某大型设备基础过火后的拆除修复设计

潘青松，李志强，唐云鹏，杨洪瑞

(国家电网有限公司直流建设分公司，北京 100081)

1 工程概况

某工程重达400 t大型设备基础的上部分为并行的3个条形基础，下部分为共用大板基础，该基础两侧为油池坑，如图1所示。2018年该设备因故，其中近100t油流出着火，造成基础过火， 1#～6#共6组基础受灾。为了解该基础过火损伤情况，该设备管理部门委托检测单位进行了混凝土灾后检测。

图1 大型设备基础平面和剖面图

2 检测内容、结果及建议

根据灾后状况及相关规范、规定，检测单位进行了过火后结构损伤情况调查，调查了该基础混凝土表面色泽、锤击反应、混凝土剥落、露筋等情况，并采用回弹法、钻芯法抽样检测混凝土强度。

2.1 混凝土基础损伤检测

基础损伤探测情况，见表1。

表1 设备基础损伤检测情况

火灾对设备基础造成的损伤主要是: 部分混凝土构件锤击声音发闷、有锤痕，颜色发白，部分混凝土颜色发黄，存在混凝土剥落、钢筋外露的情况。根据《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS 252∶2009)，依据构件烧灼损伤、变形、开裂，火灾后构件初步鉴定评级可分为4类(火灾后结构构件损伤状态不评Ⅰ级)，其中，状态Ⅲ为中度烧灼，尚未破坏，显著影响结构材料或结构性能，明显变形或开裂,对结构安全性或正常使用性产生不利影响，应采取加固或局部更换措施。

2.2 混凝土强度检测

按照《混凝土结构现场检测技术标准》(GB/T 50784-2013)，在火灾受影响较严重区域混凝土基础上用钻芯法取样，测试混凝土的强度检测结果见表2。

表2 设备基础混凝土强度检测情况

检测结果表明，受检区域换流变基础混凝土强度比较原设计混凝土强等级度C30均有不同程度的降低。

2.3 修复建议

按照《混凝土结构现场检测技术标准》(GB/T 50784-2013),在火灾受影响严重区域的基础用钻芯法取样,根据检测结果,受检区域换流变基础混凝土强度推定值为19.1 MPa,评定混凝土强度等级为C15 ,低于原设计混凝土强等级度C30要求。建议对该设备基础上部分条形混凝土凿除并重新浇筑，对基础下部大板基础侧壁混凝土疏松部分凿除,进行补强修复。

3 拆除修复设计

3.1 上部条形基础的拆除设计

从图1中得知，该设备基础上部3个条形基础尺寸(mm)分别为：12 200×700×1 200、12 200×1 150×1 200、12 200×700×1 200。共6组，拆除混凝土方量为224 m3,拆除工作量较大，采用一般的人工凿除，存在工期较长、易扬尘、建筑垃圾外运困难、资源投入多不经济等不利因素，设计通过金刚石绳锯机械割除0m以上的条形基础，切割完成后将其吊运出场，如图2所示。

图2 上部条形基础切割示意图

金刚石绳锯机械割除钢筋混凝土是利用镶有金刚石绳锯对准混凝土构件需要拆除的部分不断重复切割，利用金刚石超高的强度将钢筋混凝土切断，直至该部位切透为止。与此同时采用水冷却，即是切割设备降温需要又是防尘、降低噪声的得力措施，是较经济较环保的无损切割技术[1-3]。

3.2 上部条形基础的修复设计

该条形基础配筋依然采用与一期相同的配筋，钢筋笼的横竖主筋为C14@200，设计采用C35混凝土浇筑，比原混凝土等级提高一级。

3.2.1 条形基础主钢筋网的修复

由于上部条形基础已割除，竖向主筋无受力连接点，设计采用植筋方式，横竖向主筋依然采用一期C14@200，根据《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2013)规范，竖向钢筋植筋的基本锚固深度ls计算公式为：

ls=0.2αsptdfy/fbd

(1)

