水泥廠建構(gòu)筑物使用中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

王兆明

建構(gòu)筑物的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，它是以正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用為前提條件的?！豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：為保證工程結(jié)構(gòu)具有規(guī)定的可靠度，除應(yīng)進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的材料性能、施工質(zhì)量、使用和維護(hù)等進(jìn)行相應(yīng)的控制。也就是說(shuō)，建筑物的正常安全使用，需要設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主三方共同保證才能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。然而，從水泥工廠投產(chǎn)后實(shí)際情況來(lái)看，業(yè)主一般對(duì)直接影響生產(chǎn)的機(jī)電設(shè)備比較重視，能夠做到及時(shí)檢修維護(hù)，但對(duì)建筑結(jié)構(gòu)投產(chǎn)后存在的隱患關(guān)注不夠，從已經(jīng)投產(chǎn)一定年限的水泥廠建筑物實(shí)際狀況來(lái)看，確實(shí)出現(xiàn)了一些因?yàn)槭褂貌划?dāng)或維修不及時(shí)引起結(jié)構(gòu)損壞而影響建筑物安全甚至影響水泥廠正常生產(chǎn)的問(wèn)題。

1 建構(gòu)筑物使用中的問(wèn)題及成因

1.1 由運(yùn)行過(guò)程中的不利因素引起

（1）設(shè)備振動(dòng)。水泥工廠振動(dòng)設(shè)備較多，主要有磨機(jī)、破碎機(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、輥壓機(jī)、選粉機(jī)、篩分機(jī)等，數(shù)量多，分布廣。雖然設(shè)計(jì)中考慮了抗振動(dòng)措施，但長(zhǎng)期的運(yùn)行，仍然會(huì)引起建筑物振動(dòng)的加劇及局部結(jié)構(gòu)損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響正常生產(chǎn)。振動(dòng)設(shè)備分布與影響見(jiàn)表1。

（2）物料磨損。物料在傳遞、儲(chǔ)存、卸料過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的磨損，大粒徑、高硬度、快流速物料所產(chǎn)生的磨損更為嚴(yán)重。個(gè)別情況下物料直接沖擊結(jié)構(gòu)構(gòu)件，會(huì)引起結(jié)構(gòu)快速損壞。物料磨損分布與影響見(jiàn)表2。

（3）高溫作用。原料進(jìn)入高溫?zé)上到y(tǒng)煅燒成為熟料,高溫對(duì)設(shè)備自身及周圍結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的溫度應(yīng)力及熱輻射作用。高溫設(shè)備分布與影響見(jiàn)表3。

1.2 由自然因素引起

（1）氣候因素。因經(jīng)受自然界光、風(fēng)、霜、雨、雪、冰的襲擊以及空氣有害物質(zhì)的侵蝕與氧化作用，外部構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生老化和風(fēng)化，承載能力下降。例如木材的腐爛糟朽、磚瓦的風(fēng)化、鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕、鋼筋混凝土的脹裂、塑料的老化等。

（2）災(zāi)害因素。突發(fā)性的災(zāi)害，如洪水、地震、滑坡、臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)等所造成的損壞。

（3）地基因素。地基巖土因條件變化發(fā)生巖土特性改變，引起地基土承載力及壓縮模量的變化，導(dǎo)致房屋產(chǎn)生不均勻沉降。尤其是特殊地層，如巖溶、軟土、凍土、濕陷性黃土、膨脹土、回填土等巖土層，處理不當(dāng)易發(fā)生地基問(wèn)題。

表1 振動(dòng)設(shè)備分布與影響

表2 物料磨損分布與影響

表3 高溫設(shè)備分布與影響

1.3 由人為因素引起

（1）使用不當(dāng)。堆料變化：堆料高度或者物料容重增加等造成超載；改變房屋用途：辦公室改為庫(kù)房，導(dǎo)致荷載增加；結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加外力：增加電葫蘆、吊掛件等；承載范圍改變：耐火磚未按指定位置放置、檢修時(shí)設(shè)備放置位置不當(dāng)?shù)?；撞擊：結(jié)構(gòu)受車輛等撞擊損壞。

