石化裝置混凝土結構加固施工技術

任樹平

北控水務集團有限公司 貴州遵義 563100

石化裝置混凝土結構加固施工技術

任樹平

北控水務集團有限公司 貴州遵義 563100

加固 無損傷鉆孔 注入式錨固膠 后錨固 高強灌漿料

工程結構在建造過程中和經過一段時間的使用后，會因各種原因產生一定的損傷和傷害，從而給結構帶來事故的隱患。結構加固技術則給那些“帶病”、“帶傷”的結構送來了“醫療手段”，經過結構加固技術“醫療”的結構，自身安全性和耐久性得到了提高，生命周期得到了延長，用途得到了擴展[1]。

有些工程結構經過一段時間使用，雖然本身沒有受損，但由于其承受的荷載增加，使得原來的設計值無法滿足現有荷載要求，因而要求提高承載值，也需要加固結構。

根據初步分析統計，建(構)筑物約50%需要分期分批進行加固和維修，其中約20%又亟待鑒定和加固[2]。在發達國家，大興土木建筑基本過去，新興建筑物投資已經較少，工程數量也較少，而既有建筑物病害處理和維修加固工程的投資則占40%以上，工程數量占60%以上。我國建筑業的發展，大興土木的勢頭也逐漸減緩，新興建筑物也開始逐漸減少，既有建筑物維修加固已逐漸增多，有鑒于此，建筑物維修加固的應用在日后會更廣泛[1]。

1 工程概況

燕山石化5萬t/a精間苯二甲酸（P I A）生產裝置是在原3.6萬t/a精對苯二甲酸（P T A）裝置上改造而成的，是目前國內唯一的P I A生產裝置。P I A裝置涉及加固改造的結構很多，比較典型的有：溶劑回收單元HT-701和HD-702基礎，分離干燥單元E L 4.35處梁板。見表1。

表1 混凝土結構加固改造的工程量

2 工程特點

3.6 萬t/a精對苯二甲酸（P T A）裝置建成于上世紀70年代，已經運行近30年，且長期處于酸性環境中，部分混凝土結構腐蝕嚴重，而且中間又經歷過幾次改造，使得其中有很多未知情況，必須在施工的過程中隨時和設計及甲方聯系，同時結合實際，以便及時出臺處理方案。

3 溶劑回收單元H T-701和H D-702基礎加固施工方案

3.1 施工順序

定位放線→土方開挖→基礎表面處理→鋼筋錨固、安裝→模板安裝加固→砼澆筑→養護→拆模板→土方回填。

3.2 定位放線

坐標根據業主提供的東（15）4號和東（15）5號點引測至現場，并將軸線引至混凝土地面。軸線標識一定要清楚，作為螺栓定位模板安裝的依據。高程控制點根據業主引測的東（15）4號點引測至現場。

3.3 土方開挖

土方開挖應按現場實際情況進行放坡和支護，其中基坑北邊放破坡度應保證基底至少有1000mm（原基礎外邊算起）的工作面。西面由于有排水溝，東面和南面由于有設備基礎無法放坡，根據開挖后土質情況再決定支護措施以防止塌方，出現人員傷亡。

3.4 基礎表面處理

原基礎表面貼有瓷磚的，需先拆除瓷磚，再對混凝土表面進行鑿毛，麻點應均勻，鑿毛后用水清洗，使混凝土表面沒有浮灰、泥土等雜質。

3.5 鋼筋錨固和鋼筋綁扎

考慮到本工程加固施工是在裝置正常生產期間進行，因此施工既要考慮裝置安全生產和安全施工因素，還要考慮混凝土構件的安全，即盡可能保持原構件不受損傷，因此，對新增錨栓、受力鋼筋及構造鋼筋在原混凝土構件內的錨固應采用濕法“無損傷”鉆孔的后錨固施工方法。本工程植筋全部采用喜利得HY 150MA X注入式錨固膠產品,主要要求如下：

（1）所使用的鋼筋應符合設計圖紙要求，并具有材質合格證和復檢報告。

（2）基礎縱筋錨固前，應根據實際情況，并本著經濟合理和便于施工的原則，在鉆孔之前，先在鉆孔的平面位置上選取2至3個點，將鋼筋保護層鑿掉，使其露出主筋，根據鋼筋間距，然后避開主筋，用“無損傷”鉆孔機鉆孔，孔徑和孔深應符合設計要求。

