程應用場景或實際情況選擇適用的膠粘劑產品。特殊環境的混凝土植筋時，應提前進行適應性試驗。注膠時要采用專用注膠槍配合軟管施工，確保將注膠軟管端頭插至孔底，壓注化學膠，排出孔內空氣，配合注膠緩慢拔出軟管，灌注量應按產品使用說明書確定。注膠作業完成后，應立即進行植筋作業。

4）第四步：植筋作業。植筋應在底模支好后進行。用于植筋的鋼筋在植入前應檢查有無銹蝕污染情況。表面干凈的鋼筋應按順時針（或逆時針）方向邊旋轉邊插入，直至到達產品規定的插入深度。要確保注膠和植筋所需時間在產品使用規定的適用期間內，如果超時，則化學膠的化學成分已失效，應拔出鋼筋，徹底清除干凈孔內的膠體，再按前三步工序進行返工，數量不多時可采用稍微加大一個規格的鉆孔來處理，如果加大了鉆孔，則盡量選用乙烯基樹脂的快干膠，這樣固化時間快，植入的鋼筋不容易偏心錯位。

5）第五步：定位作業。鋼筋植入后應立即進行位置校正，以確保鋼筋與孔壁前后左右間隙適度，且符合施工偏差要求。之后不得再擾動鋼筋，直至達到該膠產品說明規定的固化期。

6）第六步：錨固承載力檢驗。對已達到固化時間的植筋進行現場抽樣拉拔檢驗。檢驗合格后，進行新舊混凝土交界面的打毛工作。混凝土界面經修整露出骨料新面后，采用花錘、砂輪機或高壓水射流進行打毛。打毛后用壓力水沖凈界面處的松動部分，晾干后涂刷結構界面劑，然后進行正常的綁箍筋、合模、澆注混凝土等常規工作。

5 基礎工程輔助工作

所有上述改造工程，在基槽開挖前須結合現場情況做好土體的支護工作，以免影響原有結構的安全。基坑開挖前應做好降水工作，將水位降至槽底500 mm 以下。同時基槽開挖時，應將雜填物、廢棄物及耕植土等不良土層清除，做好降水、排水工作。基礎施工完畢后，基坑應及時對稱回填分層夯實，壓實系數≥0.94。

6 結語

改造項目屬于特殊工程，施工前應充分考慮到工程中可能出現的各種問題，做好詳盡的施工方案。地下工程屬于隱蔽工程，要求施工單位嚴格按照相應工序保質完成，施工細節是保證整體工程防水質量的關鍵所在。應充分實現抗滲混凝土的自身防水功能，在混凝土澆注前，應確保商品砼的配合比、外加劑、水灰比等滿足試塊抗滲性能試驗的要求。