某工廠車間工藝改造結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

歐陽(yáng)紅星

(中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052)

某工廠車間工藝改造結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

歐陽(yáng)紅星

(中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052)

以某工廠車間工藝改造為例，結(jié)合新增車間地下要避開(kāi)現(xiàn)有基礎(chǔ)，地上要避開(kāi)各專業(yè)管道的要求，對(duì)該工廠車間工藝改造結(jié)構(gòu)加固方案進(jìn)行了分析，并對(duì)鋼柱布置、基礎(chǔ)布置、地基處理措施作了闡述，以滿足車間的使用功能。

車間，改造，結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)，鋼柱

1 工程概況

需改造的工廠建于2011年，主體結(jié)構(gòu)為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，局部含鋼框架平臺(tái)。部分區(qū)域采用樁基礎(chǔ)，部分區(qū)域采用天然基礎(chǔ)。地處6度設(shè)防區(qū)，基本地震加速度0.05g，地震分組為第一組，Ⅱ類場(chǎng)地。車間工藝改造在現(xiàn)有廠房?jī)?nèi)的預(yù)留區(qū)域進(jìn)行，在預(yù)留區(qū)域新建兩層鋼結(jié)構(gòu)框架車間，墻面及屋面采用輕質(zhì)材料彩鋼板，詳見(jiàn)圖1，圖2。

業(yè)主要求改造工程中，生產(chǎn)不能中斷，現(xiàn)有車間內(nèi)的設(shè)備和管線基本都是要保留且不能移動(dòng)。施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地小，限制條件多，施工難度大，工期短，改造方案除了滿足工藝及相關(guān)專業(yè)的功能要求，還要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考慮施工的方便和可行性，給結(jié)構(gòu)工程師提出了較高的要求。

2 鋼柱布置

新建操作平臺(tái)采用鋼框架結(jié)構(gòu)，首先要確定的就是框架柱的柱網(wǎng)。圖3是車間改造前的現(xiàn)場(chǎng)效果圖。

根據(jù)使用的要求，柱應(yīng)盡量靠近現(xiàn)有廠房墻邊，留出足夠多的人行通道，但又不能碰現(xiàn)有管線。

圖4為新增框架橫向剖面圖，采用1層框架柱靠近墻邊設(shè)置，留出人行通道，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有管線的標(biāo)高，將2層柱縮進(jìn)800 mm，避開(kāi)了現(xiàn)有管線，保證工廠的正常生產(chǎn)。

圖5是2層鋼柱縮進(jìn)作法，為了增加鋼柱GZ-2的柱腳剛度，腹板采用插板形式，并在垂直框架梁方向設(shè)置次梁，次梁與主框架梁采用剛接連接，傳遞GZ-2此方向的柱底彎矩。

3 基礎(chǔ)布置

除了地上的限制條件，柱網(wǎng)布置還要考慮避開(kāi)現(xiàn)有廠房的基礎(chǔ)；廠房局部區(qū)域設(shè)有agv(自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車)通道，該通道地坪內(nèi)埋設(shè)有自動(dòng)導(dǎo)引裝置，地坪絕對(duì)不能破壞，故此區(qū)域的新增柱基礎(chǔ)的基坑尺寸一定要重點(diǎn)考慮。新增鋼框架荷載輕，采用同廠房一樣的天然基礎(chǔ)。圖6為局部基礎(chǔ)平面圖，agv通道附近的基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)TJ-1，減小基礎(chǔ)寬度，基礎(chǔ)邊緣距軸線2 200 mm，agv通道邊緣距軸線是3 200 mm，條基邊緣距agv通道邊緣1 000 mm，盡可能的留出了施工空間。

鋼柱定位根據(jù)基礎(chǔ)尺寸確定，最大的獨(dú)立基礎(chǔ)寬2 200 mm，考慮墊層尺寸100 mm及與現(xiàn)有基礎(chǔ)梁空隙100 mm，鋼柱定位尺寸取距現(xiàn)有墻內(nèi)邊緣(1 100+100+100)1 300 mm，詳見(jiàn)圖7。圖7中的鋼柱GZ-1，由于其位置正好位于現(xiàn)有廠房基礎(chǔ)處，沒(méi)有新增基礎(chǔ)的空間。采用托梁TL-1將GZ-1托起，并將GZ-1柱腳設(shè)成鉸接，釋放GZ-1對(duì)TL-1的彎矩并減小TL-1的構(gòu)造尺寸。而TL-1則支撐在現(xiàn)有廠房基礎(chǔ)空隙間的基礎(chǔ)DJ-1，DJ-2，DJ-3。

