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1 概述

在我國的社會主義建設中經常遇到為節省投資和時間，在考察論證后而重新利用結構還比較完好、經過處理加固可以投入使用的原有舊鋼結構的施工工程。但由于這些舊鋼結構使用的年份都可能比較長、銹蝕損壞的程度也比較嚴重、原有鋼材的化學成分及力學性能也不清楚、而且都是帶著荷載進行施工的，所以其施工難度較大、技術要求較高、危險性也比較大，因此必須要掌握一整套施工技術和必須確定實用可行的施工方案及施工措施。本人有幸在2001年6月至2002年12月主持了中國援助巴巴多斯的奇普塞德市場（Cheapside Market）改擴項目的施工實施，通過這個項目中的舊鋼結構處理、加固、改造的施工實踐，研究總結掌握了這方面的施工技術和方法，通過本文介紹給大家，供有關人員參考借鑒。


2 改擴建項目的舊鋼結構原狀、設計要求和施工實施情況

2.1項目簡介

奇普塞德市場改擴項目是中國援助巴巴多斯國的一個低息貸款項目，它是利用英國人在1933年建造的經過了近70年使用的一個舊鋼結構菜市場上進行改擴建的大型市場建筑工程。施工圖紙是湖南省建筑設計院設計的，圖紙除對原有舊鋼結構部分進行處理加固改造保留外，全部拆除了原有的維護結構及其他部分，增加了鋼筋混凝土框架夾層和電梯、空調、冷庫、冷藏陳列柜等機電設備，總建筑面積6,200 m2，其中鋼結構部分建筑面積3,600 m2、夾層建筑面積2,400 m2、垃圾處理站建筑面積200 m2，屋檐高度8.6m、屋脊高度11.7m。

2.2原有舊鋼結構和銹蝕現狀

舊鋼結構由66根鋼柱子和86榀鋼屋架組成，全部為普通螺栓連接；原有舊型鋼取樣12件寄回中國，經過北京市設備安裝公司檢驗評定為相當于20#鋼的化學成分和力學性能，并建議用國內的HPB235新型鋼和原型鋼焊接，其焊條為國產E4315-J427；根據對原有舊鋼結構現狀的觀察和初步的鑒定，大約有6種銹蝕程度和損壞情況，歸納如下：（a）少數的鋼柱子和鋼屋架的型鋼表面全面地覆蓋著氧化皮層但幾乎沒有腐蝕；（b）大部分的鋼柱子和鋼屋架的型鋼表面已經發生腐蝕，但程度不太厲害；（c）沿外維護墻四周和南面沿海的鋼柱子和鋼屋架的型鋼表面覆蓋的氧化皮層因腐蝕而剝落或可以剝除，并帶有一些稍深的點銹；（d）少數鋼柱子型鋼表面覆蓋的氧化皮層因腐蝕而全面剝落或可以剝除，并普遍帶有一些稍深的點銹，斷面的翼緣嚴重削薄和銹穿；（e）少數鋼屋架下的抗風桁架的部分桿件已銹斷，需更換新桿件和加固處理；（f）不少鋼屋架下懸變形嚴重，需調直。

2.3設計圖紙要求

對整個原有舊鋼結構進行噴砂除銹，除去所有覆蓋在型鋼面上的氧化腐蝕銹層和清干凈腐爛的洞穴；處理、加固和按圖紙要求添加新桿件、更換8根新鋼柱子，全部使用焊接方法，焊縫6mm-8mm；油漆涂裝鋼結構表面（5層125μm）。設計圖紙改變了原有屋面只用鐵皮瓦防水的做法，而在鋼屋架上增加鋪設了25mm厚木屋面板并做防水隔熱層一道，上鋪設新的彩色壓型鋼板防水屋面板，比原建筑增加屋面荷載很多，為此設計增設了1倍以上新的支承檁條和在原鋼屋架上增加了超過1/3新的加固受力桿件。原有舊鋼柱子的加固方案是根據除銹后的損壞程度在現場確定的，即在鋼柱子損壞部位的四周分別焊10mm厚的加固鋼板。整個項目的鋼結構處理加固改造施工要求在高空帶荷載進行作業。


2.4項目施工

工程是由中國建筑工程總公司巴巴多斯分公司實施的。根據現狀、設計的要求和援外工程的特點，本人在鋼結構開始施工前就編制了較詳細的施工方案和實施計劃，并層層向參于施工實施的技術管理人員和主要操作工人進行詳細的交底。由于整個項目組思想重視、準備充分、工作認真、技術人員及操作工人的技術水平較高，這個項目的施工經過中國對外經貿部組織的專家驗收組的檢查驗收，獲得援外項目優良工程，和經過業主的各專業咨詢工程師的檢查驗收，獲得巴巴多斯國政府及有關人事的好評。整個項目采用新的型鋼、連接板、焊條都是按檢驗評定報告上要求材質、型號從中國進口的。 

