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摘要:對除塵器支架及地基基礎加固改造設計進行了探討，分析了此類工程特點，并結合某電廠電除塵器升級改造工程實例，對改造方案的選擇、支架和地基基礎的復核計算以及加固設計進行了論述，為同類工程提供參考。

關鍵詞:除塵器支架；地基基礎；加固改造；結構復核

隨著我國經濟的快速發展，城市建設、工業生產的力度不斷加大，資源和能源的消耗速度日益增長，大氣污染防治工作顯得越來越緊迫。為改善大氣環境質量，國家和各級地方政府陸續頒布多項環保政策和環境治理措施，明確排放標準，嚴懲超標排放，鼓勵采用先進工藝，加大環保投入，促進企業治污減排工作的發展[1]。為響應國家號召，遵守國家及地方政府制定的煙塵控制標準，全國各地火力發電廠均啟動了除塵設備改造工程。除塵設備的升級改造，普遍會增加荷載，改變荷載分布情況，因此需要對原除塵器支架和地基基礎進行復核計算，并對不滿足要求的部分進行改造和加固。準確地對原除塵器支架和地基基礎進行復核，合理地選擇加固方案，不但對結構安全至關重要，而且對施工周期的控制和項目成本的管理起著關鍵性作用[2]。

1除塵器支架及地基基礎加固改造工程的特點

（1）作為加固改造對象的原結構，其建成時間距加固改造時間普遍較長，期間相應規范可能進行了數次更改。原結構初次設計施工時遵循的規范和現行規范之間，可能在計算方法、構造要求、參數指標等方面存在著不同。原結構設計文件、巖土工程勘察報告等資料均是按原規范的標準完成的，而對原結構進行加固改造，則應按照現行規范的規定進行，這就使得加固改造設計時，常常要對原有資料數據進行相應的轉換。（2）加固改造前原結構已經承擔荷載并產生相應變形。加固改造后，原結構和新增結構在新舊荷載的共同作用下工作[3]。原結構和新增結構是否能組成一個整體協調變形、共同受力，受到結構體系、荷載分布情況和新舊結構構件之間連接方式的影響[4]。（3）現場情況復雜。地面以上分布有較多已建建筑物、構筑物和各種設備，地面以下同時存在著大量的基礎、電纜溝及污水管溝等，導致現場空間狹小，干涉眾多，限制施工機具設備的使用。同時，由于歷史上資料收集不完整、保管不善等原因，可能存在資料缺失的問題，使得部分地下干涉物直到基坑開挖露出之后才發現，造成設計變更。施工過程還可能對周邊已建建筑物、構筑物和各種設備產生不利影響。（4）加固改造施工期間通常會影響電廠生產，嚴重時甚至必須停機，對電廠效益產生較大影響。尤其是一些大型電廠的停機，還會使其周邊城鎮產生巨大的經濟損失。

