老舊礦井混凝土結(jié)構(gòu)井塔的加固與整治施工

桂 彬（銅陵有色金屬集團(tuán)銅冠建筑安裝股份有限公司）

老舊礦井混凝土結(jié)構(gòu)井塔的加固與整治施工

桂 彬（銅陵有色金屬集團(tuán)銅冠建筑安裝股份有限公司）

針對(duì)安徽銅陵有色股份鳳凰山礦業(yè)有限公司老舊混合井井塔的加固與整治，在不影響生產(chǎn)的前提下，闡述了生產(chǎn)與施工同時(shí)的防護(hù)方法，給出了加固與整治施工過(guò)程與方法，達(dá)到了預(yù)期的目的，取得了明顯的效果，延長(zhǎng)了老舊混合井井塔使用服務(wù)年限。

老舊礦井混凝土結(jié)構(gòu)井塔；不停生產(chǎn)情況下；生產(chǎn)與施工交叉隔離防護(hù)；生產(chǎn)間歇時(shí)間；加固與整治施工

引言

安徽銅陵有色鳳凰山礦業(yè)公司銅礦混合井井塔，早在1968年建成使用，在1994年加固維修一次，但由于此礦井井塔從投產(chǎn)至今已經(jīng)受47年風(fēng)吹雨打，受大氣和生產(chǎn)環(huán)境等侵蝕，現(xiàn)極有可能危及井塔工作人員上下和生產(chǎn)使用的安全。根據(jù)目前該礦后期開(kāi)采生產(chǎn)服務(wù)年限，還需要保證井塔結(jié)構(gòu)的安全可靠并延長(zhǎng)其使用年限，因此對(duì)該井塔加固與整治十分必要。

1 加固與整治前的基本情況

混合井井塔為十層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式，平面尺寸為13.4m×11.60m，建筑總高度為60.840m，其中54.300m標(biāo)高為提升機(jī)大廳。現(xiàn)井塔存在多處混凝土表面碳化、鋼筋銹蝕暴露，樓層井口鋼構(gòu)件嚴(yán)重腐蝕，預(yù)制混凝土樓梯混凝土局部破壞，外立面抹灰局部開(kāi)裂脫落、屋面防水層老化滲漏等一系列的安全隱患問(wèn)題，且要求在不停產(chǎn)的情況下加固與整治施工。

2 加固與整治方案的選擇

為解決消除混凝土井塔安全隱患問(wèn)題，在節(jié)約資金、保證正常運(yùn)行、不停生產(chǎn)的前提下，經(jīng)多次研究討論后，主要加固與整治內(nèi)容及方案為：對(duì)于混凝土構(gòu)件露筋、鋼筋表面銹蝕、油污染等部位用聚合物修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)于破損混凝土的豎向構(gòu)件采用植筋、恢復(fù)鋼筋用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料加固補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)于水平破損的鋼筋混凝土梁板構(gòu)件用粘貼碳纖維片材加固，對(duì)于嚴(yán)重銹蝕的井口梁、柱等鋼構(gòu)件更換掉，對(duì)于銹蝕的其它鋼構(gòu)件重新做聚氨酯涂料防腐；樓梯改造將原預(yù)制鋼筋混凝土樓梯拆除，更換為鋼梯；機(jī)房大廳（標(biāo)高54.300m）重新做輕鋼龍骨阻燃型PVC條板面層吊頂；內(nèi)墻面抹灰層開(kāi)裂，鏟除后重新抹水泥砂漿、刷內(nèi)墻乳膠漆；屋面防水重新施工帶鋁箔SBS改性瀝青防水卷材；室內(nèi)、外地面重新做混凝土地面；井塔外立面，清理掉梁、柱及墻體表面脫落層與污漬，采用防水膩?zhàn)友a(bǔ)修縫坑并抹平，用兩遍雙組份聚氨酯涂料罩面；維護(hù)墻石棉瓦更換為玻璃纖維增強(qiáng)聚酯波紋板。