（2）維護(hù)不當(dāng)。有些建筑結(jié)構(gòu)由于沒(méi)有適時(shí)地采取預(yù)防保養(yǎng)措施或者修理不夠及時(shí)，造成不應(yīng)產(chǎn)生的損壞或提前損壞，以致發(fā)生房屋破損及安全事故，如鋼筋混凝土露筋、鋼結(jié)構(gòu)銹蝕、門(mén)窗鉸鏈松動(dòng)等類似需要日常維護(hù)的情況，所有這些若不及時(shí)維護(hù)，都可能釀成事故。

1.4 由偶然事故引起

偶然停電。例如，下大雨時(shí)，突然停電，可能會(huì)導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯彎曲，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而繼續(xù)運(yùn)行，彎曲的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生附加水平力，引起窯墩搖擺及滑移；煤自燃，對(duì)附近結(jié)構(gòu)造成高溫?fù)p傷；邊坡巖土塌落、礦山豎井堵料塌落等情況，均會(huì)砸壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

2 使用中的問(wèn)題實(shí)例

2.1 輥磨、風(fēng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題

輥磨因底座與基礎(chǔ)連接不牢，局部區(qū)域灌漿不實(shí)，導(dǎo)致磨體振動(dòng)，引起地腳螺栓疲勞斷裂；風(fēng)機(jī)二次澆注層較厚，因未設(shè)置連接插筋及鋼筋網(wǎng)等加強(qiáng)措施，在振動(dòng)作用下混凝土澆注層碎裂。輥磨螺栓斷裂情況見(jiàn)圖1，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆筑層破裂情況見(jiàn)圖2。

問(wèn)題處理：（1）輥磨螺栓斷裂：采用對(duì)接焊及圓管套筒焊接修復(fù)斷裂螺栓，用鋼板將基座與基礎(chǔ)鋼筋連接牢固，所有空隙用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料灌注密實(shí)；（2）風(fēng)機(jī)澆注層破裂：打掉澆注層，增設(shè)插筋及鋼筋網(wǎng)，灌注密實(shí)。

應(yīng)對(duì)措施：振動(dòng)是這類設(shè)備的固有特性，關(guān)鍵是要做好結(jié)構(gòu)振動(dòng)設(shè)計(jì)方案及構(gòu)造措施。對(duì)于輥磨振動(dòng)，主要做好兩點(diǎn)，一是底座與基礎(chǔ)要牢固連接，二是底座與基礎(chǔ)間的空隙要灌注密實(shí)；對(duì)于風(fēng)機(jī)振動(dòng)，二次澆注層是薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)澆注層較厚時(shí)，應(yīng)設(shè)置插筋及鋼筋網(wǎng)，并灌注密實(shí)。

2.2 石灰石卸料倉(cāng)、庫(kù)側(cè)卸料口磨損問(wèn)題

卸料倉(cāng)前壁防護(hù)鋼板，未做整板全面積防護(hù)，在卸料沖擊下邊角開(kāi)裂、翹曲；庫(kù)側(cè)卸料口，在料壓作用下，物料與倉(cāng)壁存在較大的摩擦力，物料的流動(dòng)作用使得物料流動(dòng)區(qū)域呈現(xiàn)扇形嚴(yán)重磨損。庫(kù)側(cè)卸料口磨損情況見(jiàn)圖3，卸料倉(cāng)防護(hù)鋼板裂開(kāi)情況見(jiàn)圖4。

問(wèn)題處理：卸料倉(cāng)防護(hù)鋼板裂開(kāi)，拆除變形的鋼板，重新全面積設(shè)置耐磨厚鋼板，不留薄弱邊角；庫(kù)側(cè)卸料口磨損，增設(shè)鋼板防磨措施。

圖1 輥磨螺栓斷裂

圖2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)澆注層破裂

圖3 庫(kù)側(cè)卸料口磨損

圖4 卸料倉(cāng)防護(hù)鋼板裂開(kāi)