式中:αspt为为防止混凝土劈裂引用的计算系数，按规范表取值；d为植筋公称直径,mm；fy为普通钢筋的抗拉强度设计值,N/mm2；fbd为植筋用胶黏剂的黏结抗剪强度设计值,N/mm2，按规范表取值；经计算，ls为438.26 mm，设计取值为500 mm。

初步设计钢筋形式为“П”，由于该门字型钢筋左右两边竖向钢筋要同时植筋，水平度和精确度要求较高，施工困难，所以优化为用长度为800 mm的C14直钢筋进行植筋，采用门字型钢筋与该钢筋搭接或焊接的形式，既可满足搭接长度要求，又可以灵活调整搭接位置，提高竖向钢筋垂直面的定位精度，如图3和图4所示。

图3 上部条形基础配筋图

图4 植筋示意图

3.2.2 新旧混凝土结合面设计

新浇筑条形基础下表面和原大板基础上表面存在新旧混凝土结合问题，除原大板基础上表面要凿毛外，设计采用锚筋来增大新旧混凝土结合的咬合，另要求该批锚固钢筋要进行除锈处理，以此增加钢筋抗拔时的摩擦力。设计采用C12@300带肋钢筋进行植筋，采用梅花形布置方式，根据《混凝土结构工程无机材料后锚固技术规程》(JGJ/T 271-2012)要求，设计锚筋总长度为600 mm，锚固深度为240 mm，如图5所示。

图5 结合面植筋示意图

3.3 大板基础侧面修复

对于结构损伤不大的构件，一般的补强方法用灌浆料修复[4-6]，该设备基础0 m以下主要存在部分钢筋外露的问题，设计将原有结构中的缺陷混凝士剔除,消除表面油污,钢筋复位并除锈，支模后采用CGM高强混凝土灌浆料浇筑，CGM高强混凝土灌浆料具有良好的流动性、微膨胀性、早强、高强性、抗油渗性和耐久性强、在施工方面具有质量可靠，降低成本，缩短工期和使用方便等特点，广泛应用于各类灌浆工程及结构加固中[7-10]，以此来修复大板基础侧面局部缺陷。

考虑到该设备基础使用环境为夏季高温、冬季严寒及地下水为碱性等特点，又因大板基础侧边表面为过火面，结合聚合物改性砂浆有收缩性小、强度高、耐腐蚀性强及耐久性稳定等特点[11-14]，设计在其进行局部缺陷修补完后，0 m以下基础表面涂300 mm厚Ⅰ级聚合物改性水泥砂浆，作为整个大板侧边表面基础补强和防护措施。

4 修复施工顺序及施工注意事项

4.1 修复施工顺序

(1)上部条形基础割除施工。

(2)结合面植筋及钢筋网施工。

(3)上部条形基础浇筑施工。

(4)下部大板基础缺陷修复施工。

(5)下部大板基础侧面补强施工。

4.2 施工注意事项

(1)金刚石绳锯割除基础时，绳据定位措施要到位，确保其定位准确，保证切割面水平。

(2)采用植筋锚固时,若发现锚固部位的原构件混凝士有局部缺陷,请及时与设计院沟通,对缺陷混凝土进行补强处理后再植筋。

(3)上部条形基础混凝土浇筑应按照大体积混凝土浇筑的质量管控措施来确保其质量。

(4)在灌浆料和水泥砂浆施工前，应对混凝土表面进行凿毛、清理、修补,除去表层浮浆、油污等杂质，清除酥松混凝土,直至完全露出混凝土结构新面,当原构件钢筋有锈蚀现象时应对外露的钢筋进行除锈处理。

5 结束语

本文对于大体积混凝土的拆除提出了用绳锯切割的设计方法，经济快捷；对于新旧混凝土结合提出了大面积植筋的设计，一是提高钢筋修复定位的精确性，二是增加了结合面的咬合力；对于过火混凝土表面缺陷的修复提出了局部和整体相结合的修复设计，有效对基础强度进行了补强。

目前该设备基础已投入使用，设备运行状况良好。