李永強(qiáng)

摘要：為了滿足冶煉企業(yè)發(fā)展的需要，原有廠房須增加一些大型設(shè)備、工業(yè)爐窯等，這時(shí)需要拔除一些柱子，利用擴(kuò)大柱網(wǎng)的辦法滿足生產(chǎn)工藝布置要求，稱為托梁換柱。文章介紹了排架廠房托梁換柱改造的設(shè)計(jì)和施工過程，總結(jié)出托梁換柱改造成功的關(guān)鍵是保證頂升過程中屋架和千斤頂?shù)姆€(wěn)定、保證大跨度托梁與原有構(gòu)件的剛性連接。

關(guān)鍵詞：排架廠房；托梁換柱改造技術(shù)；廠房改造；大跨度托梁；原有構(gòu)件 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU746 文章編號：1009-2374（2016）03-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.017

1 工程概況

金川集團(tuán)公司銅冶煉廠轉(zhuǎn)爐吹煉廠房于1964年建成，主要結(jié)構(gòu)為大型屋面板、鋼結(jié)構(gòu)組合屋架、預(yù)制鋼筋混凝土排架柱。該主廠房跨度為24m，柱距為6m，柱頂標(biāo)高為20.8m，軌頂標(biāo)高18m。改造前廠房內(nèi)布置有4臺50t臥式轉(zhuǎn)爐、2臺100t陽極精煉爐、5臺50t橋式吊車，年處理有色金屬10萬噸。21世紀(jì)初，集團(tuán)公司決定對現(xiàn)有吹煉設(shè)備進(jìn)行挖潛優(yōu)化綜合改造，其中需要新建一臺110t臥式轉(zhuǎn)爐。根據(jù)工藝布置要拔掉列⑥軸線的一根鋼筋混凝土排架柱，為轉(zhuǎn)爐煙氣出口和余熱鍋爐騰出空間。廠房平、剖面示意見圖1、圖2：

原工藝設(shè)計(jì)單位建議對⑥軸線屋架卸荷后進(jìn)行拔柱施工，即先拆除⑥軸線屋架兩邊屋面板，然后進(jìn)行托梁拔柱。該方案工期長，需要系統(tǒng)停產(chǎn)時(shí)間達(dá)25天，施工費(fèi)用也高，不滿足生產(chǎn)要求。筆者有幸被指定優(yōu)化施工方案，參加了該項(xiàng)目的全過程，將施工時(shí)間控制在系統(tǒng)檢修工期10天之內(nèi)，圓滿地完成了工作。

2 施工方案

2.1 方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)方案時(shí)考慮以下四點(diǎn)：（1）保證施工中結(jié)構(gòu)體系的安全與穩(wěn)定；（2）保證施工中體系處于靜力受力狀態(tài)；（3）保證施工完畢結(jié)構(gòu)處于原設(shè)計(jì)要求的受力狀態(tài)；（4）操作盡可能簡便，不能影響生產(chǎn)。

原設(shè)想在吊車大梁頂部固定臨時(shí)小鋼柱，鋼柱頂架設(shè)千斤頂來頂升屋蓋系統(tǒng)，由于停產(chǎn)期間吊車本體也需要檢修，考慮到該廠房柱體截面較大（1900mm×900mm），故最終采用千斤頂頂升屋蓋分段截柱法施工，即拆除吊車梁后，在被抽柱牛腿上架設(shè)臨時(shí)小鋼柱，小鋼柱頂架設(shè)千斤頂，屋蓋頂升后，截去被抽上柱，架設(shè)鋼桁架，落下屋蓋，再拔除下柱和基礎(chǔ)。

臨時(shí)小鋼柱頂部做成臺階式，臺階上放千斤頂。二階小柱直伸至屋架下20mm左右，兩側(cè)設(shè)有8槽鋼拉桿，與兩側(cè)廠房柱拉接，保證小鋼柱的側(cè)向穩(wěn)定。屋架端部焊Φ6鋼筋，一頭砸尖，引伸到掛在臨時(shí)小鋼柱兩側(cè)的鋼板尺上，屋蓋起降高度可直接讀數(shù)。

根據(jù)計(jì)算可選用QY50型液壓千斤頂（準(zhǔn)備2臺，其中1臺備用），頂升力為50t。

2.2 對原廠房結(jié)構(gòu)件進(jìn)行可靠性鑒定

該廠房已使用40余年，在改造擴(kuò)建前進(jìn)行可靠性鑒定是完全有必要的。經(jīng)檢測鑒定認(rèn)為廠房所有相關(guān)構(gòu)件聯(lián)結(jié)牢固，可靠性為b級，可以滿足由千斤頂頂升屋蓋系統(tǒng)的托梁拔柱要求。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)委托西安建筑科技大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院完成，設(shè)計(jì)內(nèi)容為12m跨托架支撐屋架、12m跨吊車梁、臨時(shí)小鋼柱和⑤、⑦柱體側(cè)面的預(yù)埋鐵件。其中12m跨托架為型鋼組合鋼桁架，具體幾何尺寸和內(nèi)力分布分別見圖4、圖5；12m跨吊車梁采用Q345-B鋼，由于受原廠房軌頂標(biāo)高和⑤、⑦柱牛腿頂標(biāo)高限制，吊車梁設(shè)計(jì)為變截面形式，梁端高度為1206mm，梁中高度為1526mm；臨時(shí)小鋼柱采用Q235-A鋼，對柱頂和柱腳均加肋板加強(qiáng)；所有預(yù)埋鐵件與原混凝土構(gòu)件為剛性連結(jié)，采用植筋技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

