汽車涂裝廠房改造事項(xiàng)研究

李建均， 金士海

（中汽研汽車工業(yè)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(jié)構(gòu)，始建于2011 年，至今已使用10 年時(shí)間。由于建設(shè)單位生產(chǎn)工藝要求變更，需要在原車間地面增設(shè)設(shè)備用鋼結(jié)構(gòu)平臺，屋面、墻面新增開洞或原有開洞封堵，對原有地下風(fēng)道、漆泥處理池等混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆改等。

1 鋼結(jié)構(gòu)部分

1.1 新增鋼平臺

根據(jù)新工藝要求，需新增大量鋼平臺，單柱反力標(biāo)準(zhǔn)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(shí)。目前車間地面現(xiàn)狀已有局部開裂現(xiàn)象，再以此混凝土地板做鋼平臺柱基礎(chǔ)存在較大安全隱患。同時(shí)，考慮到不同形式的基礎(chǔ)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(xiàn)實(shí)條件是現(xiàn)場的部分設(shè)備還將繼續(xù)使用，不存在放置新平臺柱獨(dú)立基礎(chǔ)的空間?？紤]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(shí)現(xiàn)分散柱下集中荷載，同時(shí)有效協(xié)調(diào)豎向變形的目的，核算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。少數(shù)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(shè)備基礎(chǔ)上的鋼柱，采用在原設(shè)備基礎(chǔ)上植筋做基礎(chǔ)短柱的形式處理，最大程度上實(shí)現(xiàn)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(yīng)的《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》內(nèi)容要求執(zhí)行即可。

2 混凝土風(fēng)道改造

改造的難點(diǎn)在于對原有地下工程漆泥處理池及風(fēng)道的拆改。根據(jù)新工藝的需求，需要增設(shè)地下風(fēng)道，而這些新建風(fēng)道與已有的地下風(fēng)道之間有重疊、干涉的情況，綜合考慮成本及廠房實(shí)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(jié)構(gòu)之間澆筑界面的防水問題是焦點(diǎn)。參考《地下建筑防水構(gòu)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(fù)雜，但需要在鑿除的舊混凝土結(jié)構(gòu)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(xiàng)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(diǎn)再密也會出現(xiàn)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(jié)層，以盡量實(shí)現(xiàn)新舊結(jié)構(gòu)之間的無縫銜接。如下頁圖1 所示?？紤]到原風(fēng)道基礎(chǔ)已使用10 年時(shí)間，基底下土層已基本完成固結(jié)，沉降變形已基本完成，而新建的風(fēng)道尚存在新增負(fù)載引起基礎(chǔ)下沉的條件，因此，在新舊混凝土結(jié)構(gòu)間設(shè)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(nèi)容及現(xiàn)狀

本次改造的漆泥處理池始建于2012 年前后，經(jīng)過外觀檢查發(fā)現(xiàn)，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(cè)位置，且廠房有6 個軸線的鋼柱支承在處理池壁上?？紤]到相鄰的其他工業(yè)廠房距離較近，拆除重建沒有可實(shí)現(xiàn)的空間，而且會造成巨大的浪費(fèi)。項(xiàng)目組經(jīng)過反復(fù)比較、論證，最終達(dá)成了通過調(diào)整新工藝來實(shí)現(xiàn)利舊的目的，這樣既大大節(jié)省了建設(shè)單位的成本，又大幅縮短了工期。接下來，建設(shè)單位委托有資質(zhì)的檢測單位，對原有池體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀損傷、缺陷以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力等相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行檢測鑒定，最終結(jié)論是結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力滿足原設(shè)計(jì)要求，可按新工藝要求進(jìn)行改造，滿足繼續(xù)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(nèi)的原有混凝土隔墻及混凝土板，同時(shí)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(shí)還要在池內(nèi)增加新的混凝土功能性墻壁等構(gòu)件。

