礦山皮帶廊加固設計與施工摘要：礦山皮帶廊是礦料運輸通道，運輸量達到1萬噸/天，沖洗皮帶的水含有弱酸性，對皮帶廊鋼結構腐蝕嚴重，不易被巡檢人員察覺，待發現時往往已非常嚴重，且加固時不能停產，因結構應力重分布，不能盲目拆除圍護墻體結構導致嚴重事故發生，常常因場地狹小，只能使用小的吊機進行高空拼裝，這也決定了設計和施工的特性。

關鍵詞：皮帶廊；結構失效；內力重分布；彎剪受荷體；吊車前支腿

一、背景資料

梅山礦-6#皮帶（跨度17.25m，鋼桁架結構，屋地面由槽型板擱在工字鋼主梁上，外維護墻為240磚墻，起點到終點高差4.4m，地面高差9m~13m）建成于1990年，是礦主井礦料提升運輸咽喉部位，每天提升礦料10000噸左右，停機一天損失300萬左右。因礦石含硫量較大，每班交接前須清洗干凈交班，皮帶清洗含硫廢水對混凝土地面以下鋼結構腐蝕嚴重，正常巡檢不易察覺。因外維護240磚墻出現10m長水平裂縫，裂縫最寬處3~5cm。廠安全負責人隨即組織筆者和其他專業技術和設計人員現場踏勘，并鑿出表面混凝土發現原桁架下節點已嚴重銹蝕，原9mm厚結構件大部銹蝕不到3mm甚至部分節點腹桿斷開，部分節點已失效，按“工業建筑可靠性鑒定標準(GB50144-2008)”進行鑒定，已遠超出D級標準，極不符合安全可靠性要求，已嚴重影響安全，必須立即采取加固修復措施。

二、結構受力重分布分析

原桁架雖然已失效，17.25m跨度結構未垮的原因是什么呢？從現場維護墻的水平縫分析，原維護墻體為240實心磚墻，墻高3.0m，墻頂有240x180鋼筋混凝土圈梁，圈梁有2Φ12鋼筋與頂部屋面水平支撐結構連接，外墻面為清水墻勾縫，且墻底有2L120x9角鐵作托梁有砂漿與墻砌筑而成，因清水墻，磚墻豎縫密實，在結構節點失效后，由于墻體平面外穩定由屋面水平支撐提供，外維護墻作為彎剪受荷體為結構提供抗彎剪能力；彎剪受荷墻體的水平抗剪能力由墻體的砂漿粘結摩擦力提供，由于皮帶設備運轉有震動，導致彎剪受荷體的圍護墻體在水平剪力作用下，出現10m長度3~5cm水平裂縫，高度在墻體頂部向下800mm處。

三、結構設計思路

筆者在做出以上結論后，并結合施工可行性提出以下設計思路：

由于原桁架已失效，應先在皮帶廊跨中部位，作臨時鋼管支撐使結構穩定，擬新作外空間桁架托換原結構受力體系，在支座處植筋加固新增牛腿，新作外桁架節點間距與原桁架節點水平位置相同，因為現場高空拼接桁架，須有焊接作業面，新桁架須比原桁架高度和寬度方向每邊均大出500mm，用雙梁支撐原桁架下部單梁，原單梁加長并在下部貼一根工字鋼直接落在新桁架節點上，將原樓板及荷載作用在新桁架上焊牢，此時可以拆除原維護墻，再對原桁架加固復原形成靜定體系，在原維護墻位置新作泰柏板輕型維護墻體，完成托換作業。

四、施工要點控制

（1）臨時支撐柱設置

由于墻體處在受荷狀態，而且不可停產作業的原因，須對原結構作臨時支撐；由于先作4根D329x12鋼管支撐原結構跨中底部，將4根D329x12作成由L120x9組成的水平支撐和豎向支撐的空間結構，互相支撐，柱底采用800x800x30mm鋼板加筋形成柱腳植筋固定于厚200mm混凝土地面。柱頂用契鐵與原桁架節點塞緊加焊，搭設滿堂腳手架，腳手架寬度比原桁架每邊寬出1500mm，寬出部分腳手架立柱加密用以承擔構件堆放施工荷載；局部利用臨時鋼管柱焊接出臨時牛腿標高比桁架下玄軸線高4cm（起拱需要）。

（2）吊機前支腿地耐力驗算

根據現場場地限制，只能使用35噸吊機作業，所以新作鋼桁架只能采用高空拼接，最重構件H250x250x8x12，每米61.4kg長19米重1166kg（1.17t）。D329x12鋼管，每米93.80kg，長11米重1031kg（1.03t）。場地為山地碎石土，地面成型時間約25年，因此地耐力按200KN/m2考慮。吊車前支腿與回轉中心距2.74米，吊件水平中心距14.5m，14.5/2.74x1.17x6=37.14t（6是安全系數，參照GB/T3811-2008鋼絲繩安全系數）；所以前支腿地耐力須加固，加固方案是使用1500x1500x30mm鋼板加槽鋼和枕木，擴大與原混凝土地面接觸面，滿足要求。

（3）桁架安裝流程控制

首先在兩側皮帶廊轉運站墻面上，利用激光設備和鉛垂繩彈出豎向軸線，先安裝下玄桁架水平桿H250x250x8x12（起拱3~4cm），在原皮帶廊墻面彈出腹桿軸線，安裝部分腹桿并臨時固定在腳手架上（腳手架局部穩定須加強），為減少結構安裝造成的內應力，節點焊縫不宜一次到位，最后安裝上玄桿，待整品桁架安裝完成時再補齊焊縫；以此類推安裝另外一側桁架和上下玄水平支撐，新桁架形成后進行結構托換時，為使結構受力均勻，須先從跨端開始，由兩端向跨中進行托換，最后托換臨時支撐鋼管柱。

（4）原墻體拆除作業安全控制

在結構托換作業完成后，4根臨時支撐鋼管柱D329x12已退出工作，可以利用作磚塊垂直運輸通道，在鋼管柱上端開口加焊漏斗，下端開口加焊溜槽，拆除的單塊磚塊通過臨時支撐鋼管柱直接溜進裝載車廂內，拆除作業采用電鎬鑿出單塊磚，由人工搬運至漏斗；這樣排除了拆除作業和運輸作業人員交叉的安全隱患問題。

（5）鋼結構防腐作業質量控制

由于該構筑物處于弱酸腐蝕環境，且離礦山硫酸生產廠較近，時有酸性氣體外溢，因此對鋼結構耐腐蝕要求較高；漆膜采用一底三面氟碳漆，為保證防腐工序質量，防腐作業應在地面構件下料成型時進行，對鋼材表面除銹采用電動鋼絲刷進行出新，為防止二次生銹須及時涂裝底漆和第一道面漆，高空桁架完成拼裝托換后，焊縫處清理焊渣除銹和補底漆和面漆，待維護墻體安裝結束后，桁架鋼材面清理干凈，進行最后兩道面漆涂裝作業。

結束語

礦山鋼結構皮帶廊往往處在高腐蝕工作環境，其結構壽命遠低于他的設計年限，在加固改造時要分析他的受力重分布的特點，不能盲目拆除已承受彎剪荷載的磚維護墻，以避免事故的發生；對工況條件差的鋼