临近深基坑的砖烟囱加固处理方案

张端端

（福建华景建筑设计院有限公司）

1 工程概况

某砖烟囱设计并建成于上世纪70年代。烟囱底部外径3820mm，顶部外径1720mm，高约35m。烟囱外壁厚度从下往上分别为550mm、490mm、420mm、360mm。烟囱标高0～15m，内衬耐火砖，筒身沿全高每隔4或5皮配置环向钢筋，直径为6mm，未配置纵向钢筋。烟囱基础采用天然地基浅基础，以粉质粘土作为基础持力层，基础埋深约为3.8m。

主要设计指标：该烟囱抗震设防烈度7度、设计基本地震加速度0.15g；设计地震分组为第三组，丙类建筑，建筑场地类别Ⅱ类；基本风压：0.8kN/m2；地面粗糙度类别B类，加固设计合理使用年限按30年。

该烟囱作为历史产物，经鉴定主要存在以下问题：

⑴烟囱顶圈梁与筒壁存在较大脱缝，缝宽＞1.0mm；烟囱筒壁存在多条竖向、横向及斜向裂缝，缝宽约0.2～1.5mm。

⑵烟囱筒壁耐火泥粉化，砌筑砂浆不饱满、局部粉化。

⑶烟囱未产生明显不均匀沉降，地基基础处于正常工作状态，但临近待建基坑，存在安全隐患。

2018年针对该烟囱的加固设计方案举行专家咨询论证会，根据鉴定报告及专家论证意见，本工程主要对烟囱的基础及上部结构进行加固。

2 砖烟囱加固措施

2.1 基础加固方案

附近有一待建深基坑采用灌注桩加止水帷幕支护形式，深基坑距离烟囱所在位置4m左右，基坑开挖及桩基施工容易对原地基基础产生扰动影响，引起烟囱的沉降变形及倾斜。保护烟囱基础，具体措施如下：

本工程场地受限，且烟囱筒身加固后地基载荷变大，若采用大直径混凝土灌注桩护底，可能引起地基土从桩间孔位置挤出，从而导致烟囱沉降破坏，故采用Φ273mm无缝钢管，孔径350mm，共30根小直径烟囱护底桩环绕烟囱围成一圈，将烟囱旧基础围合在密闭空间内。

为尽可能减少基坑施工过程中对保留烟囱的影响，烟囱护底桩应先施工，施工顺序按对角线上的两根桩同时施工，跳打3根桩以上施工，严禁沿一侧按顺序施工。护底桩一次注浆水泥浆液会出现一定的收缩下沉，应及时补注，确保桩顶标高；二次注浆时要控制压力，防止地表隆起。施工期间应对烟囱的竖向位移、倾斜和水平位移进行严密监测。护底桩加固烟囱基础如图1～图3所示。

图1 基坑支护平面布置图

图2 护底桩支护平面布置图

图3 护底桩加固烟囱基础大样图

为减少对原地基基础的扰动影响，应控制护底桩承台开挖深度，在地面处桩顶加设环梁，环梁高1.55m，烟囱内外混凝土环梁设置锚筋与旧烟囱基础可靠连接，提高基础整体性。

图4 混凝土环梁加固砖砌条形基础大样图

2.2 上部加固方案

旧烟囱筒身未设置纵向钢筋，抗震承载力不符合规范要求，筒壁存在裂缝，烟囱为高耸构筑物，施工空间狭小，故比选后放弃烟囱内部设置钢支架加固的方案，采用外部加设临时扁钢构套，内部现浇钢筋网自密实细石混凝土面层的内外联合加固方案。扁钢构套施工时，先进行裂缝修补，水泥砂浆勾缝，再安装纵向钢板，最后安装环向钢板。内部钢筋网自密实细石混凝土面层通过L形锚筋与旧砖烟囱粘结成整体，施工时若操作空间允许，需安装模板，以避免面层掉落，影响施工质量。烟囱上部加固如图5所示。

图5 烟囱加固立面图

本工程烟囱顶圈梁与筒壁存在较大脱缝，故在脱缝处采用聚合物砂浆涂抹饱满。

烟囱筒壁耐火泥粉化严重，加固烟囱内壁时，先将内表面耐火砖拆除。拆除时应采用人工手动拆除，不可采用机械拆除，尽量减少对旧烟囱的震动。外表面砖砌体灰缝处采用聚合物砂浆勾缝。

3 临近深基坑的烟囱基础加固分析及施工顺序

烟囱临近深基坑，位于该基坑支护的阳角部位，烟囱与基坑围护桩间距仅4m，且该基坑支护深度达17.5m，基坑开挖过程中，不可避免会产生位移和沉降，对烟囱造成不可逆的破坏；大直径围护桩施工取土过程中，大面积单边的土层缺失，极容易造成烟囱倾斜破坏；且深基坑开挖引起地下水位下降，土中的有效应力增加，也易造成地面沉降。

故深基坑支护施工前，应先对烟囱地基进行加固。本工程地基加固采用二次注浆的小直径钢管护底桩，该加固方案不仅可以减小护底桩施工对烟囱的影响，而且可以使护底桩和桩内土形成独立的支承体系，将基坑开挖及大直径支护桩的施工影响降到最低。为保证基坑开挖过程中地下水位稳定，在基坑周边设置止水帷幕，并适当布置地下水回灌井。

烟囱加固除必要的安全加固措施外，施工顺序也尤为重要，合理的施工顺序可以减少临近基坑施工对烟囱的影响，本工程的施工顺序为：护底桩施工→地面以上12m范围内临时扁钢构套施工→烟囱基础加固，并加设临时支撑加固基础→烟囱内部加固→临近深基坑大直径围护桩施工→止水帷幕、回灌井施工→深基坑开挖。

4 其他施工注意事项

烟囱可靠性鉴定时部分砖砌体外表面受到凿除、削弱，烟囱加固时应采取补强，上色等措施，使烟囱外立面恢复原状。

砖烟囱内外表面应进行防腐处理，内表面先用1:2水泥砂浆抹面，再涂刷厚度为120μm的环氧树脂防腐涂层；外表面砖砌体表层应进行清洗，表层脱落处补强处理，再涂刷厚度为120μm的环氧树脂防腐涂层。

烟囱加固完成后，需拆除外立面临时钢板，使烟囱外立面恢复原状。

5 结束语

目前烟囱加固及临近深基坑支护已施工完成，烟囱位移、沉降等监测数据均满足要求，说明小直径钢管护底桩的加固方案对此类临近深基坑的高耸结构基础加固具有良好效果。烟囱筒身未出现新裂缝，烟囱内部新做混凝土筒通过L形锚筋与旧砖烟囱粘结成整体，协同受力，此筒身加固施工工艺较普遍，加固效果良好，可为该领域相似类型的加固做法提供借鉴。