鋼結(jié)構(gòu)建筑加固利用在揚(yáng)州廢棄垃圾場(chǎng)改造中的運(yùn)用

季學(xué)軍，張林龍

（江蘇揚(yáng)建集團(tuán)有限公司，江蘇揚(yáng)州225009）

鋼結(jié)構(gòu)建筑加固利用在揚(yáng)州廢棄垃圾場(chǎng)改造中的運(yùn)用

季學(xué)軍，張林龍

（江蘇揚(yáng)建集團(tuán)有限公司，江蘇揚(yáng)州225009）

以廢棄垃圾場(chǎng)為研究對(duì)象,對(duì)舊廠房廢棄部件的拆除進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)其鋼結(jié)構(gòu)建筑加固利用在揚(yáng)州廢棄垃圾場(chǎng)改造中的運(yùn)用進(jìn)行了分析，為揚(yáng)州乃至全國(guó)垃圾場(chǎng)廢棄地的再生利用得出有益啟示。

鋼結(jié)構(gòu)；垃圾場(chǎng)改造；生態(tài)恢復(fù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.012

1 引言

1.1 垃圾場(chǎng)改造的意義

在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)的同時(shí)，人類產(chǎn)生的垃圾量也在快速增長(zhǎng)。有關(guān)部門預(yù)計(jì)，2020年全球垃圾的將會(huì)達(dá)到20億t，垃圾急劇增長(zhǎng)對(duì)世界環(huán)境是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)[1]。而我國(guó)垃圾的產(chǎn)生也日趨嚴(yán)重，據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2015年城市生活垃圾產(chǎn)生量為1.56億t，其中44%進(jìn)入衛(wèi)生填埋場(chǎng)，29%被簡(jiǎn)易填埋，5%被焚燒處理，2%被堆肥處理，另外20%處于露天堆放或者隨意丟棄、傾倒的狀態(tài)。這些垃圾被隨意丟棄、傾倒及露天堆放的場(chǎng)地，逐漸形成廢棄的垃圾堆放場(chǎng)。在用地極其緊張的城市土地中，廢棄的垃圾堆放場(chǎng)有著極其特殊的社會(huì)地位[2]。

因此，研究垃圾場(chǎng)改造有著重要的意義，希望能對(duì)廢棄的垃圾場(chǎng)改造成為城市景觀公園提供有力的幫助，揚(yáng)州小茅山垃圾處理場(chǎng)的景觀改造是此領(lǐng)域的成功典范，為城市中廢棄的垃圾堆放場(chǎng)土地利用，未來(lái)城市土地合理規(guī)劃，城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用[3]。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑在垃圾場(chǎng)改造中的運(yùn)用

揚(yáng)州小茅山垃圾場(chǎng)上部原先為單層門式鋼架結(jié)構(gòu)，建筑面積約為2萬(wàn)m2，建于1998年，主要建筑物為3間廠房。由于上部結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，加之垃圾場(chǎng)環(huán)境惡劣，環(huán)境腐蝕性強(qiáng)，廠房部分鋼結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重，屋面彩板受侵蝕,局部存在嚴(yán)重漏水情況，原先鋼架截面偏小，結(jié)構(gòu)主體存在嚴(yán)重的歪斜及下擾情況。

根據(jù)總體規(guī)劃要求，原先的垃圾場(chǎng)將改造成揚(yáng)州生態(tài)綠化公園，同時(shí)對(duì)原鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行加固與改造利用，揚(yáng)州花鳥(niǎo)市場(chǎng)將搬遷至此。因此，對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造成了當(dāng)務(wù)之急。有關(guān)部門進(jìn)行積極探索，尋求有效措施，充分利用有限資源，使鋼結(jié)構(gòu)的改造成了最關(guān)鍵的一步。經(jīng)過(guò)專家的充分分析與積極討論，確定了如下鋼結(jié)構(gòu)的利用方案[4]。

2 舊廠房廢棄部件的拆除

針對(duì)舊廠房的改造，相關(guān)專家以及技術(shù)人員提出了大量的指導(dǎo)意見(jiàn)，為工程的順利實(shí)施提供了有力的技術(shù)保障，當(dāng)務(wù)之急是拆除原先廠房屋面系統(tǒng)。原先廠房屋面年久失修，彩鋼板銹蝕嚴(yán)重，貿(mào)然拆除存在嚴(yán)重的安全隱患，因此，在拆除屋面系統(tǒng)時(shí)做了有效的防護(hù)措施，確保了工程安全快速的進(jìn)行。屋面系統(tǒng)拆除后，屋面系統(tǒng)沒(méi)有可靠的側(cè)向連接，鋼架存在隨時(shí)倒塌的情況。

