老旧矿井混凝土结构井塔的加固与整治施工

桂 彬（铜陵有色金属集团铜冠建筑安装股份有限公司）

老旧矿井混凝土结构井塔的加固与整治施工

桂 彬（铜陵有色金属集团铜冠建筑安装股份有限公司）

针对安徽铜陵有色股份凤凰山矿业有限公司老旧混合井井塔的加固与整治，在不影响生产的前提下，阐述了生产与施工同时的防护方法，给出了加固与整治施工过程与方法，达到了预期的目的，取得了明显的效果，延长了老旧混合井井塔使用服务年限。

老旧矿井混凝土结构井塔；不停生产情况下；生产与施工交叉隔离防护；生产间歇时间；加固与整治施工

引言

安徽铜陵有色凤凰山矿业公司铜矿混合井井塔，早在1968年建成使用，在1994年加固维修一次，但由于此矿井井塔从投产至今已经受47年风吹雨打，受大气和生产环境等侵蚀，现极有可能危及井塔工作人员上下和生产使用的安全。根据目前该矿后期开采生产服务年限，还需要保证井塔结构的安全可靠并延长其使用年限，因此对该井塔加固与整治十分必要。

1 加固与整治前的基本情况

混合井井塔为十层钢筋混凝土框架结构形式，平面尺寸为13.4m×11.60m，建筑总高度为60.840m，其中54.300m标高为提升机大厅。现井塔存在多处混凝土表面碳化、钢筋锈蚀暴露，楼层井口钢构件严重腐蚀，预制混凝土楼梯混凝土局部破坏，外立面抹灰局部开裂脱落、屋面防水层老化渗漏等一系列的安全隐患问题，且要求在不停产的情况下加固与整治施工。

2 加固与整治方案的选择

为解决消除混凝土井塔安全隐患问题，在节约资金、保证正常运行、不停生产的前提下，经多次研究讨论后，主要加固与整治内容及方案为：对于混凝土构件露筋、钢筋表面锈蚀、油污染等部位用聚合物修补砂浆进行修补，对于破损混凝土的竖向构件采用植筋、恢复钢筋用高强无收缩灌浆料加固补强，对于水平破损的钢筋混凝土梁板构件用粘贴碳纤维片材加固，对于严重锈蚀的井口梁、柱等钢构件更换掉，对于锈蚀的其它钢构件重新做聚氨酯涂料防腐；楼梯改造将原预制钢筋混凝土楼梯拆除，更换为钢梯；机房大厅（标高54.300m）重新做轻钢龙骨阻燃型PVC条板面层吊顶；内墙面抹灰层开裂，铲除后重新抹水泥砂浆、刷内墙乳胶漆；屋面防水重新施工带铝箔SBS改性沥青防水卷材；室内、外地面重新做混凝土地面；井塔外立面，清理掉梁、柱及墙体表面脱落层与污渍，采用防水腻子补修缝坑并抹平，用两遍双组份聚氨酯涂料罩面；维护墙石棉瓦更换为玻璃纤维增强聚酯波纹板。

3 加固与整治施工

3.1 操作平台与生产施工交叉隔离防护

3.1.1 操作平台

由于屋面为预制钢筋混凝土槽型板，不能在屋顶上直接设吊篮施工，因此要在井塔外部搭设落地式钢管外脚手架，内部每层搭设满堂脚手架，为施工提供操作平台。

3.1.2 生产与施工交叉隔离防护

确保施工时无杂物坠落入矿井深井筒和地面，在井塔每层形成单个的防护封闭空间进行施工。外部脚手架采用竹笆全密封闭，内部标高0.000～43.000井筒洞口内侧四周用钢管、方木骨架，15厚胶合板面层全密封闭，面板与骨架采用铁丝与铁钉连接，钢管骨架要确保与罐笼、箕斗配重的安全距离（见示意图1），利用提矿生产间歇时间搭、拆。另外，内、外结构局部在凿除、拆除作业时，挂设兜网接杂物，再二次进行人工清理、吊运到地面。