應(yīng)對(duì)措施：有物料流動(dòng)，就會(huì)有磨損，關(guān)鍵是如何做好防磨措施。對(duì)于卸料倉(cāng)防護(hù)鋼板裂開(kāi)，要做成全面積防護(hù)，不留薄弱邊角；對(duì)于庫(kù)側(cè)卸料口磨損，要在物料流動(dòng)區(qū)域，全面積設(shè)置防磨措施。另外，從筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)安全考慮，特別是高細(xì)筒倉(cāng)，不宜在庫(kù)側(cè)開(kāi)卸料口。

2.3 回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)高溫問(wèn)題

窯墩在回轉(zhuǎn)窯高溫輻射下表面出現(xiàn)裂縫；篦冷機(jī)基礎(chǔ)支柱在其底座熱膨脹力作用下劈裂。窯墩表面開(kāi)裂見(jiàn)圖5，篦冷機(jī)支柱劈裂見(jiàn)圖6。

問(wèn)題處理：窯墩表面開(kāi)裂一般不影響結(jié)構(gòu)安全，對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理即可；篦冷機(jī)基礎(chǔ)支柱劈裂，需進(jìn)行加固處理，處理后要適應(yīng)篦冷機(jī)底座脹縮的變化。

應(yīng)對(duì)措施：窯墩要增大水平鋼筋抗裂能力，減小水平鋼筋間距；篦冷機(jī)支柱與篦冷機(jī)底座的連接構(gòu)造要適應(yīng)熱脹冷縮，要考慮溫度變化引起的脹縮力的影響。

2.4 止水帶、混凝土耐久性問(wèn)題

熟料出料地溝伸縮縫側(cè)壁止水帶因老化破裂漏水；筒倉(cāng)混凝土表面混凝土老化出現(xiàn)縱橫不規(guī)則裂縫。止水帶老化漏水見(jiàn)圖7，混凝土老化開(kāi)裂見(jiàn)圖8。

問(wèn)題處理：止水帶漏水處理由專業(yè)堵漏公司完成堵漏方案并實(shí)施，主要措施為注漿、填塞、外防水等；筒倉(cāng)混凝土表面老化裂縫，需進(jìn)行鑒定。經(jīng)鑒定未影響到結(jié)構(gòu)安全時(shí)，對(duì)較大裂縫進(jìn)行封閉，觀察使用；影響到結(jié)構(gòu)安全時(shí)，需進(jìn)行加固處理。

應(yīng)對(duì)措施：對(duì)于耐久性問(wèn)題，除了設(shè)計(jì)、施工要有針對(duì)性的措施外，使用中也要按照使用要求，定期檢查，正常維護(hù)，及時(shí)維修，并按照使用年限要求及時(shí)更換。

2.5 車輛碰撞問(wèn)題

網(wǎng)架及鋼支架桿件被運(yùn)輸貨車撞擊彎曲。網(wǎng)架桿件被撞彎曲情況見(jiàn)圖9，鋼支架被撞彎曲見(jiàn)圖10。

圖5 窯墩表面開(kāi)裂

圖6 篦冷機(jī)支柱劈裂

圖7 止水帶老化漏水

圖8 混凝土老化開(kāi)裂

圖9 網(wǎng)架桿件被撞彎曲

圖10 鋼支架被撞彎曲

問(wèn)題處理：替換受損構(gòu)件，必要時(shí)增設(shè)防撞措施。

應(yīng)對(duì)措施：除了使用中的車輛要注意躲避結(jié)構(gòu)，避免碰撞外，設(shè)計(jì)上也要留有足夠的運(yùn)行使用空間，設(shè)置必要的防撞措施。

2.6 回轉(zhuǎn)窯因下雨停電彎曲、煤自燃偶然事故

回轉(zhuǎn)窯因下雨停電彎曲問(wèn)題：回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，突遇大雨，正趕上停電。電力恢復(fù)后，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)窯墩來(lái)回?cái)[動(dòng)，窯墩底部同時(shí)出現(xiàn)滑移。經(jīng)檢查，窯墩來(lái)回?cái)[動(dòng)并滑移的原因是由于回轉(zhuǎn)窯已經(jīng)發(fā)生了彎曲，從而對(duì)窯托輪產(chǎn)生了很大的周期性水平推力。聯(lián)合儲(chǔ)庫(kù)角區(qū)煤堆長(zhǎng)期堆積，導(dǎo)致煤自燃。二號(hào)窯墩擺動(dòng)加固見(jiàn)圖11，煤自燃見(jiàn)圖12。

