某大型設備基礎過火后的拆除修復設計

潘青松，李志強，唐云鵬，楊洪瑞

(國家電網有限公司直流建設分公司，北京 100081)

1 工程概況

某工程重達400 t大型設備基礎的上部分為并行的3個條形基礎，下部分為共用大板基礎，該基礎兩側為油池坑，如圖1所示。2018年該設備因故，其中近100t油流出著火，造成基礎過火， 1#～6#共6組基礎受災。為了解該基礎過火損傷情況，該設備管理部門委托檢測單位進行了混凝土災后檢測。

圖1 大型設備基礎平面和剖面圖

2 檢測內容、結果及建議

根據災后狀況及相關規范、規定，檢測單位進行了過火后結構損傷情況調查，調查了該基礎混凝土表面色澤、錘擊反應、混凝土剝落、露筋等情況，并采用回彈法、鉆芯法抽樣檢測混凝土強度。

2.1 混凝土基礎損傷檢測

基礎損傷探測情況，見表1。

表1 設備基礎損傷檢測情況

火災對設備基礎造成的損傷主要是: 部分混凝土構件錘擊聲音發悶、有錘痕，顏色發白，部分混凝土顏色發黃，存在混凝土剝落、鋼筋外露的情況。根據《火災后建筑結構鑒定標準》(CECS 252∶2009)，依據構件燒灼損傷、變形、開裂，火災后構件初步鑒定評級可分為4類(火災后結構構件損傷狀態不評Ⅰ級)，其中，狀態Ⅲ為中度燒灼，尚未破壞，顯著影響結構材料或結構性能，明顯變形或開裂,對結構安全性或正常使用性產生不利影響，應采取加固或局部更換措施。

2.2 混凝土強度檢測

按照《混凝土結構現場檢測技術標準》(GB/T 50784-2013)，在火災受影響較嚴重區域混凝土基礎上用鉆芯法取樣，測試混凝土的強度檢測結果見表2。

表2 設備基礎混凝土強度檢測情況

檢測結果表明，受檢區域換流變基礎混凝土強度比較原設計混凝土強等級度C30均有不同程度的降低。

2.3 修復建議

按照《混凝土結構現場檢測技術標準》(GB/T 50784-2013),在火災受影響嚴重區域的基礎用鉆芯法取樣,根據檢測結果,受檢區域換流變基礎混凝土強度推定值為19.1 MPa,評定混凝土強度等級為C15 ,低于原設計混凝土強等級度C30要求。建議對該設備基礎上部分條形混凝土鑿除并重新澆筑，對基礎下部大板基礎側壁混凝土疏松部分鑿除,進行補強修復。

3 拆除修復設計

3.1 上部條形基礎的拆除設計

從圖1中得知，該設備基礎上部3個條形基礎尺寸(mm)分別為：12 200×700×1 200、12 200×1 150×1 200、12 200×700×1 200。共6組，拆除混凝土方量為224 m3,拆除工作量較大，采用一般的人工鑿除，存在工期較長、易揚塵、建筑垃圾外運困難、資源投入多不經濟等不利因素，設計通過金剛石繩鋸機械割除0m以上的條形基礎，切割完成后將其吊運出場，如圖2所示。

圖2 上部條形基礎切割示意圖

金剛石繩鋸機械割除鋼筋混凝土是利用鑲有金剛石繩鋸對準混凝土構件需要拆除的部分不斷重復切割，利用金剛石超高的強度將鋼筋混凝土切斷，直至該部位切透為止。與此同時采用水冷卻，即是切割設備降溫需要又是防塵、降低噪聲的得力措施，是較經濟較環保的無損切割技術[1-3]。

3.2 上部條形基礎的修復設計

該條形基礎配筋依然采用與一期相同的配筋，鋼筋籠的橫豎主筋為C14@200，設計采用C35混凝土澆筑，比原混凝土等級提高一級。

3.2.1 條形基礎主鋼筋網的修復

由于上部條形基礎已割除，豎向主筋無受力連接點，設計采用植筋方式，橫豎向主筋依然采用一期C14@200，根據《混凝土結構加固設計規范》(GB 50367-2013)規范，豎向鋼筋植筋的基本錨固深度ls計算公式為：

ls=0.2αsptdfy/fbd

(1)