图1 井筒洞口施工层竖向防护示意图

3.2 垂直运输

利用井塔55.4m标高上悬挑端检修桥式行车（Q=10.0t）进行掉物料，施工作业人员均走井塔电梯上下。

3.3 梁板碳纤维加固

3.3.1 粘贴处表面处理

在设计粘贴的部位按设计图纸放样定位。清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土部分，至露出混凝土结构层，并用角磨机除去油污等杂质并磨至混凝土基层洁净面，通常需看到被磨去一半的砂子。对混凝土构件阳角部位采用角磨机修整R=20mm的圆弧，并对混凝土表面凹凸不平部位进行打磨修平处理。应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清楚干净并保持干燥。

混凝土表面如有较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修补。若有裂缝，应对裂缝进行灌缝处理，然后用裂缝修补胶将表面修复平整。

3.3.2 滚涂底胶

在粘贴部位先用滚筒均匀滚涂底层环氧树脂胶，底胶配合比为A组份与B组份按2：1的比例混合，搅拌均匀即可使用，且混合后的胶液在30～60min内使用完毕。在底胶表面干燥后，弹粘贴部位分割线。

3.3.3 滚涂环氧树脂浸渍胶

将碳纤维浸渍胶A组份与B组份按产品使用说明的比例混合，搅拌均匀使用。在滚涂过程中注意涂刷均匀，且混合后的胶液在30～60min内使用完毕。

3.3.4 粘贴碳纤维布

环氧树脂浸渍胶涂刷好立即粘贴碳纤维布，粘贴时在碳纤维布和树脂胶之间尽量不要有空气，要用滚筒沿着粘贴方向在碳纤维布上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。碳纤维裁剪应用钢直尺与裁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料，每段长度一般以不超过6m为宜。为防止材料在保管过程中损坏，材料的裁切数量应按当天的用量裁切为准。碳纤维纵向接头必须搭接200mm以上，横向不需搭接。

3.3.5 固 化

碳纤维布粘贴后，自然养护1～2h达到初期固化，应保证固化期间不受碰撞。

3.4 植筋

在按要求已凿毛的混凝土上用电锤等机械设备，按选定的参数成孔，并对孔壁进行处理后，注入配制的结构胶，然后植入准备好的钢筋，固化后达到植筋的要求。

放线→材料准备→混凝土凿面→机械成孔→清孔→结构胶配制→注胶→固化→试验。

凿面：按设计要求的位臵、宽度和高度，对梁侧面、顶面及板面进行混凝土凿面，要求凿面轻锤、凿毛，并去掉松散颗粒，且凿面要用钢丝刷净，高压水冲清洗干净；以有利于新旧混凝土能够可靠的连结，保证新旧结构的整体性和良好的抗震性。

成孔：对需要锚固钢筋的地方弹线定位，并按已定孔位进行机械成孔；钻孔深度，按照施工参数确定，满足深度要求。钻孔时，边钻边取出混凝土，并用高压气泵将孔内粉尘清出孔外。

清孔：对成孔进行高压风处理，将孔内灰渣吹净，保持孔内干燥，然后用丙酮清洗孔壁。

注胶植筋：结构胶的配制严格按配合比值计量调配，搅拌时避免水进入容器，按同一方向搅拌，容器内不得有油污。调配时确保搅拌均匀、颜色一致，胶灌入孔内后将经处理的钢筋插入孔内，按一定方向旋转多次，以使树脂与钢筋和混凝土表面粘结密实，并临时固定，在常温下24h左右便可受力使用。

