浅析在老旧的排架结构厂房内施工深基坑的新方法

文/朱守见 中煤大屯建筑安装工程公司 江苏徐州 221611

浅析在老旧的排架结构厂房内施工深基坑的新方法

文/朱守见 中煤大屯建筑安装工程公司 江苏徐州 221611

针对大量老旧的排架结构厂房内部生产设备需要升级改造的情况，本文以一个真实案例论述了利用钢管桩加固技术在老旧排架结构厂房内施工深基坑的新方法

深基坑；老旧排架结构厂房；厂房加固；施工方法创新

上世纪70-80年代，国家建设了很多钢筋混凝土排架结构的厂房，历经30多年的风雨，这些厂房大多都已破旧不堪，但是主体结构尚好，还可以继续使用。在工业建筑中，排架结构厂房是最普遍采用的一种结构形式，主要用于冶金、机械、化工、纺织等工业厂房。这类厂房一般设有较重的机械和设备，产品较重且轮廓尺寸较大，大型设备可以直接安装在地面上，便于产品的加工和运输。这种厂房便于定型设计、构配件的标准化、通用化、生产工业化、施工机械化。由屋架(或屋面梁)、柱、独立基础等构件组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。该种厂房的独立基础若发生变形、位移及破坏会对厂房的主体结构产生很大的影响。

中煤大屯公司煤电公司建成已有30多年历史，现存为数众多的排架结构工业厂房，这些厂房虽然一直还在使用但其中安装的设备早就不适应现代技术发展的要求，需要大量升级改造。在设备升级改造的过程中，需要破除原来的旧设备基础，重新施工新设备基础，而现在大多数的设备基础远远深于厂房的独立基础，施工深于独立基础深基坑时候，深基坑对老旧厂房的影响非常大，通常情况下施工单位采用混凝土搅拌桩或地下连续墙或钢板桩等方法对基坑进行支护，因为是在厂房内改造施工，厂房内空间有限，一般设备基础定位都离独立基础较近，基坑边打桩支护费用较高，用过的桩受力后很难重复利用，且为被动支护，基坑位移变形大，支护效果不好。这样做往往会出现投资增加较多，工期较长，需要场地较多，对车间其它生产区域影响较大等弊端，如何能快速、高效、安全的施工成为摆在施工技术人员面前的难题。

本人在国有企业建安公司从事多年工民建改造施工工作，经过多年的探索摸索，总结出一套利用钢管桩加固技术在老旧排架结构厂房内施工深基坑的方法，能很好的解决深基坑施工对厂房独立基础的影响，且施工费用低，施工时间短、安全指数高，现以一个已完成的工程案例，做详细说明。

因国家能源结构调整，以煤炭为主营业务的中煤大屯公司经济效益大幅下滑，如何在生产建设中降低成本增加效益成为基本建设领域重要的探讨课题。在中煤集团一国有机械厂铸造车间内施工一深基坑，该铸造车间为排架结构，独立基础，基础下无桩、无毛石垫层，基础底标高在-1.3米，埋深很浅。该车间建成已大约35年，但一直在正常使用中，因为当时的设计规范标准不高，车间墙体为粉煤灰砖砌筑，无粉刷层、墙体没有构造柱和圈梁。车间上有15吨行车运行。新建的设备基础底标高多在-2.1米至-4.7米，距离厂房独立基础0.1米，基坑开挖对厂房独立基础影响非常大，极易引起厂房下沉开裂。按照常规的施工方法，应该沿基坑四周满打混凝土搅拌桩或施工地下连续，这样做施工费用很大，且现场没有那么多施工空间。

本人经过综合分析研究，发现要安全、顺利地完成这项目工程，所选用的施工方案必须满足以下要求：

1、施工必须占用空间小，且支护结构在平面位置不能占用空间。这样混凝土搅拌桩和地下连续墙等支护措施不能用了。

2、施工费用不能太高。因为现在国家经济结构调整，煤炭企业经济压力巨大，不能再给企业雪上加霜了。

3、不能使用大型机械。因为是在厂房内施工，因层高限制，大型钻探和打桩设备不能使用。

4、工期不能太长。因为车间一般都有生产任务，不能因为施工耽误生产。

综合以上几点，本人决定改变常规被动防御措施,将常规的深基坑施工中的被动防御改为主动提前防御，深基坑施工影响范围内的独立基础提前进行加固，保证深基坑施工过程中厂房的结构安全和人员安全。

主要施工措施主要包括以下步骤：

1、首先破除原地面混凝土，开挖土方，直到露出独立基础，清理干净后，在基础表面定位放线。

2、每个独立基础打入4根200的钢管桩，在基础表面放线后，用工程钻钻取4个φ230的孔穿过基础，再在孔边钻6个φ25深度500的孔，植入HRB400钢筋，将压桩支架与这6根钢筋焊接。

3、由于受压桩支架的限制，每节桩的桩长设计为1.5米。

4、将首节钢管桩放入孔内，用水平尺矫正垂直度，通过油压千金顶和和油泵等液压系统将桩逐节压入，桩的连接方法采用焊接连接。

5、将每个桩加压到设计承载力时候，停止加压，然后用一台油泵给四根桩同时加压，使基础和上部结构抬升5MM，这样新加的钢管桩就替代了原有的独立基础承重。

6、用宽100，厚度30的钢板将植入的钢筋和钢管桩焊接，然后拆除液压传力系统。

7、桩的封闭：将钢管桩内灌入混凝土浆料，提高钢管桩的稳定性，浆料灌注完成后。用一块钢板封堵桩顶，桩顶预留二次灌浆孔，待桩内浆料收缩完成后用高强度材料二次封堵。最后，用混凝土将独立基础恢复原样。

经过详细的计算分析，本文设计的加固方案切实可行，加固后的钢筋混凝土独立基础不仅保证了后续施工中厂房的安全，也为后续施工创造了施工空间。该方案具有经济、适用、施工方法简单，对原来独立混凝土基础扰动下等特点，目前该工程已全部完成，深基坑防护达到了预期的目的。

该深基坑施工的特点是将常规的深基坑施工中的被动防御改为主动提前防御，确保了施工改造施工过程中厂房的结构安全和人员安全。这种深基坑施工措施的成功运用，为其它大量的同类厂房内设备基础改造施工提供了成功的防护范例。中煤大屯公司现存大量的老旧工业厂房，该技术的实施应用为这些老旧厂房改造升级重新利用创造了宝贵的借鉴经验。

[1]GB50367-2006《混凝土结构加固技术规范》.

[2]GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》.

[3]GB20010-2002《混凝土结构设计规范》.

[4]周威、郑文忠.《无粘性预应力混凝土楼盖封洞于开洞设计》工业建筑，2005,35（4）：10-14.