某煤矿主厂房外包钢加固技术的探讨

搞要：该工程因使用年限太久造成的质量缺陷, 现因技改项目至使部分功能性改变，荷载增加，原六层框架混凝土梁、柱结构已不能满足新设备和新工艺的要求，根据需要加固的厂房和原混凝土框架构件情况，综合确定采用外包钢加固技术。

关键词：煤矿厂房；加固方案；施工技术

1工程概况

该媒矿厂原六层主厂房建于80年代初，建筑面积约7000m2．框架柱排距7m．层高为5.8-6m。现因技改项目至使部分功能性改变，荷载增加，原六层框架混凝土梁、柱结构已不能满足新设备和新工艺的要求。根据技术改造的要求，并在2002年和2006年分两次对原主厂房整体混凝土框架粱、柱结构进行全面加固、改造（见图1）。用以满足超低灰纯煤精细制备项目要求。

2加固方案确定

加固方案本着少影响生产、安全、经济、快捷、施工方便的原则，委托北京华宇工程有限公司设计。因厂房使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力，同时还应保证其它设备的正常生产的要求。所以加固工程施工应具备短、平、快、省的特点，设计单位根据需要加固的厂房和原混凝土框架构件情况，综合确定采用外包钢加固技术（见图2）。

外包钢加固法，在混凝土柱、梁四周包以型钢进行加固，这样既不增大混凝土截面尺寸，又能大幅度地提高混凝土梁、柱的承载力。本工程采用湿式加固法――用乳胶水泥浆或环氧树脂化学灌浆等材料，将角钢粘贴在混凝土柱上，局部柱角用石英砂配置的高标号水泥砂浆和环氧砂浆将角钢粘贴到混凝土柱、梁四周，达到整体加固补强目的（见图3）。

3施工工艺及技术措施

3.1施工工艺流程

施工顺序按照先下后上、先外后内、先柱后梁的原则进行。

施工工艺按以下操作：混凝土构件表面处理型钢、角钢、缀板下料制作承压钢板、节点板固定刮抹乳胶水泥浆型钢贴于预定位置卡具固定焊接缀板与混凝土构件间填补乳胶水泥浆防腐粉刷。

3.2施工技术措施

3.2.1加固施工要点

(1) 施工前要认真阅读设计施工图，将结构面清理干净，按设计图纸，在混凝土粘钢位置测放打磨控制线，待打磨工作完成后补加粘钢位置线。

(2) 混凝土表面打磨掉原装饰抹灰层及混凝土浮层，直至完全露出坚实的原结构面，四角磨出小圆角，并用钢丝刷子刷毛，用空气泵吹干净。如果混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位一定予以剔除，用指定材料修补，裂缝部位应首先进行封闭处理。

(3) 钢材表面打磨钢材粘接面，须进行除锈和粗糙处理。用砂轮磨光机打磨出金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢材受力方向垂直，其后用棉丝沾丙酮擦拭干净。

(4) 工作面准备妥当后，将乳胶水泥浆迅速刮抹于构件钢角部结合面．约5mm厚，立即将以除锈的型钢贴于粱、柱相应位置，用卡具卡贴于混凝土构件预部位，卡具间距按500mm设置。

(5) 组装焊接时，根据图纸要求结合现场实际情况对钢材进行组装焊接，角钢与原结构柱尽量贴紧，竖向基本顺直，如原结构柱出现较大偏差，需要进行顺直处理，缀板与角钢搭接部位须三面围焊，型钢间的连接均采用焊接，焊缝均为满焊。焊条及焊缝应符合设计及《建筑钢结构焊接规程》要求。焊接时要分段交错施焊，整个焊接，要在胶浆初凝前完成。

(6) 在原混凝土上梁柱上预埋钢板及预埋螺栓，要采购符合国家合格产品要求的树脂锚固剂锚固。钻孔孔径可按较钢筋直径大4～lOmm选取，小钢筋取低值,大钢筋取高值，孔径宣大不宣小。锚固长度要满足设计要求，并用压风清扫跟孔浮尘。用杆体将选用的锚固剂送入孔底，启动搅拌器带动杆体旋转30±5秒．匀速推进到孔底。卸下搅拌器后，及时在孔口将杆体楔住，固化前不要使杆体移位或晃动，安装顶眼时尤为重要，40分钟后测试锚固力为宜。树脂锚固剂要在25℃以下、无阳光照晒，远离火源的室内贮存。