3 舊鋼結構處理、加固、改造施工方法和技術要點

3.1遵循的規范

《鋼結構設計規范》（GBJ17-88）；

《鋼結構加固技術規范》（CECS77：96）；

《建筑鋼結構焊接規程》（JGJ81-91）；

《鋼結構檢測評定及加固技術規程》（YB/T9257-96）；

《鋼結構工程施工及驗收規范》（GB50205-95）；

《涂裝前鋼材表面銹蝕等級及除繡等級》（GB8923-88）；

《鋼結構、管道涂裝技術規程》（YB/T9256-96）；

《鋼結構工程質量檢驗評定標準》（GB50221-95）等。

 3.2 實施程序

對原有舊鋼結構考察、取樣、實驗、評定 → 確定處理、加固、改造方案 → 施工圖紙設計 → 施工準備 → 施工實施作業 → 檢查驗收、評定、交付使用。

3.3 施工步驟和程序[1]

施工前期準備（新舊鋼材取樣實驗，確定采購新鋼材的材質和焊條、連接螺栓型號）→確定施工方案和技術交底→施工準備（圖紙確認；核查來現場的鋼材、焊條、連接螺栓等；確定工藝規程；確定預制生產場地；確定生產組織方式；確定生產計劃；備齊施工設備、機具、防護器具等）→加固件、增加的新桿件和節點板、零部件等的預制加工→增加的新桿件與節點板地面拼裝→搭設作業腳手架→噴砂除銹、清除舊鋼結構表面覆蓋的所有腐蝕的氧化層及渣物→測量舊鋼結構現狀的各種尺寸數據和矯正變形→搭設卸荷支撐鋼架設施和卸除作業面處鋼結構上的荷載→加固件和新增加的桿件與原有舊鋼結構高空焊接（或螺栓連接）連接作業→連接后的桿件矯正→拆除卸荷支撐鋼架設施→檢查驗收和測量有關數據→修整和油漆涂裝作業→全面檢查驗收、專家評定→拆除作業腳手架。


3.4 施工實施中要掌握的技術要點和施工方法

1）對原有舊鋼結構考察、取樣、實驗、評定工作一定要做好做細，必須要有權威的專業實驗室對原舊鋼結構和加固用的新鋼材進行取樣實驗，并出具評定報告，確定需采購新鋼材的材質和焊條規格型號（或螺栓）、焊接連接工藝的技術要求（或螺栓）。

2）根據現場對原有舊鋼結構進行噴砂除銹、清除表面覆蓋的所有腐蝕的氧化層及渣物后的現狀，與設計一起討論確定實用可靠的處理、加固、改造方案。

3）檢查運至工地現場新鋼材的材質和焊條規格型號（或螺栓），一定要同實驗室出具的評定報告要求一致，絕對不得任意改換；確實需要改換時，一定要實驗室重新出具新的評定報告。技術管理人員和操作專業工人一定要細心核對用于具體施工部位上的新鋼材材質和焊條規格型號（或螺栓）是否與評定報告上要求的一致（奇普塞德市場改擴項目用的焊條有3種，每一種使用的部位都是不一樣的：從中國進口的新鋼材HPB235和原舊鋼結構型鋼的連接用E4315- J427焊條；從中國進口的新鋼材間連接用E4303-J422焊條；從當地采購的英國標準鋼材間連接用當地買的E7018美國標準焊條），一定要絕對準確，杜絕一切不符合要求的行為，任何的失誤將導致無法預見的后果。

4）原有舊鋼結構的除銹、清除表面覆蓋的腐蝕氧化層及渣物要徹底，必須用空壓機連接專用的噴砂除銹機進行，個別腐蝕嚴重的部位要人工用鋼鑿、榔頭、砂輪機鑿或磨。噴砂除銹的砂子采用中細黃砂，需曬干，因高空作業污染很大，一定要搭設周圍環境防護設施和做好操作人員的防護。

5）測量原有舊鋼結構現狀的各種尺寸數據和矯正變形工作是不可缺少的，矯正方法宜采用物理辦法，不得用加熱烘烤辦法。

6）搭設卸荷支撐鋼架設施和卸除作業面處鋼結構上的荷載是非常重要的工作，必須做好。卸荷支撐鋼架和卸除作業面處鋼結構上的荷載方案一定要可靠實用，必須重視，任何的失誤將導致不堪設想的后果。


7）施工步驟和作業順序不能隨意顛倒，確實需要顛倒時，必須要由主管技術人員確認安全、施工質量不受影響，并經總工程師同意后才能進行，不然將導致不堪設想的后果。

8）必須做好樣板的施工，經有關方面的技術人員和專家評定后，才能推廣到整個工程的施工作業。

9）必須重視高空焊接連接作業的安全和施工質量。在保證高空作業安全情況下，要選擇技術水平高、有經驗的高級專業焊工進行操作作業，一定要保證焊縫的質量，沒有缺陷。操作人員必須要系安全帶，電焊機具要綁牢在高空安全處。

10）油漆涂裝作業一定要滿足設計和規范要求。原有舊鋼結構已經使用多年，經過噴砂除銹后，很容易再腐蝕生銹，因此必須滿足油漆厚度的要求（一定要超過100微米以上），尤其是要保證最里面的那幾度防銹漆（一般三度以上）的施工質量。

11）其余的要求和施工方法與新的鋼結構施工是一樣的，請另見其他文獻。