PDF《某锅炉钢筋混凝土基础改造设计》

第! !卷第"期建筑结构#$$!年"月 某锅炉钢筋混凝土基础改造设计 冯胜(河南省交通规划勘察设计院 郑州 " % $ $ % # ) [提要] 因上部结构荷载状况的改变, 某锅炉原有的钢筋混凝土基础已不能满足新的承载力要求, 综合考虑 结构受力和对施工工期、 造价、 难易度、 安全性以及相邻建筑的影响等诸多因素, 确定了将原条形基础改为带 肋筏板基础的加固方案.

施工中采用国产建筑胶和界面剂进行植筋和新老混凝土结合, 满足工程要求. [关键词] 基础 改造 设计 施工 植筋 混凝土结合

一、 工程概况 某城市 集中供热锅炉房为钢筋混凝土框排架结构, 双层布置的锅炉基础 (顶面标高" & % ') 采用现浇钢 筋混凝土框架结构, 主厂房和锅炉基础均采用沉管灌 注桩, 桩径% $ $ '', 桩长从( )!# $ ' 不等, 单桩承载力 设计值* $ $+ ,,

主厂房和锅炉基 础从上到下均脱开, 原锅炉基础平、 立面见图(, #, 拟将原两台# $ - / .链条 炉改为" $ - / .往复炉.考虑到原锅炉基础刚度和整体 性较好, 新锅炉总重增加不多, 采取在原锅炉基础主体 结构上进行技术改造的方法较好. 根据厂家提供的原始资料, 经电算分析, 各柱传给 基础的力差别较大, 原设计人认为: 通过基础梁可将上 部荷载均匀分至各桩受力, 各桩竖向承载力设计值之 和大于上部竖向力即可.而实际上当各柱柱底内力差 别较大且柱距较远时, 内力很难调整均匀, 受力形式更 趋于一柱一桩, 荷载通过节点直接传至桩基.为调整 基础的受力均匀性, 在原轴"交轴#和轴$ 位置各增 加一柱, 以减轻相邻柱的受力, 调整后的柱底内力 (见图! ) 在部分位置仍然超过了桩的承载力设计值, 因此 必须进行基础改造.

二、 改造设计 根据以上分析, 提出了!种改造方案: 方案(: 在轴 " ! % 处采用抬梁以承受超过桩承载力的新增荷载, 该法简洁有效, 不需对原基础进行加 固, 抬梁位于原基础梁之下, 与基础梁、 桩紧密相连. 经计算, 抬梁抗弯、 抗剪及局压承载力均可保证, 但该 处为粉质粘土, 承载力较低 (! +/) $ +

0 1 ) , 抬梁支座若 采用独立基础, 平面无足够的位置 (锅炉基础与锅炉房 基础承台边的距离仅*

2 $ '') ;

若采用桩基, 又因空间 限制而无法施工. 方案#: 在原基础之下加筏板, 板厚2 $ $ '', 板底 标高 3# & ! '.此法设计简单, 但基坑开挖较深, 基坑 即使采取支护措施, 受场地限制, 也无法满足支护结构 外边缘与临近既有建筑的距离不应小于基坑开挖深度 图( 改造前后 (上/下) 基础平面图 图# 改造前锅炉立面图 ( & #!( & %倍的要求 [(] , 坑周围土体有失稳的趋 势, 可 能导致临近建筑发生倾斜或开裂;

又因地下水位较浅, 需人工降水, 又易引起相邻的锅炉房基础不均匀沉降, 危及主厂 房结构安全.此法还要掏空原基础梁下土体, 分段施工, 对原有基础扰动太大, 可靠性降低. 方案!: 将原基础 改造为整体式的带肋梁筏板基础[#] , 梁高( ', 同原基础梁高, 板厚$ &

2 ', 同原基础梁 台阶高度, 梁板钢筋均用化学植筋方法与原基础相连, 新老混凝土通过界面处理剂结合在一起, 下铺与原基 础垫层材料及厚度相同的夯实垫层 [(] , 使新加部分的 基底标高和应力扩散条件相同, 变形协调.该方法以 增大基础整体刚度为主导思想, 考虑桩一旦发生沉降, 有新加筏板承担一部分力, 籍以减小地基的不均匀变 形.该法施工简单易行, 开挖深度小, 施工期间不用降 水, 对原有建筑物和锅炉基础几乎无扰动.缺点是由 于采用了植筋技术, 费用比正常的钢筋锚固的高. ) ! 通过对!个方案的比较, 方案!显示出较大的优 势, 依此进行了施工图设计, 见图". 图! 加柱前后 (上/下) 柱底内力图 (轴力单位# $, 弯矩单位# $ ・ %)