2除塵器支架及地基基礎加固改造工程實例分析

2.1工程概況。本工程為某電廠電除塵器升級改造工程，地點位于河南省洛陽市，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，框架抗震等級為三級。擬在原電除塵器煙氣入口處增設一電場，需對原電除塵器鋼筋混凝土支架及地基基礎、原煙道鋼筋混凝土支架及地基基礎進行改造加固。原鋼筋混凝土支架及地基基礎竣工時間為1997年，原工程地質勘測報告時間為1993年。原電除塵器鋼筋混凝土支架和原煙道鋼筋混凝土支架為鋼筋混凝土框架結構，四面無圍護。原電除塵器支架基礎和原煙道支架基礎均為鉆孔灌注樁基礎，樁徑0.6m，樁端擴孔直徑1.2m，樁長從承臺底起算14m，單樁承載力設計值為1500kN。2.2加固改造方案。1/0A軸～A軸為原煙道鋼筋混凝土支架，B軸～E軸為原電除塵器鋼筋混凝土支架。新增的電場位于A軸～B軸之間。新增電場A軸立柱與原煙道支架A軸立柱順煙氣方向重合，垂直煙氣方向偏心240mm，因此考慮對原煙道支架A軸立柱采用外包鋼筋混凝土增大截面法加固后利用。根據改造要求，考慮于A軸、B軸間新增3層鋼梁與原電除塵器鋼筋混凝土支架、原煙道鋼筋混凝土支架連接，并拆除原煙道鋼筋混凝土支架標高11.900～19.88m間部分梁、柱后用鋼斜撐加固（見圖1）。因荷載增加，結構變動，應對改造后支架和地基基礎進行復核計算，并對不能滿足要求的構件進行加固設計。2.3支架復核和加固改造設計。支架結構復核采用PKPM軟件建模計算，按現行規范的規定對鋼筋混凝土框架柱、鋼筋混凝土框架梁和新增鋼構件進行復核，對需要加固的構件進行加固設計。（1）框架柱復核。原煙道支架A軸立柱采用外包鋼筋混凝土增大截面法加固后（見圖2），柱截面尺寸為1000mm×1000mm，混凝土強度等級C30，柱軸壓比限值0.85。實際（最大）軸壓比為0.33，且實配鋼筋與PKPM輸出結果相比有較大富余，滿足要求；核對其他原框架柱配筋，均能滿足要求，無需加固。此處應注意，所有被加固的A軸立柱處新增縱向受力筋應植入原鋼筋混凝土承臺，植筋深度應滿足《混凝土結構加固設計規范》（GB50367—2013）的要求[5]，確保柱荷載能有效傳遞至基礎。（2）框架梁復核及加固設計。根據PKPM建模計算結果，復核原框架梁配筋，確定A軸標高4.800m處兩跨框架梁、標高11.900m處兩跨框架梁和3軸標高11.900m處一跨框架梁配筋不足，需加固。為縮短工期，方便施工，加固采用粘貼鋼板加固法，外貼鋼板采用厚度為16mm的Q345B級鋼板（見圖3）。梁柱節點處預埋鋼板應與柱箍筋滿焊連接。粘貼鋼板時，鋼板需進行預安裝，用部分螺桿臨時固定，松開后在鋼板上均勻涂刷粘膠劑，用量2～3kg/m2，再安裝固定后靜置24h，不得擾動。根據規范GB50367—2013第9.2～9.3條，進行加固設計計算，加固后承載力和變形均滿足要求。圖3粘貼鋼板加固梁示意圖（3）新增鋼梁、鋼斜撐設計。新增鋼梁為H型鋼，高300mm，翼緣寬200mm，腹板厚8mm，翼緣板厚12mm；新增鋼斜撐為方鋼管，長邊500mm，短邊300mm，壁厚16mm，主要受軸向拉壓力作用。新增鋼梁、鋼斜撐兩端均按剛結點設計，根據PKPM建模計算結果，鋼梁、鋼斜撐自身承載力、穩定性均有較大富余。新增鋼梁、鋼斜撐與原鋼筋混凝土框架間采用化學植筋并增設埋件連接，植筋長度、植筋間距應滿足規范GB50367—2013要求。由于原鋼筋混凝土結構部分區域鋼筋分布較密，植筋容易遇到原鋼筋干涉，故對此類節點，采取在適當的位置增設加勁肋的措施，增加節點剛度，擴大節點面積，從而降低植筋分布密度（見圖4、圖5）。2.4地基基礎復核和加固設計。2.4.1地基基礎復核。本工程原基礎設計施工時遵循的規范為《建筑地基基礎設計規范》（GBJ7—1989）[6]，采用的樁基承載力指標是設計值，對應的荷載效應最不利組合為基本組合。對地基基礎進行復核時，應符合現行國家規范，即《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2011）[7]和《建筑樁基技術規范》（JGJ94—2008）[8]的規定，采用的樁基承載力指標為特征值，對應的荷載效應最不利組合為標準組合。因此，對原結構樁基礎承載力進行復核時，不能直接套用原資料中的單樁承載力設計值，而是應求得單樁承載力特征值后進行計算。由于現場條件無法進行靜載試驗，故僅能通過經驗參數計算原基樁單樁承載力特征值，存在較大的不確定性。為確保安全，本次復核計算同時按照新舊規范的規定，對單樁承載力設計值和荷載基本組合、單樁承載力特征值和荷載標準組合分別進行計算，同時滿足方可認為滿足要求，否則應進行加固。同時，按現行規范要求對樁基沉降和承臺承載力進行復核計算。根據復核計算結果，原電除塵器基樁、承臺均無需加固。原煙道靠除塵器側三處柱下單樁基礎承載力不滿足要求，需加固。2.4.2地基基礎加固設計。為提高新舊結構變形協調，保證地基基礎加固效果，對原鉆孔灌注樁基礎的加固宜采用增設基樁的方法。因受已建建筑物、構筑物的影響，靜壓、錘擊、振動等成樁機械設備無法入場，預制樁基礎無法施工，故適合選用灌注樁。結合本工程土層特征，地下水位埋深較深，便于人工挖孔成樁，故最終選用人工挖孔灌注樁。具體加固方法為在原鉆孔灌注樁基礎兩側新增人工挖孔灌注樁，樁長從地面算起為15m，并用新增鋼筋混凝土承臺把原鋼筋混凝土承臺包裹在內，通過新增鋼筋混凝土承臺將新增人工挖孔灌注樁和原混凝土結構有效連接（見圖6、圖7）。所有新增承臺鋼筋應植入原承臺或立柱，植筋深度應滿足規范GB50367—2013的要求。