如圖1a所示，鋼架可能隨箭頭方向傾倒或者扭曲。如果鋼架傾倒,會(huì)存在多米諾骨牌效應(yīng)，項(xiàng)目的廢物再利用理念將付之一炬。為了尋求可靠辦法，鋼結(jié)構(gòu)專家提出了有效的安全保障措施。為此，特制了夾具，根據(jù)各榀鋼架距離不同，制作了大量夾具，從鋼梁上口夾住鋼梁，在側(cè)向給鋼梁提供了有效的支撐。支撐后效果如圖1b所示。拆除作業(yè)看似容易，卻存在大量的安全問(wèn)題，經(jīng)過(guò)此措施加固，屋面廢棄系統(tǒng)得到了很快的拆除，為接下來(lái)的工作提供了有力的工期保障。

3 預(yù)埋件在垃圾體基礎(chǔ)中的預(yù)埋

鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件是關(guān)系到上部位置準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵工序，此處垃圾場(chǎng)原先廠房與新建筑體存在搭接或者整體連接，這就對(duì)預(yù)埋件的準(zhǔn)確性有了非常高的要求。垃圾體上的基礎(chǔ)非常難處理，論文只對(duì)鋼結(jié)構(gòu)部分闡述，基礎(chǔ)的處理就關(guān)系到鋼構(gòu)預(yù)埋的位置，由于新舊基礎(chǔ)以及鋼架的不規(guī)則沉降，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的放置產(chǎn)生了很大的影響。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確測(cè)量，原先鋼構(gòu)柱腳的標(biāo)高存在很大的高差，前后位置也有很大的偏差，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋工作異常困難，沒(méi)有可靠的坐標(biāo)作為參考。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的探索與反復(fù)測(cè)量，初步繪制了舊廠房的坐標(biāo)系統(tǒng)，新建坐標(biāo)系統(tǒng)與舊坐標(biāo)統(tǒng)一后，預(yù)埋件放置工作得以順利進(jìn)行。

以舊廠房現(xiàn)場(chǎng)實(shí)量坐標(biāo)為基準(zhǔn)，新建建筑坐標(biāo)系統(tǒng)同舊廠房有效對(duì)接，繪制了完整的新舊布置圖，為預(yù)埋件放置提供了有力的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。最終，新建5榀鋼架與舊廠房部分無(wú)縫對(duì)接，取得了成功，這是各方智慧的結(jié)晶（見(jiàn)圖1c）。

圖1 新建廠房示意圖

4 鋼結(jié)構(gòu)加固措施的合理運(yùn)用

4.1 加固措施的完善

揚(yáng)州垃圾場(chǎng)項(xiàng)目中原先鋼結(jié)構(gòu)廠房截面經(jīng)檢測(cè)單位檢測(cè)，遠(yuǎn)不能滿足方案結(jié)構(gòu)的要求，通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)院數(shù)據(jù)的復(fù)核，對(duì)該廠房結(jié)構(gòu)采取加固措施是一個(gè)較為合理的方案。由于此鋼結(jié)構(gòu)廠房的使用期限已接近其設(shè)計(jì)周期，經(jīng)專家認(rèn)定，此鋼結(jié)構(gòu)需采取的加固方法主要為改變計(jì)算圖形、加大原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面、連接節(jié)點(diǎn)的加固、阻止裂紋開(kāi)展等，施工方法主要有負(fù)荷加固、卸荷加固、從原結(jié)構(gòu)上拆下加固或更新部件進(jìn)行加固。荷載和結(jié)構(gòu)體系的改變與工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)有關(guān)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在鋼結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建工程中涉及的加固改造技術(shù)研究主要集中在加大原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和加強(qiáng)連接強(qiáng)度2個(gè)方面：（1）加大原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面的方式主要有將“工”字形截面加大、翼緣外側(cè)貼焊鋼板，外粘鋼板、碳纖維布加固等；（2）連接節(jié)點(diǎn)的加固方法主要包括貼板加強(qiáng)、粘鋼加固、外包鋼加固、碳纖維布加固等。經(jīng)過(guò)多次討論，確定了最終加固方案，對(duì)工字形截面采用6個(gè)面粘鋼做法。

4.2 關(guān)鍵構(gòu)件加固方案確定

鋼梁節(jié)點(diǎn)加固是此項(xiàng)目加固過(guò)程中的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)院會(huì)同加固相關(guān)專家對(duì)加固措施進(jìn)行了多次論證，最終選定了箱體包裹式加固方案。圓管柱加固采用了箱型加固方法，因原先圓管柱銹蝕嚴(yán)重，不能滿足荷載要求，針對(duì)圓管柱的加固，粘鋼方案可行性不佳。根據(jù)分析，本次加固采用了2個(gè)“C”型折邊型材，包裹原先圓管柱，使原先圓管柱變?yōu)榫匦蜗湫椭筒纳舷驴诠?jié)點(diǎn)與鋼梁、基礎(chǔ)牢固連接，大大提高了鋼柱的強(qiáng)度。

