熊 娟 陳紹元

（1.武漢鋼鐵集團金屬資源有限責任公司冶金渣分公司 湖北 武漢：430080；2.武漢工程職業(yè)技術(shù)學院 湖北 武漢：430080）

1 廠房概況

某鋼廠熱潑渣車間爐渣間廠房位于主廠房北側(cè)，系冶金工業(yè)部武漢鋼鐵設(shè)計研究院1992年設(shè)計，由第一冶金建設(shè)公司工業(yè)安裝工程公司負責施工，于1995年建成并投入使用。該廠房的主要功能是對煉鋼廠輸出的廢鋼渣進行水處理。該廠房建筑面積約8980m2。其平面布置示意見圖1所示。

圖1 廠房平面圖

熱潑渣車間爐渣間為單層單跨大柱距工業(yè)廠房，基本柱距24m，延伸段（01～1.14軸線）柱距21m，主跨（Z1～Z2跨）跨度27m，附跨（Z0～Z1跨）跨度6m，全長261m；主跨屋檐標高27.00m，附跨屋檐標高14.78m。廠房為全鋼結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件屋架及天窗架、托架、吊車梁均采用鋼結(jié)構(gòu)，屋面及墻皮等圍護設(shè)施采用壓型鋼板；Z0軸線柱采用型鋼柱，Z1、Z2軸線柱采用鋼結(jié)構(gòu)階型柱。廠房各列柱基采用鋼筋混凝土挖孔灌注樁，Z0軸線柱下設(shè)一根樁，樁長10m～15m不等；Z1軸線柱下設(shè)兩根樁，樁長10m～18m不等；Z2軸線柱下設(shè)兩根樁，樁長12m～20.5m不等。

廠房內(nèi)設(shè)有三臺100／32t重級工作制電動橋式吊車，吊車軌道頂面標高18m。在4.05～5.02、5.02～5.26及5.26～6.23軸線間設(shè)有三條渣車軌道，通過吊車作業(yè)將渣車送出的三煉鋼廢鋼渣倒入靠近Z1軸線柱列一側(cè)的8個倒渣池進行處理。

2 廠房損壞情況與評級

2.1 廠房損壞情況

熱潑渣車間爐渣間廠房，所處環(huán)境惡劣，因熱渣水處理工藝的原因，廠房長期處于潮濕、粉塵環(huán)境，且熱潑渣水汽中含有大量SO2，致使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的腐蝕成為本熱潑渣廠房的一個突出問題。依所處的環(huán)境位置，不同部位的鋼構(gòu)件均有不同程度的腐蝕。生產(chǎn)繁重的廠房中部較兩端腐蝕嚴重，屋蓋系統(tǒng)較吊車梁、廠房柱系統(tǒng)腐蝕嚴重。鋼結(jié)構(gòu)腐蝕不僅使其耐久性不能滿足下一目標使用期的要求，而且使材質(zhì)劣化、削弱結(jié)構(gòu)承載能力；如此嚴重的銹蝕損壞，造成了整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)承載力嚴重不足，以致有隨時發(fā)生嚴重倒塌事故的危險。

2.2 廠房鑒定評級

西安建筑科技大學間建（構(gòu)）筑物檢測鑒定站，按照《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144－2008）的要求，于2010年9月對爐渣間廠房進行綜合鑒定。評定按承重結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置和支撐系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)三個組合項目，以承重結(jié)構(gòu)體系為主，并考慮結(jié)構(gòu)的重要性、耐久性和使用狀況等因素，該廠房的綜合鑒定評級為四級。

國家現(xiàn)行《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144－2008）將工業(yè)建筑鑒定單元綜合評級分為四級；被評定為四級建筑后，整個廠房應立即停止生產(chǎn)，進入重大隱患整改期或者推倒重建，這是檢測鑒定后最常規(guī)的處理方法。但這樣處理結(jié)果是，煉鋼出來鋼渣沒有地方處理，熱潑渣廠房的停產(chǎn)整頓，勢必要影響到煉鋼生產(chǎn)乃至停產(chǎn)。

3 解決方法與處理措施

3.1 解決方法

廠房經(jīng)可靠性檢測鑒定結(jié)果表明，廠房結(jié)構(gòu)可靠性等級為四級，廠房的可靠性嚴重不足，但經(jīng)仔細分析報告與現(xiàn)場詳細調(diào)查可知，廠房結(jié)構(gòu)可靠性等級被評定為四級的主要原因基于兩大部分，一是廠房的上部承重結(jié)構(gòu)承載力嚴重不足，即屋架、天窗架與擋風支架承載力嚴重不足，相應支撐系統(tǒng)連接失效，被評定為D級；見圖2。