3 加固與整治施工

3.1 操作平臺(tái)與生產(chǎn)施工交叉隔離防護(hù)

3.1.1 操作平臺(tái)

由于屋面為預(yù)制鋼筋混凝土槽型板，不能在屋頂上直接設(shè)吊籃施工，因此要在井塔外部搭設(shè)落地式鋼管外腳手架，內(nèi)部每層搭設(shè)滿堂腳手架，為施工提供操作平臺(tái)。

3.1.2 生產(chǎn)與施工交叉隔離防護(hù)

確保施工時(shí)無(wú)雜物墜落入礦井深井筒和地面，在井塔每層形成單個(gè)的防護(hù)封閉空間進(jìn)行施工。外部腳手架采用竹笆全密封閉，內(nèi)部標(biāo)高0.000～43.000井筒洞口內(nèi)側(cè)四周用鋼管、方木骨架，15厚膠合板面層全密封閉，面板與骨架采用鐵絲與鐵釘連接，鋼管骨架要確保與罐籠、箕斗配重的安全距離（見(jiàn)示意圖1），利用提礦生產(chǎn)間歇時(shí)間搭、拆。另外，內(nèi)、外結(jié)構(gòu)局部在鑿除、拆除作業(yè)時(shí)，掛設(shè)兜網(wǎng)接雜物，再二次進(jìn)行人工清理、吊運(yùn)到地面。

圖1 井筒洞口施工層豎向防護(hù)示意圖

3.2 垂直運(yùn)輸

利用井塔55.4m標(biāo)高上懸挑端檢修橋式行車（Q=10.0t）進(jìn)行掉物料，施工作業(yè)人員均走井塔電梯上下。

3.3 梁板碳纖維加固

3.3.1 粘貼處表面處理

在設(shè)計(jì)粘貼的部位按設(shè)計(jì)圖紙放樣定位。清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土部分，至露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用角磨機(jī)除去油污等雜質(zhì)并磨至混凝土基層潔凈面，通常需看到被磨去一半的砂子。對(duì)混凝土構(gòu)件陽(yáng)角部位采用角磨機(jī)修整R=20mm的圓弧，并對(duì)混凝土表面凹凸不平部位進(jìn)行打磨修平處理。應(yīng)用強(qiáng)力吹風(fēng)器或吸塵器將表面粉塵徹底清楚干凈并保持干燥。

混凝土表面如有較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后應(yīng)用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。若有裂縫，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫處理，然后用裂縫修補(bǔ)膠將表面修復(fù)平整。

3.3.2 滾涂底膠

在粘貼部位先用滾筒均勻滾涂底層環(huán)氧樹(shù)脂膠，底膠配合比為A組份與B組份按2：1的比例混合，攪拌均勻即可使用，且混合后的膠液在30～60min內(nèi)使用完畢。在底膠表面干燥后，彈粘貼部位分割線。

3.3.3 滾涂環(huán)氧樹(shù)脂浸漬膠

將碳纖維浸漬膠A組份與B組份按產(chǎn)品使用說(shuō)明的比例混合，攪拌均勻使用。在滾涂過(guò)程中注意涂刷均勻，且混合后的膠液在30～60min內(nèi)使用完畢。

3.3.4 粘貼碳纖維布

環(huán)氧樹(shù)脂浸漬膠涂刷好立即粘貼碳纖維布，粘貼時(shí)在碳纖維布和樹(shù)脂膠之間盡量不要有空氣，要用滾筒沿著粘貼方向在碳纖維布上滾壓多次，使樹(shù)脂滲浸入碳纖維中。碳纖維裁剪應(yīng)用鋼直尺與裁紙刀按規(guī)定尺寸切斷碳纖維材料，每段長(zhǎng)度一般以不超過(guò)6m為宜。為防止材料在保管過(guò)程中損壞，材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維縱向接頭必須搭接200mm以上，橫向不需搭接。