5 廠房整體的矯正

面對(duì)如此大面積加固工程，原結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)大量的改造，房屋整體變形非常大，加之原先不規(guī)則沉降，為保證結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)以及相關(guān)規(guī)范要求，需要逐步矯正已經(jīng)變形的結(jié)構(gòu)主體。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，局部水平位移達(dá)到300mm以上，橫向鋼梁的彎曲更是嚴(yán)重。在經(jīng)過(guò)加固處理后首先進(jìn)行矯正的是支撐系統(tǒng)，通過(guò)大量的支撐系統(tǒng)使主體結(jié)構(gòu)在橫向和豎向均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鋼柱是鋼梁的基礎(chǔ)，鋼柱間的支撐和系桿經(jīng)過(guò)特殊處理后，在現(xiàn)場(chǎng)靈活調(diào)節(jié)，使鋼柱的矯正得到保證。鋼梁的矯正方法較鋼柱而言更為復(fù)雜，在鋼梁要求部位開(kāi)孔，開(kāi)孔后布置水平支撐，水平支撐的布置密度遠(yuǎn)大于一般廠房結(jié)構(gòu)。在中脊和變形最大處設(shè)計(jì)雙系桿，設(shè)置雙系桿的目的是保證結(jié)構(gòu)整體剛度，同時(shí)讓開(kāi)節(jié)點(diǎn)加固位置。

6 新舊廠房搭接處理

在一號(hào)廠房西側(cè)，原先4跨廠房結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，不能滿足結(jié)構(gòu)需要，需拆除重建。原先廠房和新建廠房搭接是非常關(guān)鍵的步驟，搭接不好會(huì)嚴(yán)重影響整體建筑的美觀和協(xié)調(diào)，甚至造成使用功能的缺陷。舊廠房拆除后新基礎(chǔ)要保證與相鄰廠房基礎(chǔ)標(biāo)高相接近，在新基礎(chǔ)放置預(yù)埋件時(shí)特意留長(zhǎng)預(yù)埋件的調(diào)節(jié)空間，這樣就能加大新結(jié)構(gòu)廠房標(biāo)高的調(diào)節(jié)幅度，保證與舊廠房標(biāo)高保持一致。舊結(jié)構(gòu)的不規(guī)則變形對(duì)新、舊結(jié)構(gòu)搭接產(chǎn)生了很大的麻煩，首先要解決的是對(duì)舊結(jié)構(gòu)進(jìn)行矯正處理，矯正后在新舊結(jié)構(gòu)之間設(shè)置支撐系統(tǒng)以及系桿等。

7 結(jié)語(yǔ)

揚(yáng)州廢棄垃圾場(chǎng)的改造項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)建筑在其中發(fā)揮了舉足輕重的作用，為項(xiàng)目的圓滿完成做出了巨大的貢獻(xiàn)，也是相關(guān)類似工程的典范。為將來(lái)類似項(xiàng)目的改造奠定了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。總結(jié)此項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中攻克了很多技術(shù)難關(guān)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)在于創(chuàng)新，鋼結(jié)構(gòu)也秉承創(chuàng)新意識(shí)逐步邁向更高精尖的方向，開(kāi)創(chuàng)美好未來(lái)。

【1】程曉東.城市廢棄垃圾場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究[D].保定：華北電力大學(xué)（河北），2009.

【2】朱能武編著.固體廢物處理與利用[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006.

【3】楊慧芬編.固體廢物處理技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

【4】程江敏,程波,邱鶴,等.鋼結(jié)構(gòu)加固方法研究進(jìn)展[J].鋼結(jié)構(gòu).2012 (11):9-15.

TheApplicationofSteelStructure ReinforcementinRenovationofYangzhouWasteDumps

JI Xue-jun,ZHANG Lin-long
(JiangsuYangzhouConstructionGroupCo.Ltd.,Yangzhou 225009,China)

Aimed at waste dumps,thispapersummarizesthe demolition ofabandoned partsin old factories,analyzesthe application ofsteel structurereinforcementinrenovationofYangzhouwastedumps,andachievesusefulinspirationfortheregenerationofwastedampsinYangzhou andeveninChina.

steelstructure;dumprenovation;ecologicalrestoration

TM746.3

B

1007-9467（2016）10-0027-03

2016-07-20

季學(xué)軍（1967～），男，江蘇揚(yáng)州人，高級(jí)工程師，從事建筑工程施工技術(shù)研究。