(7) 验收焊缝要安排专人负责现场焊接检查工作，施焊完成后及时请总包及监理验收，填写‘隐检记录单》。

(8) 验收完毕后，在外包钢的表面点焊一层钢丝网(4@150双向)．然后用1:3水泥砂浆抹25厚的保护层，起到阻锈、防腐、美观的效果（见图4）。

3.2.2加固、朴强中混凝土的施工

(1) 施工中对混凝土切割、开洞、打跟或改造完成后，均需按设计要求进行修复处理。本工程按设计要求所有混凝土及砂浆均要采用525号以上的膨胀水泥，修补及新增混凝土等级均为C30．砂浆采用1： 1水泥砂浆。

(2) 所有修补混凝土采用细石混凝土。连接混凝土和钢件的粘贴用砂浆可以采用环氯树脂砂浆。

(3)凡是新旧混凝土接茬处要深度打毛；新钢筋与旧钢筋焊接时，要把焊接部位保护层打掉．再将原钢筋剥离出来，用钢丝剧刷干净，并将原混凝土打毛成凹凸不平的沟痕状，深约25mm．间距200mm。

(4)浇筑混凝土前，要清理旧混凝土上的积水，并按施工规范要求对施工逢进行处理。对振捣不到位的部位要采用压力灌浆。

(5) 补强的混凝土要加强养护工作，以保证其强度增长和旧混凝土之间的良好结合，至少在浇筑后7天内加强养护确保湿润，当其强度达到设计值的70%以上时方可拆模。

3.2.3施工注意事项

（1） 在对原结构改造和加固施工时，采用水冷却金刚石轨道切割机和金刚石水钻机，事实表明对混凝土进行开洞、打孔、拆除时，施工速度快，无噪音，无震动，质量好，对建筑结构影响小。现场要绝对禁止使用电锤、风镐、人工钎锤打等震动较大机具施工。

（2）连接材料乳胶、环氧树脂要选择可灌性好、收缩性小、粘结强度高、固化时间可调整、耐久性好，其无毒或低毒的材料。浆液固化后，其与混凝土的粘接强度应高于被粘结的混凝土材料（可通过试验方法确定配合比）。

(3) 乳胶水泥是一种以乳胶聚合物分散相为主要成分配制的水泥浆。它具有如下优点：①具有很高的抗弯曲、抗拉强度和良好的抗裂性能与流体滤失控制性能；②具有优越的胶结强度和较好的抗压强度。施工配料前要有符合要求试验数据。开工前要对操作人员进行培训，配料时最好穿工作服，戴手套，戴护目镜，尽量避免皮肤、头发直接与之接触。配制、使用场所要通风良好。

(4) 因施工中需要打大量的孔、洞，原混凝土强度等级不宜低于C20，否则要采取附加措施，如采用增加锚固深度、加密箍筋等方法进行加强处理。混凝土基材中钢筋过密，难以成孔是此次施工常遇到的难题，粱加固U型筋或边粱植埋螺栓直径越大，问题越突出。例如25钢筋植筋，要求钻孔孔径大于30mm，但有时基材主筋净距仅28mm．造成不能成孔。此时可按照截面面积相等的原则，用2根18锚筋代替，钻孔孔径仅需22mm．就解决不能成孔的问题。但钻孔深度不应减少，要与原设计深度相同。

(5) 对角钢与原混凝土结构焊接后乳胶水泥浆不饱满的部位．要对该处进行注胶朴强处理，用环氯砂浆沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距。如不埋管，可以在角铜和轻板上钻由φ6注胶孔，孔间距不大于500mm。用气泵和注胶罐进行注胶，注胶时竖向按从下向上的顺序，水平方向接同一方向的顺序，注胶时待下一注胶臂（孔）溢出胶为止，依次注胶。

(6) 加固、朴强前及施工过程中，要精心做好安全工作，创造良好的工作环境。施工前本跨和临跨的设备必须停止运行，尽量减少楼面的施工荷载，加强对楼面改造的支撑，保障结构和人员安全。

4检验和验收

(1) 严格按照有关规范的质量要求及甲方、监理、设计、总包单位的要求进行施工。

(2) 包钢位置线放完后，报请各有关单位验线。混凝土粘贴面必须做到清洁干燥，钢材粘贴面必须做好除锈并打磨出光泽，做好隐检记录。

(3)结构胶应有产品合格证，各项技术指标应达到规范规定的数值，结构胺必须严格按产品说明配制使用。钢材必须有出厂质量证明。

(4) 包钢工作完成后，经自检合格后，报请甲方、设计、监理、总包单位验收，并填写分项工程报验单。结构构件加固施工时必须严格遵守《混凝土结构加固技术规范》中相应加固方法的施工要求进行施工。

5结论

经过精细施工，基本达到了施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等五方面的特点。在煤矿厂原主厂房加固、改造工程中，加固质量符合设计及国家规范要求，收到良好的社会效益和经济效益。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看