3結論與建議

本加固改造工程于2015年竣工驗收后投產運行，情況良好。對本項目經驗進行總結，可得以下建議：（1）由于復核計算和加固設計時應滿足現行規范的規定，不同于原結構初次設計時所遵循的老版本規范，故設計人員應熟悉并理解歷次規范的相關內容和各參數指標變化。根據改造目的，在全面分析結構整體的受力情況下，合理選擇復核計算的部位和內容，確保結構安全和經濟合理。（2）加固改造設計時，在滿足使用要求的前提下應充分利用原結構，盡量減少對原結構的損傷。新舊結構間連接節點設計時，應采用合理的節點形式，注意預埋件、加勁肋、植筋或錨栓等關鍵部分的設計，保證連接可靠，傳力合理，施工方便。（3）由于現場情況復雜，除了收集資料時應詳盡外，還應現場踏勘，對重要部位進行實地測量。設計單位應與業主、施工單位密切溝通配合，確定加固改造方案可行，盡量減少設計變更。進行具體的構件、節點設計時，應考慮采用便于調整的方案，減少因個別干涉而進行設計變更時的工作量。（4）確定加固改造方案時，應重點考慮施工周期，選擇工程量小、便于施工、工期較短的方案。優先采用鋼結構以縮短工期。

參考文獻

[1]張彥明.布袋除塵+濕式電除塵器改造應用[J].資源節約與環保,2018(04):12+17.

[2]張元農.工業廠房加固改造的探討與設計[J].山東煤炭科技,2018(02):162-164.

[3]陳婭芳,劉學清.某工業廠房加固改造主要結構設計[J].有色金屬設計,2016,43(02):20-23.

[4]白帆.某電廠煙道支架改造設計關注項探討[J].廣東建材,2018,34(02):43-45.

[5]混凝土結構加固設計規范：GB50367-2013［S］.北京：中國建筑工業出版社，2013.

[6]建筑地基基礎設計規范：GBJ7—1989[S].北京：中國建筑工業出版社，1989.

[7]建筑地基基礎設計規范：GB50007—2011[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[8]建筑樁基技術規范：JGJ94—2008[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

作者:詹閩研 單位:閩西職業技術學院 城鄉建筑學院