4 施工步驟

4.1 準(zhǔn)備工作

（1）加工制作鋼構(gòu)件。嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)要求和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205-2001）要求，尤其是吊車梁的加工必須采用自動焊接設(shè)備，且焊縫須經(jīng)過超聲波或磁粉探傷檢測滿足二級要求；（2）提前拆除廠房與被拔柱體相連的外圍護(hù)墻板和預(yù)制混凝土墻檁等附屬構(gòu)件；（3）準(zhǔn)備兩臺50t千斤頂，并經(jīng)過試驗(yàn)檢定，準(zhǔn)備若干塊20mm厚鋼墊板和斜鐵。

4.2 植筋工作

4.2.1 植筋劑的選用。通過對比中國建筑研究院對YJS-1結(jié)構(gòu)膠和HY150植筋膠的試驗(yàn)報(bào)告，認(rèn)為HY150植筋膠其兩組分在工廠計(jì)量配制，固定包裝，在現(xiàn)場通過配套的混合器使之能夠均勻混合，影響質(zhì)量的因素較少，質(zhì)量可靠；使用TE75電錘、TEY32/57鉆頭鉆孔，孔壁較為粗糙，有利于植筋錨固且在鉆孔時(shí)不會傷及鋼筋，對原結(jié)構(gòu)基本無破壞；在室外溫度20℃時(shí)只需要45分鐘即可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，能大大地縮短工期。本項(xiàng)目中選用HY150植筋膠作為預(yù)埋鐵件的植筋劑。

4.2.2 結(jié)合該工程的具體特點(diǎn)，制定了以下植筋施工工藝：（1）測量放線，按設(shè)計(jì)要求確定螺栓位置；（2）用TE75電錘、TEY32/57鉆頭鉆Φ32mm孔，孔深450±2mm，不得傷及原有鋼筋；（3）用Φ28mm毛刷清除孔內(nèi)混凝土粉末，并用氣泵吹掃，保證孔內(nèi)清潔；（4）用MD2000注射器從孔底開始向外灌注HY150植筋膠（第一次打出的10cm不用），注膠量不少于孔深3/4；（5）對預(yù)埋螺栓做好插入深度控制標(biāo)記；（6）注膠后應(yīng)按同一方向緩緩旋入螺栓，最后擠出部分植筋膠，按深度標(biāo)記檢查植筋的深度；（7）植筋膠未固化前不得觸動預(yù)埋螺栓；（8）植筋膠固化后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后安裝預(yù)埋鐵件并焊接。

4.3 停產(chǎn)施工

4.3.1 等到生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)檢修時(shí)將吊車開離被拆柱兩側(cè)兩跨以外，并在兩跨外安裝止車器，以防吊車發(fā)生意外。

4.3.2 對屋架下弦受力點(diǎn)用型鋼進(jìn)行加固。

4.3.3 拆除B列⑥軸線柱兩側(cè)跨內(nèi)吊車軌道。

4.3.4 拆除B列⑥軸線柱兩側(cè)跨內(nèi)預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁，并及時(shí)運(yùn)離；清理該柱牛腿頂面。

4.3.5 架立臨時(shí)小鋼柱，安裝千斤頂、標(biāo)尺、拉桿等。小鋼柱要保證垂直，底部要用鋼板墊平墊穩(wěn)，與被抽柱牛腿預(yù)埋體焊牢；千斤頂?shù)撞克闹苡肔30角鋼焊在小鋼柱上卡住千斤頂防止打滑。

4.3.6 割開屋架與柱頂焊縫，切割時(shí)要保證完全斷開，不能燒壞屋架；然后割開屋架下弦與垂直支撐的連接焊縫。

4.3.7 頂升屋蓋。升高3mm即可停止，并對屋蓋進(jìn)行一次檢查。在小鋼柱頂與屋架之間用鋼墊板和斜墊鐵塞緊，此時(shí)就可松開千斤頂，讓小鋼柱受力，保證切割上柱時(shí)的安全。

4.3.8 切除上柱，安裝托架即鋼桁架。

4.3.9 降落屋蓋。用千斤頂頂起屋架，抽掉小鋼柱頂鋼墊板，緩慢松開千斤頂回油閥，降落2mm，檢查屋蓋各部位。然后用鋼墊板和墊鐵將屋架與托架的支點(diǎn)處墊緊、焊牢后撤去千斤頂。

4.3.10 焊接屋架下弦與垂直支撐處；拆除臨時(shí)鋼柱。

4.3.11 安裝12m跨鋼吊車梁和走道板并安裝吊車軌道，軌道接頭采用鋁熱焊聯(lián)結(jié)，吊車通行。

4.3.12 拆除下柱，恢復(fù)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)并清理現(xiàn)場，完成托梁換柱施工。

在頂升屋架和降落過程中，在地面布置了兩臺經(jīng)緯儀觀察屋架的側(cè)向變形，均未發(fā)現(xiàn)側(cè)向位移；屋面防水層完好。通過近一個(gè)月的觀測，原屋架支點(diǎn)最后位置與起升前比較，高差為零；使用一年多后觀測，也未發(fā)現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象。

5 結(jié)語

（1）本工程使用鋼材7.6t，在系統(tǒng)停產(chǎn)檢修期間耗時(shí)10天，其設(shè)計(jì)和施工組織是合理科學(xué)的；（2）本工程的圓滿完成為同類型廠房改造擴(kuò)建提供了有力依據(jù)，2005年在該廠房內(nèi)按此方案又?jǐn)U建了兩臺110t臥式轉(zhuǎn)爐，而該工程中使用的植筋技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)改造和設(shè)備地腳螺栓的固定中已廣泛運(yùn)用。

（責(zé)任編輯：周 瓊）