3.2 開洞

改造內(nèi)容包含將水池外壁原-3.50 m 標(biāo)高處的洞口封堵，在新增回水溝的對應(yīng)位置新增加池壁開洞的作業(yè)，基坑的施工作業(yè)面大約在-4.00 m 左右。因處理池距車間外廠區(qū)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(shí)也考慮到當(dāng)?shù)氐牡叵滤惠^高的事實(shí)。因此，首先在綠化帶內(nèi)打入與處理池形成封閉施工區(qū)域的鋼板止水樁。開槽后，為保證廠區(qū)道路以及周邊建筑物的安全，在池壁與鋼板樁之間設(shè)鋼管支撐，以有效保證基坑開挖后的土體穩(wěn)定。進(jìn)行有組織降水作業(yè)，將施工區(qū)域地下水位降至-4.50 m 左右，并按相關(guān)要求做好基坑的安全監(jiān)測。本次改造，原有池壁上開洞的數(shù)量較多、洞口尺寸也較大，采用了先進(jìn)的割洞工具——墻鋸，取代以往的風(fēng)鎬及液壓錘破除鋼筋砼的施工方法，改善了以往沙塵飛揚(yáng)的工作環(huán)境，工作效率提高，解決了原有結(jié)構(gòu)受到破壞而產(chǎn)生裂紋出現(xiàn)滲漏問題，縮短了施工工期，并能可靠地保證工程質(zhì)量。

3.3 梁板柱的改造

在水池內(nèi)新增混凝土墻、柱、梁、板等構(gòu)件。根據(jù)對既有混凝土水池主體結(jié)構(gòu)的安全評估，確認(rèn)原構(gòu)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(jié)構(gòu)上進(jìn)行植筋，采用后錨固連接技術(shù)，用于連接原結(jié)構(gòu)構(gòu)件與新增構(gòu)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(shè)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(jīng)濟(jì)性以及方便施工等指標(biāo)，最終采用梁板式方案。同時(shí)，考慮到改造工程的復(fù)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(gòu)件尺寸征得工藝人員許可的前提下，最終采用在池內(nèi)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(bǔ)強(qiáng)處理，同時(shí)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(yù)留出做補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造的空間，交界面處在老基礎(chǔ)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(jié)層的方式防水。所有的新澆注混凝土均采用C35 防水砼內(nèi)摻代替水泥用量10%的UEA 膨脹劑，抗?jié)B等級P6。同時(shí)，在所有的新舊結(jié)構(gòu)交接處的外壁迎水面貼1 000 mm 寬卷材防水加強(qiáng)層，在最外面設(shè)主防水層，并與老混凝土結(jié)構(gòu)的原有防水層進(jìn)行有效搭接，在沉降縫處的池壁外表面增設(shè)外貼式止水帶?；谛屡f防水層的可靠搭接，要求在進(jìn)行老基礎(chǔ)改造的前期，進(jìn)行工作面開挖時(shí)要采取相應(yīng)措施，以保證原有防水保護(hù)層的完整性，并注意施工過程中的保護(hù)，不得對所需范圍內(nèi)原有防水層造成破壞。尤其是在鑿除風(fēng)道底板的混凝土作業(yè)時(shí)，要求作業(yè)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(diǎn)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(qiáng)無收縮灌漿料，以解決砼材料的抗拉強(qiáng)度低、抗裂性差、容易產(chǎn)生裂縫的缺點(diǎn)，不但提高了結(jié)構(gòu)的耐久性，還為解決了結(jié)構(gòu)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(shí)而產(chǎn)生的蜂窩、麻面、孔洞等質(zhì)量通病。

4 植筋方案

細(xì)節(jié)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(guān)系著改造工程的成敗。現(xiàn)在的化學(xué)植筋技術(shù)，已廣泛用于改造加固等工程，相應(yīng)的化學(xué)膠粘劑及對應(yīng)的各種后錨固制品已能覆蓋所有的工程場景。設(shè)計(jì)人員僅需根據(jù)現(xiàn)行的《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》[1]《混凝土結(jié)構(gòu)加固》[2]的相關(guān)要求，再結(jié)合產(chǎn)品說明書或產(chǎn)品認(rèn)證報(bào)告的相關(guān)內(nèi)容，即可選出適用的后錨固制品。新舊混凝土界面結(jié)合處的處理是此類改造工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，對拆改部位的化學(xué)植筋施工質(zhì)量要求也就更高。操作者對植筋整個流程各工序的重點(diǎn)要求要做到清晰、明確、具體，對植筋的過程及細(xì)節(jié)，必須嚴(yán)格按照既定的施工工藝執(zhí)行。

1）第一步：標(biāo)記鉆孔作業(yè)。首先要使用鋼筋儀等設(shè)備檢測出要施工位置的保護(hù)層厚度、鋼筋直徑、間距、走向及分布等信息，再根據(jù)改造設(shè)計(jì)圖中的配筋圖（進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮既有結(jié)構(gòu)的配筋信息，應(yīng)保持和原結(jié)構(gòu)相同的鋼筋間距，以方便錯位打孔的改造施工）進(jìn)行現(xiàn)場植筋鉆孔位的標(biāo)記。植筋采用沖擊鉆鉆孔，鉆頭直徑應(yīng)比鋼筋直徑大5 mm 左右，孔深≥15d（d 為所植鋼筋直徑），或按設(shè)計(jì)圖紙的相應(yīng)要求進(jìn)行。鉆孔作業(yè)時(shí)，應(yīng)確保鉆頭始終和混凝土結(jié)構(gòu)層表面保持垂直。