式中:αspt為為防止混凝土劈裂引用的計算系數，按規范表取值；d為植筋公稱直徑,mm；fy為普通鋼筋的抗拉強度設計值,N/mm2；fbd為植筋用膠黏劑的黏結抗剪強度設計值,N/mm2，按規范表取值；經計算，ls為438.26 mm，設計取值為500 mm。

初步設計鋼筋形式為“П”，由于該門字型鋼筋左右兩邊豎向鋼筋要同時植筋，水平度和精確度要求較高，施工困難，所以優化為用長度為800 mm的C14直鋼筋進行植筋，采用門字型鋼筋與該鋼筋搭接或焊接的形式，既可滿足搭接長度要求，又可以靈活調整搭接位置，提高豎向鋼筋垂直面的定位精度，如圖3和圖4所示。

圖3 上部條形基礎配筋圖

圖4 植筋示意圖

3.2.2 新舊混凝土結合面設計

新澆筑條形基礎下表面和原大板基礎上表面存在新舊混凝土結合問題，除原大板基礎上表面要鑿毛外，設計采用錨筋來增大新舊混凝土結合的咬合，另要求該批錨固鋼筋要進行除銹處理，以此增加鋼筋抗拔時的摩擦力。設計采用C12@300帶肋鋼筋進行植筋，采用梅花形布置方式，根據《混凝土結構工程無機材料后錨固技術規程》(JGJ/T 271-2012)要求，設計錨筋總長度為600 mm，錨固深度為240 mm，如圖5所示。

圖5 結合面植筋示意圖

3.3 大板基礎側面修復

對于結構損傷不大的構件，一般的補強方法用灌漿料修復[4-6]，該設備基礎0 m以下主要存在部分鋼筋外露的問題，設計將原有結構中的缺陷混凝士剔除,消除表面油污,鋼筋復位并除銹，支模后采用CGM高強混凝土灌漿料澆筑，CGM高強混凝土灌漿料具有良好的流動性、微膨脹性、早強、高強性、抗油滲性和耐久性強、在施工方面具有質量可靠，降低成本，縮短工期和使用方便等特點，廣泛應用于各類灌漿工程及結構加固中[7-10]，以此來修復大板基礎側面局部缺陷。

考慮到該設備基礎使用環境為夏季高溫、冬季嚴寒及地下水為堿性等特點，又因大板基礎側邊表面為過火面，結合聚合物改性砂漿有收縮性小、強度高、耐腐蝕性強及耐久性穩定等特點[11-14]，設計在其進行局部缺陷修補完后，0 m以下基礎表面涂300 mm厚Ⅰ級聚合物改性水泥砂漿，作為整個大板側邊表面基礎補強和防護措施。

4 修復施工順序及施工注意事項

4.1 修復施工順序

(1)上部條形基礎割除施工。

(2)結合面植筋及鋼筋網施工。

(3)上部條形基礎澆筑施工。

(4)下部大板基礎缺陷修復施工。

(5)下部大板基礎側面補強施工。

4.2 施工注意事項

(1)金剛石繩鋸割除基礎時，繩據定位措施要到位，確保其定位準確，保證切割面水平。

(2)采用植筋錨固時,若發現錨固部位的原構件混凝士有局部缺陷,請及時與設計院溝通,對缺陷混凝土進行補強處理后再植筋。

(3)上部條形基礎混凝土澆筑應按照大體積混凝土澆筑的質量管控措施來確保其質量。

(4)在灌漿料和水泥砂漿施工前，應對混凝土表面進行鑿毛、清理、修補,除去表層浮漿、油污等雜質，清除酥松混凝土,直至完全露出混凝土結構新面,當原構件鋼筋有銹蝕現象時應對外露的鋼筋進行除銹處理。

5 結束語

本文對于大體積混凝土的拆除提出了用繩鋸切割的設計方法，經濟快捷；對于新舊混凝土結合提出了大面積植筋的設計，一是提高鋼筋修復定位的精確性，二是增加了結合面的咬合力；對于過火混凝土表面缺陷的修復提出了局部和整體相結合的修復設計，有效對基礎強度進行了補強。

目前該設備基礎已投入使用，設備運行狀況良好。