3.3.5 固 化

碳纖維布粘貼后，自然養(yǎng)護(hù)1～2h達(dá)到初期固化，應(yīng)保證固化期間不受碰撞。

3.4 植筋

在按要求已鑿毛的混凝土上用電錘等機(jī)械設(shè)備，按選定的參數(shù)成孔，并對(duì)孔壁進(jìn)行處理后，注入配制的結(jié)構(gòu)膠，然后植入準(zhǔn)備好的鋼筋，固化后達(dá)到植筋的要求。

放線→材料準(zhǔn)備→混凝土鑿面→機(jī)械成孔→清孔→結(jié)構(gòu)膠配制→注膠→固化→試驗(yàn)。

鑿面：按設(shè)計(jì)要求的位臵、寬度和高度，對(duì)梁側(cè)面、頂面及板面進(jìn)行混凝土鑿面，要求鑿面輕錘、鑿毛，并去掉松散顆粒，且鑿面要用鋼絲刷凈，高壓水沖清洗干凈；以有利于新舊混凝土能夠可靠的連結(jié)，保證新舊結(jié)構(gòu)的整體性和良好的抗震性。

成孔：對(duì)需要錨固鋼筋的地方彈線定位，并按已定孔位進(jìn)行機(jī)械成孔；鉆孔深度，按照施工參數(shù)確定，滿足深度要求。鉆孔時(shí)，邊鉆邊取出混凝土，并用高壓氣泵將孔內(nèi)粉塵清出孔外。

清孔：對(duì)成孔進(jìn)行高壓風(fēng)處理，將孔內(nèi)灰渣吹凈，保持孔內(nèi)干燥，然后用丙酮清洗孔壁。

注膠植筋：結(jié)構(gòu)膠的配制嚴(yán)格按配合比值計(jì)量調(diào)配，攪拌時(shí)避免水進(jìn)入容器，按同一方向攪拌，容器內(nèi)不得有油污。調(diào)配時(shí)確保攪拌均勻、顏色一致，膠灌入孔內(nèi)后將經(jīng)處理的鋼筋插入孔內(nèi)，按一定方向旋轉(zhuǎn)多次，以使樹(shù)脂與鋼筋和混凝土表面粘結(jié)密實(shí)，并臨時(shí)固定，在常溫下24h左右便可受力使用。

固化：7d后結(jié)構(gòu)膠完全固化，進(jìn)行拉拔試驗(yàn) （無(wú)損傷檢驗(yàn)），試驗(yàn)值達(dá)到設(shè)計(jì)要求后卸荷。注膠48h后方可進(jìn)行下道工序施工，48h內(nèi)不得對(duì)鋼筋有任何擾動(dòng)。

3.5 灌漿料加固和修補(bǔ)混凝土構(gòu)件

清除構(gòu)件混凝土表面的浮塊，碎渣、粉末，清理至露出骨料新面后，將表面鑿毛，并用用壓縮空氣或高壓力水沖洗干凈，增補(bǔ)強(qiáng)筋，并保持灌漿層表面濕潤(rùn)，將攪拌均勻的H-40加固高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料灌入模板中并適當(dāng)敲擊模板。澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于7d，澆水次數(shù)應(yīng)保持灌漿材料處于濕潤(rùn)狀態(tài)。在負(fù)溫條件養(yǎng)護(hù)時(shí)不得澆水，養(yǎng)護(hù)措施應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程冬期施工規(guī)程》（JGJ104-2011）的有關(guān)規(guī)定。

3.6 預(yù)制混凝土樓梯更換為鋼梯

鋼梯從底部向頂部依次安裝，拆一節(jié)預(yù)制混凝土樓梯及時(shí)更換一節(jié)鋼梯。因施工場(chǎng)地空間狹小，采用行車，并利用手拉葫蘆作為鋼梯安裝的上下?tīng)恳ぞ?。首先用行車將地面的鋼梯提升至安裝高度，再用手拉葫蘆將鋼梯牽引至適當(dāng)位置，即在梯段上方梁上架設(shè)的2根工字鋼做牽引梁，將鋼梯緩慢上升，提升至安裝標(biāo)高位置，焊接固定牢固。