圖2 支撐系統(tǒng)連接失效

二是廠房維護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與吊車梁走道板功能喪失，即屋面板、擋風板與墻板功能喪失，吊車梁走道板腐蝕嚴重被評定為D級，見圖3。因此，消除結(jié)構(gòu)隱患的關(guān)鍵在于對這兩大部分的結(jié)構(gòu)治理。如前所述，該廠房雖是鋼廠生產(chǎn)后續(xù)處理部分，但也是生產(chǎn)關(guān)鍵部位，若采取屋架、天窗架與擋風支架承重系統(tǒng)全部拆除方案，整個鋼廠煉鋼生產(chǎn)將在一段時間內(nèi)癱瘓，影響太大，從全部拆除重建周期較長，從立項、審批、設(shè)計、施工到竣工驗收使用，至少需一年時間。若采用全部加固方案，根據(jù)該廠房生產(chǎn)的特殊性，整個熱潑渣處理個過程中產(chǎn)生大量水蒸汽與腐蝕氣體，以往多次加固，但加固連接效果很差，不到幾個月，加固件又脫落，見圖4。

根據(jù)廠房可靠性檢測鑒定結(jié)果和屋架、天窗架與擋風支架以及屋面板、擋風板與墻板實際情況，考慮到廠方盡量少停產(chǎn)或不停產(chǎn)要求，以及以往處理其他結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗，提出了廠房監(jiān)控使用，發(fā)現(xiàn)問題局部應急加固處理，在保證安全的前提下，盡量爭取到煉鋼廠大修期間采用上部承重結(jié)構(gòu)的大部分更換與局部加固處理相結(jié)合的方法進行治理。

3.2 監(jiān)控處理措施

3.2.1 監(jiān)控方案制定

雖然廠房結(jié)構(gòu)評定為四級，但嚴重危及廠房結(jié)構(gòu)安全的首要問題是廠房上部屋架、天窗架與擋風支架，它們有隨時垮塌的危險，其次是天窗與屋面瓦大部分銹爛，可能產(chǎn)生雨水下落到鋼渣上引起爆炸，影響生產(chǎn)。因此，監(jiān)控方案的制定重點放在廠房上部承重結(jié)構(gòu)。監(jiān)控時間，考慮到上部承重結(jié)構(gòu)拆除重建，由常規(guī)設(shè)計申請、施工到竣工驗收，暫定為一年；考慮到腐蝕的特殊性，監(jiān)控方案制定時監(jiān)控周期較短，常規(guī)情況下10天為一個周期，考慮到極端天氣對廠房結(jié)構(gòu)的影響，大風、大雨以及降雪天氣必須到現(xiàn)場進行監(jiān)控，以防意外事故發(fā)生。因為D級構(gòu)件的可靠性已大大降低，隨時有垮塌可能。為了確保廠房的安全，對所有D級構(gòu)件的屋架、天窗架與擋風支架列表進行跟蹤監(jiān)控，記錄銹蝕、變形以及目前承載力狀況，對結(jié)構(gòu)安全的影響等進行描述。同時，進行為期一年的廠房結(jié)構(gòu)的變形觀測。

在嚴格監(jiān)控的同時，盡量排除外界因素對廠房結(jié)構(gòu)的干擾，要求生產(chǎn)車間控制吊車運行速度，嚴禁吊車重載情況下縱、橫向急剎車避免對廠房產(chǎn)生過大的沖擊力。嚴禁生產(chǎn)過程中有撞罐現(xiàn)象（礦渣到不干凈時，采用的一種兩罐相碰撞去除殘渣的方法）。這些措施制定，對保證廠房結(jié)構(gòu)安全，有一定的作用。

3.2.2 監(jiān)控實施

從2010年12月開始，按照監(jiān)控方案對熱潑渣爐渣間廠房進行監(jiān)控，監(jiān)控過程從2010年12月至今，每隔10天監(jiān)控一次，監(jiān)控過程詳細記錄了各構(gòu)件狀況，對危及生產(chǎn)以及安全事件，監(jiān)控過程中作了3次應急加固處理：

（1）第一次應急加固處理，2010年12月發(fā)現(xiàn)廠房中間區(qū)段Z1列，2.08到8.20軸144米范圍內(nèi)屋面瓦嚴重銹爛，大部分垮塌，影響生產(chǎn)安全，已于2010年12月及時通知廠方進行更換。同時對Z1列，Z2列部分擋風支架間垮塌的墻梁，進行等截面加固焊接恢復。對Z1列、Z2列，部分銹穿擋風支架下弦水平支撐桿進行局部加固處理。同時為了減輕屋面荷載，要求分別清除Z1列、Z2列施工遺留構(gòu)件與積灰。加固構(gòu)件要求小電流、小直徑焊條，分層分段施焊，且不允許出現(xiàn)與桿件受力方向相垂直的焊縫出現(xiàn)。