三、 加固施工 施工的关键是化学植筋和新老混凝土结合. " &植筋 植筋采用 郑州长建工程技术公司生产的'()*型 建筑结构胶, 植筋深度为" + ! (! 为钢筋直径) , 抗拔力 即达到钢筋屈服强度, 且达到钢筋设计强度时的位移 均小于 + & ! %%.施工工艺如下: ") 打孔: 在钢筋混凝土中用电 锤打孔, 孔深",!, 孔径比钢筋直径大-! , %%;

- ) 清除孔内灰尘: 用空压机或打气筒将孔内灰尘 吹净, 再用棉纱蘸少量丙酮 (绝对不能用水) 擦洗孔壁, 保证孔内 完全无灰尘;

!) 钢筋除锈: 对钢筋的埋入部分, 用角向磨光机除锈;

. ) 配胶: 将'()*型胶 /, 0两组 按比例混合, 搅拌均匀, 每次配料应保证在" , %

1 2内用 完, 否则结构胶初凝后将无法使用, 搅拌时间应控制在 ! !, %

1 2 ;

,) 植筋: 结构胶填满预留孔, 并用细钢筋捣实,将钢筋插入孔中, 如有胶体少量流出, 则用少量棉 纱塞紧孔口, 特别要注意的是孔内必须干燥, 否则将严 重影响粘结性能. 在施工 过程中, 由于原基础梁为倒"3" 梁 (见 图"),翼缘均为素混凝土, 翼宽! , + %%, 而植筋应生根于 梁中心钢 筋混凝土内, 受工艺的限制, 要达到这个深度, 只能用直径! . %% 的钻头.为保证钢筋与混凝土 的可 靠锚接, 同时减少用胶量, 采用特殊办法, 将!.%% 钻头打磨成! - %%, 植入! "- ,钢筋, 外露长度交 替取+ & , % 与" %, 然后进行钢筋焊接.每个基础总植 筋量约, + +根, 总用胶量约- , + #

4 .经郑州大学结构检 测机构现场抗拔力和位移检测, 全部合格. - &新老混凝土结合 为保证新老混凝土共同工作, 提高混凝土的耐久 性, 新老混凝土结合采用如下工艺: " ) 结合处原有的混 凝土面层全部凿毛;

- ) 震损的酥松部分全部除去;

!) 裸 露出来的钢筋进行除锈;

. ) 用压力水将碎屑、 粉末彻底 冲洗干净;

, ) 在新老混凝土之间涂上一层界面剂, 并立 即浇筑混凝土 (掺微膨胀剂) . 施工中可用高标号水泥浆、 水泥浆掺铝粉、 环氧树 脂胶与环氧砂浆等替代界面剂, 但质量不易控制.界 面剂是确保新老混凝土共同工作的关键, 本工程采用 成品界面剂, 保证了新旧混凝土结合面的抗拉强度. 参考文献"&既有建筑地基基础加固技术规范 ( (

5 ( " - !―- + + + )

6 中国建筑工业 出版社, - + + +6 - & 建筑地基处理技术规范 ( (

5 (

7 8―8 " )

6 中国计划出版社, "

8 9

96 (上接第- 7页) 叠合圈梁上异形柱及短肢剪力墙内力 表! 柱号 最大轴力 (# $) 最大弯矩 (# $ ・ %) 最大剪力 (# $) " 向#向"向#向异形柱短肢墙:"-9;

&+-!&+.;

&!7&-"8&.:-!9.&+.,&-!"&!-+&+".&,:!!!;

&7"77&7!&+,9&-.&7:..!;

&;

7"&+;

7&+-9&+--&+:,,

88&797&+.-"&,,

7&;

-+-&":;

..8&;

8"&+89&;

!-&!--+&!:7-"-&897&;

8;

&9,;

&89;

&.:9,98&"99&+."+&"-;

&!7+&7