3.7 井口導(dǎo)軌鋼梁、柱更換

導(dǎo)軌鋼梁、柱更換施工安排在提礦生產(chǎn)間歇時(shí)間段并分層完成，要求在每層施工時(shí)，與礦方提前商定具體的施工日期，施工時(shí)不得開(kāi)機(jī)提升。勞動(dòng)力采用兩班制連續(xù)作業(yè)，并按圖2事先做好井筒口施工層的水平防護(hù)，間歇恢復(fù)正常生產(chǎn)前把水平防護(hù)拆除并清運(yùn)走。

圖2 井筒洞口施工層水平防護(hù)示意圖

3.8 雙組份聚氨酯涂料施工

（1）基層表面處理：先清除抹灰層松動(dòng)、空鼓、起砂、開(kāi)裂等缺陷，用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)平整，保證含水率一般不大于9%。

（2）涂刷底膠：先配制底膠，先將聚氨酯甲料、乙料加入二甲苯，比例為1：1.5：2（重量比）配合攪拌均勻，配制量應(yīng)視具體情況定，不宜過(guò)多。涂刷底膠，將按上法配制好的底膠混合料，用長(zhǎng)把滾刷均勻涂刷在基層表面，涂刷量為0.15～0.2kg/ m2，涂后常溫季節(jié)4h以后，手感不粘時(shí)，即可做下道工序。

（3）涂膜施工：聚氨酯材料為聚氨酯甲料、聚氨酯乙料和二甲苯，配比重量比為1：1.5：0.2。在施工中涂膜材料，其配合比計(jì)量要準(zhǔn)確，并必須用電動(dòng)攪拌器進(jìn)行強(qiáng)力攪拌。第一道涂膜層施工，將已配好的聚氨酯涂膜材料，用塑料或橡皮刮板均勻涂刮在已涂好底膠的基層表面，每平方米用量為0.8kg，不得有漏刷和鼓泡等缺陷，24h固化后，可進(jìn)行第二道涂層。第二道涂層施工，在已固化的涂層上，采用與第一道涂層相互垂直的方向均勻涂刷在涂層表面，涂刮量與第一道相同，不得有漏刷和鼓泡等缺陷。24h固化后，方可進(jìn)行其它工序的施工。

4 結(jié)語(yǔ)

在保證礦井正常生產(chǎn)運(yùn)行的情況下進(jìn)行加固與整治施工，采用了以上先進(jìn)的碳纖維加固、植筋等技術(shù)，解決消除了老舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)井塔安全隱患問(wèn)題。整個(gè)施工與生產(chǎn)過(guò)程配合得力，安全防護(hù)到位，進(jìn)展順利，達(dá)到了預(yù)期目的，繼續(xù)延長(zhǎng)了混合井井塔使用服務(wù)年限，在對(duì)老舊礦井鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)井塔的加固與整治具有很好的推廣意義。

[1]《建筑施工手冊(cè)》（第五版）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013，8.

[2]王超維，方 林.碳纖維在某框架結(jié)構(gòu)加固工程中的應(yīng)用[J].科技信息，2012（17）.

[3]楊 鋒.混凝土植筋施工技術(shù)探討[J].安徽建筑，2010（2）.

[4]李鴻博.高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料在工程施工中的應(yīng)用[J].科技信息，2014（6）.

[5]朱德勇.水性雙組份聚氨酯建筑涂料的應(yīng)用探索研究[D].上海交通大學(xué)，2012.

TU746.3

A

2095-2066（2016）24-0147-02

2016-8-15

桂 彬（1977-），工程師，主要從事建筑工程項(xiàng)目管理工作。