固化：7d后结构胶完全固化，进行拉拔试验 （无损伤检验），试验值达到设计要求后卸荷。注胶48h后方可进行下道工序施工，48h内不得对钢筋有任何扰动。

3.5 灌浆料加固和修补混凝土构件

清除构件混凝土表面的浮块，碎渣、粉末，清理至露出骨料新面后，将表面凿毛，并用用压缩空气或高压力水冲洗干净，增补强筋，并保持灌浆层表面湿润，将搅拌均匀的H-40加固高强无收缩灌浆料灌入模板中并适当敲击模板。浇水养护的时间不得少于7d，浇水次数应保持灌浆材料处于湿润状态。在负温条件养护时不得浇水，养护措施应符合国家现行标准《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-2011）的有关规定。

3.6 预制混凝土楼梯更换为钢梯

钢梯从底部向顶部依次安装，拆一节预制混凝土楼梯及时更换一节钢梯。因施工场地空间狭小，采用行车，并利用手拉葫芦作为钢梯安装的上下牵引工具。首先用行车将地面的钢梯提升至安装高度，再用手拉葫芦将钢梯牵引至适当位置，即在梯段上方梁上架设的2根工字钢做牵引梁，将钢梯缓慢上升，提升至安装标高位置，焊接固定牢固。

3.7 井口导轨钢梁、柱更换

导轨钢梁、柱更换施工安排在提矿生产间歇时间段并分层完成，要求在每层施工时，与矿方提前商定具体的施工日期，施工时不得开机提升。劳动力采用两班制连续作业，并按图2事先做好井筒口施工层的水平防护，间歇恢复正常生产前把水平防护拆除并清运走。

图2 井筒洞口施工层水平防护示意图

3.8 双组份聚氨酯涂料施工

（1）基层表面处理：先清除抹灰层松动、空鼓、起砂、开裂等缺陷，用聚合物水泥砂浆进行修补平整，保证含水率一般不大于9%。

（2）涂刷底胶：先配制底胶，先将聚氨酯甲料、乙料加入二甲苯，比例为1：1.5：2（重量比）配合搅拌均匀，配制量应视具体情况定，不宜过多。涂刷底胶，将按上法配制好的底胶混合料，用长把滚刷均匀涂刷在基层表面，涂刷量为0.15～0.2kg/ m2，涂后常温季节4h以后，手感不粘时，即可做下道工序。

（3）涂膜施工：聚氨酯材料为聚氨酯甲料、聚氨酯乙料和二甲苯，配比重量比为1：1.5：0.2。在施工中涂膜材料，其配合比计量要准确，并必须用电动搅拌器进行强力搅拌。第一道涂膜层施工，将已配好的聚氨酯涂膜材料，用塑料或橡皮刮板均匀涂刮在已涂好底胶的基层表面，每平方米用量为0.8kg，不得有漏刷和鼓泡等缺陷，24h固化后，可进行第二道涂层。第二道涂层施工，在已固化的涂层上，采用与第一道涂层相互垂直的方向均匀涂刷在涂层表面，涂刮量与第一道相同，不得有漏刷和鼓泡等缺陷。24h固化后，方可进行其它工序的施工。

4 结语

在保证矿井正常生产运行的情况下进行加固与整治施工，采用了以上先进的碳纤维加固、植筋等技术，解决消除了老旧钢筋混凝土结构井塔安全隐患问题。整个施工与生产过程配合得力，安全防护到位，进展顺利，达到了预期目的，继续延长了混合井井塔使用服务年限，在对老旧矿井钢筋混凝土结构井塔的加固与整治具有很好的推广意义。

[1]《建筑施工手册》（第五版）.北京：中国建筑工业出版社，2013，8.

[2]王超维，方 林.碳纤维在某框架结构加固工程中的应用[J].科技信息，2012（17）.

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[4]李鸿博.高强无收缩灌浆料在工程施工中的应用[J].科技信息，2014（6）.

[5]朱德勇.水性双组份聚氨酯建筑涂料的应用探索研究[D].上海交通大学，2012.

TU746.3

A

2095-2066（2016）24-0147-02

2016-8-15

桂 彬（1977-），工程师，主要从事建筑工程项目管理工作。