2）第二步：清孔作業(yè)。本環(huán)節(jié)關(guān)乎植入鋼筋與砼結(jié)構(gòu)層的粘結(jié)強(qiáng)度，是影響植筋質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)場多采用壓縮空氣逐孔吹掃的方式，要求作業(yè)人員必須認(rèn)真執(zhí)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(nèi)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(nèi)干燥。吹掃完成后應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)、監(jiān)理等相關(guān)人員進(jìn)行鉆孔質(zhì)量驗(yàn)收，確認(rèn)合格后應(yīng)盡快進(jìn)行下一步注膠作業(yè)，否則應(yīng)暫時(shí)封閉孔口，避免雜物墜落影響錨固質(zhì)量。

3）第三步：注膠作業(yè)。加注化學(xué)膠前要用含水率測定儀對要植筋孔壁進(jìn)行干燥程度檢測，只有此項(xiàng)檢測合格才能進(jìn)行注膠作業(yè)。植筋用化學(xué)膠是專用成品，根據(jù)工程應(yīng)用場景或?qū)嶋H情況選擇適用的膠粘劑產(chǎn)品。特殊環(huán)境的混凝土植筋時(shí)，應(yīng)提前進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)。注膠時(shí)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(xué)膠，排出孔內(nèi)空氣，配合注膠緩慢拔出軟管，灌注量應(yīng)按產(chǎn)品使用說明書確定。注膠作業(yè)完成后，應(yīng)立即進(jìn)行植筋作業(yè)。

4）第四步：植筋作業(yè)。植筋應(yīng)在底模支好后進(jìn)行。用于植筋的鋼筋在植入前應(yīng)檢查有無銹蝕污染情況。表面干凈的鋼筋應(yīng)按順時(shí)針（或逆時(shí)針）方向邊旋轉(zhuǎn)邊插入，直至到達(dá)產(chǎn)品規(guī)定的插入深度。要確保注膠和植筋所需時(shí)間在產(chǎn)品使用規(guī)定的適用期間內(nèi)，如果超時(shí)，則化學(xué)膠的化學(xué)成分已失效，應(yīng)拔出鋼筋，徹底清除干凈孔內(nèi)的膠體，再按前三步工序進(jìn)行返工，數(shù)量不多時(shí)可采用稍微加大一個規(guī)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(shí)間快，植入的鋼筋不容易偏心錯位。

5）第五步：定位作業(yè)。鋼筋植入后應(yīng)立即進(jìn)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(dá)到該膠產(chǎn)品說明規(guī)定的固化期。

6）第六步：錨固承載力檢驗(yàn)。對已達(dá)到固化時(shí)間的植筋進(jìn)行現(xiàn)場抽樣拉拔檢驗(yàn)。檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行新舊混凝土交界面的打毛工作?；炷两缑娼?jīng)修整露出骨料新面后，采用花錘、砂輪機(jī)或高壓水射流進(jìn)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(jié)構(gòu)界面劑，然后進(jìn)行正常的綁箍筋、合模、澆注混凝土等常規(guī)工作。

5 基礎(chǔ)工程輔助工作

所有上述改造工程，在基槽開挖前須結(jié)合現(xiàn)場情況做好土體的支護(hù)工作，以免影響原有結(jié)構(gòu)的安全?；娱_挖前應(yīng)做好降水工作，將水位降至槽底500 mm 以下。同時(shí)基槽開挖時(shí)，應(yīng)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?；A(chǔ)施工完畢后，基坑應(yīng)及時(shí)對稱回填分層夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)≥0.94。

6 結(jié)語

改造項(xiàng)目屬于特殊工程，施工前應(yīng)充分考慮到工程中可能出現(xiàn)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(yán)格按照相應(yīng)工序保質(zhì)完成，施工細(xì)節(jié)是保證整體工程防水質(zhì)量的關(guān)鍵所在。應(yīng)充分實(shí)現(xiàn)抗?jié)B混凝土的自身防水功能，在混凝土澆注前，應(yīng)確保商品砼的配合比、外加劑、水灰比等滿足試塊抗?jié)B性能試驗(yàn)的要求。