4 地基處理

由于是改造工程，現(xiàn)有廠房已經(jīng)竣工并使用，施工現(xiàn)場(chǎng)受限制的條件多，尤其是地下的實(shí)際情況，只有在施工時(shí)才會(huì)揭露，設(shè)計(jì)方案可能會(huì)根據(jù)實(shí)際情況并考慮施工方便進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告中持力層的標(biāo)高，現(xiàn)有廠房基礎(chǔ)基底標(biāo)高-2.6 m，設(shè)計(jì)新增車間基礎(chǔ)也采用相同的持力層和埋深。但當(dāng)基坑開(kāi)挖到-1.5 m時(shí)，施工單位反映，基礎(chǔ)施工場(chǎng)地狹小，地下回填土全是雜填塘渣，密實(shí)性小，孔隙率很大，粘結(jié)性很差，基礎(chǔ)埋深-2.6 m,不適合放坡開(kāi)挖要求，施工安全沒(méi)有保證，施工質(zhì)量和工期亦不能保證，基坑現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖圖見(jiàn)圖8。

有兩種方案可以解決問(wèn)題，一是按原設(shè)計(jì)方案，用鋼板樁支護(hù)，基礎(chǔ)標(biāo)高仍為-2.6 m；二是減小基礎(chǔ)埋深，改良基底回填土土質(zhì)，提高回填土的承載力和變形能力，方便施工以保證工程的施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。由于新增車間采用的是自重輕的鋼結(jié)構(gòu)材料，荷載對(duì)地基承載力和變形的要求相對(duì)較小，考慮到現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的實(shí)際施工困難，調(diào)整了原設(shè)計(jì)方案，最終采用了注漿加固改良基底回填土的方案，將基底標(biāo)高抬高到-1.5 m，解決了施工問(wèn)題，同時(shí)也比較經(jīng)濟(jì)。

注漿加固具體要求如下。

4.1 技術(shù)要求

1)注漿時(shí)基坑內(nèi)不能有水，必須抽干基坑內(nèi)地下積水。

2)注漿孔間距在垂直坑范圍內(nèi)每米1個(gè)并應(yīng)能使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體。

3)注漿深度必須到達(dá)老土層，注漿厚度控制在80 cm以上，結(jié)合設(shè)計(jì)圖及地質(zhì)資料。

4)漿液的初凝時(shí)間為20 min；漿液注入率為20%。

5)低壓注漿，注漿壓力選用0.2 MPa～0.5 MPa。

6)漿液用425號(hào)普通硅酸鹽水泥調(diào)制，水灰比1.0(摻入水泥重量1/2的粉煤灰)。

4.2 施工要求

1)基坑內(nèi)注漿場(chǎng)地應(yīng)該預(yù)先平整，在適當(dāng)?shù)奈恢猛诩映槿サ叵滤?/p>

2)用花管注漿法施工：注漿設(shè)備就位，用振動(dòng)法將(孔徑為50 mm,長(zhǎng)度為1 m)花管置入土層中，適時(shí)的拔動(dòng)花管以保證注漿飽滿密實(shí)。

3)注漿用水不得采用pH值小于4的酸性水和工業(yè)廢水。

4)漿體應(yīng)經(jīng)過(guò)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟛拍荛_(kāi)始?jí)鹤ⅲ?yīng)在注漿過(guò)程中不停緩慢攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)小于漿液初凝時(shí)間。

5)注漿操作應(yīng)按跳孔間隔方式進(jìn)行，先外圍后中間。

6)注漿工程完工后應(yīng)對(duì)加固地層進(jìn)行(密實(shí)度)觸探檢測(cè)，檢驗(yàn)點(diǎn)為注漿孔的2%，合格率在80%以上。

5 結(jié)語(yǔ)

改造工程對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師的要求比較高，設(shè)計(jì)和施工會(huì)受很多條件的限制。設(shè)計(jì)前應(yīng)該結(jié)合圖紙了解工程實(shí)際情況，并現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、管線及結(jié)構(gòu)構(gòu)件情況，了解業(yè)主的意圖，有的放矢，解決難題，確定改造方案。改造加固方案不僅要滿足功能要求，還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考慮施工的可行性；充分?jǐn)U展和變換加固思路，繞過(guò)難點(diǎn)，變直接為間接，找到安全、可行、施工簡(jiǎn)單的方案。

[1] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4] GB 50367—2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Structure reinforcing design of a factory workshop technology alteration

Ouyang Hongxing

(ChinaUnitedEngineeringCorporation，Hangzhou310052，China)

Taking the factory workshop process transformation as an example, combining with the requirements of new workshop underground to avoid the existing foundation, over ground to avoid each professional pipeline, analyzed the reinforcement schemes of this engineering workshop process modification structure, and elaborated the steel column layout, foundation layout, foundation treatment measures, in order to meet the use function of workshop.

workshop, transformation, structure, foundation, steel column

2015-01-03

歐陽(yáng)紅星(1974- )，男，高級(jí)工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師

1009-6825(2015)08-0044-02

TU318

A