某工厂车间工艺改造结构加固设计

欧阳红星

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

某工厂车间工艺改造结构加固设计

欧阳红星

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

以某工厂车间工艺改造为例，结合新增车间地下要避开现有基础，地上要避开各专业管道的要求，对该工厂车间工艺改造结构加固方案进行了分析，并对钢柱布置、基础布置、地基处理措施作了阐述，以满足车间的使用功能。

车间，改造，结构，基础，钢柱

1 工程概况

需改造的工厂建于2011年，主体结构为单层钢结构厂房，局部含钢框架平台。部分区域采用桩基础，部分区域采用天然基础。地处6度设防区，基本地震加速度0.05g，地震分组为第一组，Ⅱ类场地。车间工艺改造在现有厂房内的预留区域进行，在预留区域新建两层钢结构框架车间，墙面及屋面采用轻质材料彩钢板，详见图1，图2。

业主要求改造工程中，生产不能中断，现有车间内的设备和管线基本都是要保留且不能移动。施工现场场地小，限制条件多，施工难度大，工期短，改造方案除了满足工艺及相关专业的功能要求，还要结合施工现场实际考虑施工的方便和可行性，给结构工程师提出了较高的要求。

2 钢柱布置

新建操作平台采用钢框架结构，首先要确定的就是框架柱的柱网。图3是车间改造前的现场效果图。

根据使用的要求，柱应尽量靠近现有厂房墙边，留出足够多的人行通道，但又不能碰现有管线。

图4为新增框架横向剖面图，采用1层框架柱靠近墙边设置，留出人行通道，同时根据现有管线的标高，将2层柱缩进800 mm，避开了现有管线，保证工厂的正常生产。

图5是2层钢柱缩进作法，为了增加钢柱GZ-2的柱脚刚度，腹板采用插板形式，并在垂直框架梁方向设置次梁，次梁与主框架梁采用刚接连接，传递GZ-2此方向的柱底弯矩。

3 基础布置

除了地上的限制条件，柱网布置还要考虑避开现有厂房的基础；厂房局部区域设有agv(自动导引运输车)通道，该通道地坪内埋设有自动导引装置，地坪绝对不能破坏，故此区域的新增柱基础的基坑尺寸一定要重点考虑。新增钢框架荷载轻，采用同厂房一样的天然基础。图6为局部基础平面图，agv通道附近的基础采用条形基础TJ-1，减小基础宽度，基础边缘距轴线2 200 mm，agv通道边缘距轴线是3 200 mm，条基边缘距agv通道边缘1 000 mm，尽可能的留出了施工空间。

钢柱定位根据基础尺寸确定，最大的独立基础宽2 200 mm，考虑垫层尺寸100 mm及与现有基础梁空隙100 mm，钢柱定位尺寸取距现有墙内边缘(1 100+100+100)1 300 mm，详见图7。图7中的钢柱GZ-1，由于其位置正好位于现有厂房基础处，没有新增基础的空间。采用托梁TL-1将GZ-1托起，并将GZ-1柱脚设成铰接，释放GZ-1对TL-1的弯矩并减小TL-1的构造尺寸。而TL-1则支撑在现有厂房基础空隙间的基础DJ-1，DJ-2，DJ-3。

4 地基处理

由于是改造工程，现有厂房已经竣工并使用，施工现场受限制的条件多，尤其是地下的实际情况，只有在施工时才会揭露，设计方案可能会根据实际情况并考虑施工方便进行调整。根据地质报告中持力层的标高，现有厂房基础基底标高-2.6 m，设计新增车间基础也采用相同的持力层和埋深。但当基坑开挖到-1.5 m时，施工单位反映，基础施工场地狭小，地下回填土全是杂填塘渣，密实性小，孔隙率很大，粘结性很差，基础埋深-2.6 m,不适合放坡开挖要求，施工安全没有保证，施工质量和工期亦不能保证，基坑现场开挖图见图8。

有两种方案可以解决问题，一是按原设计方案，用钢板桩支护，基础标高仍为-2.6 m；二是减小基础埋深，改良基底回填土土质，提高回填土的承载力和变形能力，方便施工以保证工程的施工安全、质量和进度。由于新增车间采用的是自重轻的钢结构材料，荷载对地基承载力和变形的要求相对较小，考虑到现场出现的实际施工困难，调整了原设计方案，最终采用了注浆加固改良基底回填土的方案，将基底标高抬高到-1.5 m，解决了施工问题，同时也比较经济。

注浆加固具体要求如下。

4.1 技术要求

1)注浆时基坑内不能有水，必须抽干基坑内地下积水。

2)注浆孔间距在垂直坑范围内每米1个并应能使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。

3)注浆深度必须到达老土层，注浆厚度控制在80 cm以上，结合设计图及地质资料。

4)浆液的初凝时间为20 min；浆液注入率为20%。

5)低压注浆，注浆压力选用0.2 MPa～0.5 MPa。

6)浆液用425号普通硅酸盐水泥调制，水灰比1.0(掺入水泥重量1/2的粉煤灰)。

4.2 施工要求

1)基坑内注浆场地应该预先平整，在适当的位置挖集水坑抽去地下水。

2)用花管注浆法施工：注浆设备就位，用振动法将(孔径为50 mm,长度为1 m)花管置入土层中，适时的拔动花管以保证注浆饱满密实。

3)注浆用水不得采用pH值小于4的酸性水和工业废水。

4)浆体应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始压注，并应在注浆过程中不停缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液初凝时间。

5)注浆操作应按跳孔间隔方式进行，先外围后中间。

6)注浆工程完工后应对加固地层进行(密实度)触探检测，检验点为注浆孔的2%，合格率在80%以上。

5 结语

改造工程对于结构工程师的要求比较高，设计和施工会受很多条件的限制。设计前应该结合图纸了解工程实际情况，并现场踏勘，了解现场设备、管线及结构构件情况，了解业主的意图，有的放矢，解决难题，确定改造方案。改造加固方案不仅要满足功能要求，还应结合现场实际考虑施工的可行性；充分扩展和变换加固思路，绕过难点，变直接为间接，找到安全、可行、施工简单的方案。

[1] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[4] GB 50367—2006，混凝土结构加固设计规范[S].

Structure reinforcing design of a factory workshop technology alteration

Ouyang Hongxing

(ChinaUnitedEngineeringCorporation，Hangzhou310052，China)

Taking the factory workshop process transformation as an example, combining with the requirements of new workshop underground to avoid the existing foundation, over ground to avoid each professional pipeline, analyzed the reinforcement schemes of this engineering workshop process modification structure, and elaborated the steel column layout, foundation layout, foundation treatment measures, in order to meet the use function of workshop.

workshop, transformation, structure, foundation, steel column

2015-01-03

欧阳红星(1974- )，男，高级工程师，一级注册结构工程师

1009-6825(2015)08-0044-02

TU318

A