問(wèn)題處理：窯墩擺動(dòng)問(wèn)題：將窯調(diào)直，基礎(chǔ)下注漿并加大基礎(chǔ)底板，增設(shè)抗滑鍵。煤自燃問(wèn)題：需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受損檢查，根據(jù)檢查情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)處理。同時(shí)，清除角區(qū)長(zhǎng)期積壓的煤堆，對(duì)于處在死角的煤堆可填土替代。

應(yīng)對(duì)措施：對(duì)于回轉(zhuǎn)窯問(wèn)題，一旦出現(xiàn)意外，要及時(shí)停窯檢查，發(fā)現(xiàn)彎曲，及時(shí)調(diào)直；對(duì)于煤自燃問(wèn)題，關(guān)鍵是要避免煤堆的長(zhǎng)期積壓。

3 結(jié)構(gòu)使用問(wèn)題控制措施

圖11 二號(hào)窯墩擺動(dòng)加固

圖12 煤自燃

（1）設(shè)計(jì)措施。對(duì)振動(dòng)、磨損、高溫、耐久性等問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造措施中要充分考慮。例如，《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，“長(zhǎng)期處于磨損工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)采取抗磨損措施，且結(jié)構(gòu)層外應(yīng)單獨(dú)設(shè)置耐磨層，同時(shí)應(yīng)對(duì)耐磨層進(jìn)行每年一次的定期檢查”。因此，對(duì)于文中提到的不利因素，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要采取必要的措施，確保在預(yù)期年限內(nèi)正常使用，并針對(duì)使用中的注意事項(xiàng)，向業(yè)主提供建構(gòu)筑物統(tǒng)一的使用說(shuō)明。

（2）施工措施。對(duì)工程施工難點(diǎn)，要制定針對(duì)性的施工方案，采取必要的質(zhì)量保證措施，不留結(jié)構(gòu)施工隱患。對(duì)于施工難度大、工序復(fù)雜、受人為因素影響大等施工工程，諸如：回填土及特殊地基處理、樁端持力層施工及檢驗(yàn)、鋼筋密集構(gòu)件施工、筒倉(cāng)滑?；炷临|(zhì)量控制、高溫或嚴(yán)寒等特殊施工條件的質(zhì)量控制等，要給予重點(diǎn)控制，做好專項(xiàng)施工組織方案編制及實(shí)施。

（3）使用措施。使用中要遵循不超載使用、不改變使用功能、不隨意拆改等使用要求，同時(shí)重點(diǎn)做好以下工作：（1）日常檢查，主要目的是了解房屋狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)房屋存在的陷患，以便采取搶修加固措施，排除險(xiǎn)情。（2）正常維護(hù)，分為計(jì)劃維護(hù)與強(qiáng)制維護(hù)。計(jì)劃維護(hù)是依據(jù)使用年限對(duì)必須維護(hù)、更換的結(jié)構(gòu)及材料進(jìn)行維護(hù)，如：油漆、涂料、易損構(gòu)件及材料等；強(qiáng)制維護(hù)是對(duì)日常檢查中發(fā)現(xiàn)的需要盡快處理的結(jié)構(gòu)安全隱患進(jìn)行維護(hù)，必要時(shí)進(jìn)行鑒定加固。

總之，工程中的一些隱患將會(huì)在使用過(guò)程中逐步暴露出來(lái)，例如設(shè)計(jì)及施工隱患、生產(chǎn)運(yùn)行中的不利因素不斷對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害、構(gòu)件不斷老化、結(jié)構(gòu)材料性能降低等均可能在使用中引發(fā)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，但出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)間不可預(yù)知，因此投產(chǎn)使用后對(duì)建筑結(jié)構(gòu)使用安全狀況的檢查至關(guān)重要，必須掌控不同時(shí)期的結(jié)構(gòu)狀況，做到定期檢查、正確評(píng)估、正常維護(hù)、及時(shí)維修?！?/p>