對于HT-701，先在筒壁內側鉆孔植筋，筒壁內側完成后再施工外側。根據其老基礎圖中的鋼筋間距（豎向筋Φ14@200，環向筋@12@200）同時由于塔體較高較重（高39.453m，重45t），考慮裝置安全生產和安全施工因素，在筒壁鉆孔時應避免連續鉆孔，采用對稱鉆孔、邊鉆孔邊植筋的方式，即在一側鉆孔后，植筋的同時將“無損傷”鉆孔機移到此孔對面的筒壁位置上鉆孔，鉆完后再移回首次鉆孔位置的相鄰孔位置處繼續鉆孔，依此類推，同時，鉆孔的速度應該得到控制，即根據植筋膠說明書，在植筋膠強度上來之前，筒壁只能鉆一半的孔，以避免連續鉆孔造成構件的安全性下降，對于HD-702，做法相同。見圖1。

（3）孔鉆好以后，用壓縮空氣吹盡孔內粉末，然后人工擦盡孔內灰塵。向孔內注入植筋膠，再將鋼筋邊旋轉邊插入孔內，錨入深度見圖紙及設計說明。HT-701和HD-702植筋膠采用HY 150MA X注入式錨固膠產品。

（4）鋼筋錨固施工完畢后，為了確保工程加固質量，需對φ20和φ25這兩種鋼筋應進行抗拔試驗(能進行抗拔試驗的時間詳見灌漿料產品說明書)，試驗數量為錨固總數的2%，但不得少于2根。φ20和φ25的抗拔強度設計值分別為9.43t和14.73t,出現不合格時,應進行返工。

3.6 模板安裝與加固

模板安裝時，模板與模板之間采用海綿條拼縫，防止漏漿；

模板加固時，采用φ48×3.5的架子桿、木方和圓形鋼筋（用二級14的鋼筋封閉焊接），圓形鋼筋每500mm一道，加固系統應牢固。

3.7 混凝土工程

混凝土標號為C 30，采用商品混凝土。為保證混凝土的整體性和澆筑工作的連續性，應在下一層混凝土初凝之間將上一層混凝土澆筑完畢，分層厚度不應超過500mm，循環澆筑；在振搗上一層時，應插入下層中50mm左右，以消除兩層之間的接縫，與原基礎接觸部位應仔細振搗，使新舊混凝土緊密結合。

應至少留設一組標準養護試塊，同條件養護數量根據上部塔安裝等實際情況確定。

3.8 模板拆除、土方回填

當混凝土的強度能保證其表面及棱角不受損傷時就可拆模。拆除時，應防止用力過猛，拆除的模板、架子桿、木方等應堆放整齊，嚴禁碰撞周圍的設備、管線或閥門等設施。

回填時，采用人工回填，打夯機夯實，狹窄地段采用鐵夯夯實。每層虛土攤鋪厚度不應超過300mm。回填土的壓實系數≥0.94，逐層夯實取樣。

4 分離干燥單元E L 4.35處梁板加固施工方案

燕山分公司5萬t/a精間苯二甲酸（P I A）裝置改造項目中，分離干燥框架E L 4.350處需要更換原有設備，同時加高原有基礎。由于新設備和加高后的基礎重量均增加，梁板原有鋼筋配置已無法滿足承載力要求，因此需要對梁板加固。

4.1 灌漿料流動性實驗

本次加固的梁板長度為3m，為了驗證灌漿料能否從板的一端順利流向另一端，需在現場模擬施工實際情況做一試模，試模的長度、寬度和高度與梁板一致，即3m×1.1m×0.5m，且是一個封閉體。試模所用材料和施工用模板一致，均為竹膠板。試模制作完成后，在頂部左端鉆兩個φ100的出氣孔，在右端鉆兩個φ100的澆灌孔。