（2）第二次應急加固處理，2011年4月發(fā)現(xiàn)廠房中間區(qū)段Z1列Z2列，5.26～6.23軸原抽風管道垮塌，危及人身設(shè)備安全，已于2011年4月及時通知廠方進拆除。同時對Z1列，Z2列部分又銹穿擋風支架下弦水平支撐進行加固處理。同時對Z1列，Z2列部分再次垮塌的墻梁等截面加固焊接恢復。同時清除Z1、Z2列，部分區(qū)間被風刮掉屋面瓦與墻瓦，并再次對此區(qū)間施工遺留構(gòu)件、屋面雜物、與積灰進行徹底清理，以減輕屋面荷載。

（3）第三次應急加固處理，2011年8月發(fā)現(xiàn)廠房中間區(qū)段Z1列Z2列，5.26～6.23軸又有抽風管道垮塌，危及人身設(shè)備安全，已于2011年8月及時通知廠方進拆除。同時對Z1Z2列，部分區(qū)間（50米范圍）銹穿屋面板進行更換，確保安全生產(chǎn)。同時對Z1列，Z2列部分又銹穿擋風支架下弦水平支撐以及銹蝕后屈曲的支撐桿件進行加固處理。同時對Z1列，Z2列部分再次垮塌的墻梁等截面加固焊接恢復。對垮塌的屋面排水天溝進行加固處理。

在監(jiān)控過程中，在確保廠房安全的同時還要考慮到費用較省，哪些構(gòu)件需要臨時加固哪些可暫緩加固，監(jiān)控工作是根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)目前實際荷載和受力條件進行了內(nèi)力分析而作出的。

檢測鑒定報告將廠房結(jié)構(gòu)可靠性評定為四級的另一個原因是，檢測認為廠房變形未終止發(fā)展，變形是否終止發(fā)展對結(jié)構(gòu)后期加固處理尤為重要；影響到后期加固處理方案的選擇與加固處理投資的大小，在目前該廠經(jīng)費較為緊張情況下，顯得尤為重要。為了取得變形是否終止發(fā)展的第一手資料，監(jiān)控計劃制定了為期一年，每月一次的變形觀測工作，從目前10個月10次觀測結(jié)果看出，結(jié)構(gòu)變形基本終止發(fā)展，僅僅是地坪由于回填礦渣的影響，有一定變形。

4 結(jié)論

從廠房被評定為四級建筑至今已經(jīng)一年多了，由于多方面原因，后期屋蓋系統(tǒng)拆除重建與部分加固處理目前還沒有實施。顯而易見，如果沒有廠房的監(jiān)控過程，管理部門是難以將四級建筑使用至今，因為四級建筑的常規(guī)處理方式是要么立即加固處理，要么推到重建，誰也不敢將危房繼續(xù)使用。有效的監(jiān)控與監(jiān)控過程中的局部加固處理無疑為廠房后期的加固改造贏得了時間，為廠房安全生產(chǎn)提供了有力的保障。近一年的監(jiān)控與局部加固處理得到結(jié)論是：

（1）對于難以立即處理的四級建筑，通過有效的監(jiān)控措施與局部加固處理是可以繼續(xù)維持生產(chǎn)，暫緩整改處理的。

（2）監(jiān)控與應急加固處理過程中要注重輕、重、緩急，被評定為四級建筑后，諸多構(gòu)件一定被評定為D級構(gòu)件，雖然都是D級構(gòu)件，但對結(jié)構(gòu)的安全性、對生產(chǎn)的影響還是有所不同，是可以劃分出輕重緩急的。例如對監(jiān)控過程中的屋蓋承重、支撐系統(tǒng)出現(xiàn)的隱患，應立即加固處理，避免垮塌；而對墻板、吊車走道板系統(tǒng)就可暫緩處理（因為處理后，后期的整改會將加固與更換構(gòu)件拆除后重建）。同時，應急加固處理還要兼顧對生產(chǎn)的影響，例如屋面瓦銹爛雖然不至于引起廠房立即垮塌，但屋面瓦銹爛后雨水直接灌入托架，加劇托架腐蝕，造成承重結(jié)構(gòu)嚴重損傷，同時雨水倒灌會引起鋼渣放炮（爆炸），影響生產(chǎn)，銹爛一處，應立即處理一處，避免產(chǎn)生后患。所以監(jiān)控過程中一定要抓住主要矛盾，注重輕重緩急；以達到安全、經(jīng)濟的目的。

（3）被評定為四級建筑后，諸多構(gòu)件承載力嚴重不足，這就要求盡量避免荷載組合現(xiàn)象出現(xiàn)，對屋面而言，及時清理屋面雜物與積灰；嚴格控制吊車超載、急剎、撞罐等對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象發(fā)生。使結(jié)構(gòu)各桿件應力水平盡量降低，有利于結(jié)構(gòu)處于可控狀態(tài)。

［1］ 中華人民共和國國家標準GB 50144－2008.工業(yè)建筑可靠性鑒定標準［S］.

［2］ 中華人民共和國國家標準GB 50023－2009建筑抗震鑒定標準［S］.

［3］ 中華人民共和國行業(yè)標準JGJ 125－99.危險房屋鑒定標準［S］.

［4］ 中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準CECS 77：96.鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范［S］.