試模制作完成后，為了提高澆灌質量，找一帶橡膠管的漏斗由澆灌孔插入以提高澆灌孔和出氣孔之間的高差，漏斗外露1m，現場攪拌灌漿料，從漏斗口注入灌漿料，同時觀測出氣孔的情況。當出氣孔一側的灌漿料溢出、橡膠管內的灌漿料液面也高于灌漿孔頂面標高時，則說明實驗成功。如果出氣孔始終沒有溢出，則需要修改原有施工方案，重新做實驗。

實驗結果：灌漿料成功從出氣孔溢出，達到實驗目的。

4.2 鉆澆灌孔和出氣孔

實驗完成后，在梁板西端用水鉆鉆兩個φ100的澆灌孔，在梁板東端鉆兩個φ100出氣孔，鉆孔之前，先人工剔除鋼筋保護層，然后避開主筋用水鉆鉆孔。

4.3 梁板鋼筋安裝

本工程鋼筋連接方式全部為后錨固，加固梁板所用縱向受力鋼筋須和兩端的老梁通過鉆孔植筋的方式錨固。為了避免損傷鋼筋，且本著經濟合理和便于施工的原則，鉆孔之前，先人工剔除鋼筋保護層，然后避開主筋，用“無損傷”鉆孔機鉆孔。

孔鉆好以后，用壓縮空氣吹盡孔內粉末，然后人工擦盡孔內灰塵。向孔內注入HY 150MA X錨固膠，再將鋼筋邊旋轉邊插入孔內，最后鋼筋要出孔一個套筒和一個墊板的長度之和。

鋼筋錨固完畢后，為了確保工程加固質量，在錨固膠強度達到規定值之前不得碰撞錨筋。錨固膠強度達到設計值后，將出孔的鋼筋絲扣部分套上墊板和套筒，套筒擰緊后和墊板點焊。

4.4 模板安裝

出于模板密封性和灌漿料流動性的考慮，模板全部選用竹膠板，模板應拼裝牢靠，防止在澆筑灌漿料時跑模。

模板應采用海綿條拼縫，防止漏漿。模板與灌漿料的接觸面應清理干凈，并均勻涂刷脫模劑，嚴禁使用廢機油。所使用的模板必須表面平整。

4.5 灌漿料澆筑

模板安裝完畢后，澆筑灌漿料，本工程全部采用G G MⅡ型高強無收縮灌漿料

4.5.1 施工前的準備工作

使用混凝土攪拌機或砂漿攪拌機機械攪拌。由于灌漿料凝固時間短且必須連續施工，為了預防攪拌機出現故障造成施工無法進行，所以現場必須準備一臺備用攪拌機。

準備水桶、臺秤、橡膠管、漏斗。

4.5.2 G G M高強灌漿料操作方法

G G M灌漿料拌和時，加水量應按隨貨提供的產品合格證上的推薦用水量加入，攪拌均勻即可使用，拌和用水應采用飲用水。

G G M灌漿料采用機械攪拌，攪拌時間一般為2～3mi n，應先加入2/3用水量拌和2mi n左右，其后加入剩余水量攪拌均勻，無浮漿，即可使用。

攪拌地點設在灌漿施工地點南側。

每次攪拌量應視使用多少而定，以保證在要求時間內將已拌和料用完。

4.5.3 灌漿料澆灌

灌漿料攪拌完畢后，為了提高澆灌質量，根據實驗結果，找一帶橡膠管的漏斗由澆灌孔插入以提高澆灌孔和出氣孔之間的高差，漏斗外露1m，灌漿料即由漏斗口注入，同時觀察出氣口的情況，當出氣口有灌漿料溢出時，即說明灌漿料已灌實，澆灌完成。澆灌完成后將橡膠管緩慢拔出，將澆灌孔和出氣孔處的灌漿料抹平。

應用以上施工技術，不僅達到了設計要求，而且施工時間大大縮短，僅用不到兩個月時間就完成了全部施工任務，裝置試運行、投產一次成功，相當于新建了一套化工裝置，而花費的投資和時間卻少的多，取得了良好的經濟效益和社會效益。

1 袁文陽，陳尚建，阮永懷.工程結構補強加固實用設計及典型實例.中國建筑工業出版社，2008.

2 徐至鈞，稽轉平.建（構）筑物加固改造.化學工業出版社，2008.

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1672-9323（2012）01-0075-03

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