摘要：相对于传统土建冷库，装配式冷库采用轻钢结构作为主体结构，金属隔热材料复合保温板作为围护结构。本文以实际项目为例，探讨了装配式冷库在地面冻胀破坏后的土建修复及改造方案。
关键词：装配式冷库、修复、改造
0引言
从上世纪50年代我国开始建造冷库以来，很多冷库一直沿用至今，由于当时的技术材料水平的局限、管理维护及系统的老化等原因，部分冷库已不能符合现在的使用需求。当时建造的以多层的传统冷库为主，但随着时代的发展和技术的进步，逐渐出现了一批装配式冷库。本文以某大型装配式冷库为例，探讨了装配式冷库在地面冻胀破坏后的土建修复及改造方案。
1项目概况及主要问题
项目始建于上世纪70年代，为占地面积约为6300m2的单层装配式冷库，其中通长的装卸区域约为1100平方米，其余部分分为6个冷藏库。采用钢结构体系外包库板隔热层，地面设置架空通风层，原使用温度为零下30℃。在建成的时候应当算是当时在国内较早冷库开始使用装配式的案例。
图1平面图
原设计冷库地面层的构造从下到上依次为砂土层、混凝土垫层、混凝土筏板、基础梁、砂浆层、混凝土槽型板、隔热层（两面防水层）、混凝土地坪、柱墩、钢柱，基础梁形成高度约600mm的井字空腔，在基础梁上跨距正中间偏底部设置直径约200mm的通风孔洞，采用此通风架空措施防止冷库地面冻胀。
图2 地坪节点图
但是在经过了约40年的使用过程中，冷库的库体逐渐产生了一系列的问题：地坪隆起，地坪、基础梁、墙体开裂；钢柱倾斜，钢梁产生相对位移，局部梁柱节点错动；屋面拱起变形、积水、漏水；冷藏室内出现大量结冰现象；停止供冷之后地基融沉，地基土承载力降低等。
经现场检测，地坪隆起最高处达到400mm高度，屋面变形最严重处达到约500mm拱起。将地坪隆起最严重处开挖，发现下方初始设计的通风空腔内有大量结冰，于地坪隆起不明显处开挖，下方结冰现象不明显。结合周边环境调查情况，造成空腔内的结冰较大的原因是：建筑设在基础梁上的通风孔随着建筑长期使用后的沉降，已经低于室外地坪，且库体周边未见良好的排水措施，同时屋面雨水管也排水至该区域，易在大雨暴雨期间形成地表积水，通过通风孔倒灌入地面空腔内形成积水，积水在未及排出的情况下受地坪上主冷库温度影响后结冰。由于冷库地坪架空通风层已经失效，引起了地基土的冻胀，随着时间的累积，最终导致了室内地坪大量隆起，上方钢柱倾斜位移、屋面拱起变形。
本文主要针对此装配式冷库土建修复及改造方案进行探讨。
2地基与基础的修复
2.1保留上部框架结构方案
冷库区柱下采用锚杆静压桩承台托换，每根柱下拟布置2根钢管桩，桩长27m，持力层取⑤层粉质粘土夹粉质粉土层；保证柱稳定传力后，掀开架空层，逐一疏通通风孔，在地坪下地基内打孔加热填沙排水，使土体固结沉降，待地坪沉降到原高度。
若原基础可以恢复原位，则直接在地坪下设置预制方桩承担地坪荷载，对于隆起较严重的部分基础采用施加荷载的方法使其恢复原位。
2.2拆除上部框架结构方案
拆除上部框架结构，掀开架空层，逐一疏通通风孔；在原柱下布置2根钢管桩，桩长27m，持力层取⑤层粉质粘土夹粉质粉土层；在地坪下地基内打孔加热填沙排水，使土体固结沉降，待地坪沉降到原高度。
若原基础可以恢复原位，则直接在地坪下设置预制方桩承担地坪荷载，对于隆起较严重的部分基础采用施加荷载的方法使其恢复原位。
3地坪的修复改造
地坪改造方案分为三个方向，根据上部使用功能分别为改造成：常温库、0～4℃低温库、零下18℃低温库。
3.1改造方案一，常温库
如果改造成常温库，地坪没有隔热及抗冻融的要求，主要是待地坪冻土融化稳定后的修复。在冷藏库区的范围，拆除槽型板，加高基础梁的高度300mm，使其能够涵盖住融化稳定后的残余变形，并同时能够保证原有的地坪标高，再用素混凝土将基础梁形成的空腔塞实填平，再在上面做150mm厚的钢筋混凝土内配6@150双向钢筋地坪。装卸区由于地坪未隆起，柱下基础不进行托换，地坪同上述做法。
3.2改造方案二，0～4℃低温库
由于0~4℃低温库同样没有抗冻融的要求，可以在常温库地坪做法的基础上增加隔热层，即在素混凝土填实和150厚钢筋混凝土地坪间增加隔热层；如果融化稳定后的残余变形没有超过原有基础梁顶标高，那么仍然可以保留原设计的做法，不加高基础梁不用素土填实井格空腔，而是重新铺设槽型板，保留下部通风区域，再在其上铺设隔热层及混凝土地坪。
3.3改造方案三，零下18℃低温库
零下18℃低温库的改造，在三个改造方向里是对地坪隔热通风要求最高的。冷藏温度达到零下，地坪就应采取抗冻融措施，目前比较成熟的做法，一是设置架空通风层，一是设置地坪加热层。
若设置架空层通风系统，即保持原设计的方式，和改造方案二中设置架空层的做法一样（隔热层厚度不同），重新铺设槽型板，修复架空层，在槽型板上重铺隔热层，再做混凝土地坪层。为了防止重新投入使用以后再出现与改造前一样的状况，对于架空通风层需采取以下加强措施：场地优化排水方案，防止在大雨时形成大量地表积水，从通风孔倒灌入空腔内；疏通四周排水沟，将排水沟的混凝土板更换成透水性较好的栅格板，并在条件允许的情况下增加排水沟的深度；原有设计的通风孔洞位置偏下，应抬高其高度，防止水倒灌；增加通风孔洞的数量，如有条件同时增设机械通风装置，可以增强通风效果，进一步防水积水及冻融。
若采用地坪加热系统，则需先将基础梁间的空腔区域填平，形成整体大筏板；往上再设置加热层，防止冷量下传，使地基土再次冻胀；往上重新铺设隔热层及混凝土地坪。加热层的做法目前使用广泛的有以下两种：一是采用废热回收乙二醇水溶液加热系统：在地坪配乙二醇水溶液加热管，包含优质PE管、加热阀组、水流指示器、板式换热器、乙二醇水泵、水箱、水阀门、管道及温度检测监视系统等；一是采用电加热系统：在地坪布置优质电加热丝，电加热丝一用一备，含控制箱，温度检测监视系统。相对来说，电加热系统的运行电费远高于废热回收系统，所以电加热系统一般只用于中小型冷库，本项目冷库以用废热回收系统为佳。
4上部结构的修复与隔热形式
改造成常温库是不仅是地坪处理起来最简单的一种，也是上部结构处理起来相对简单的，因为没有隔热要求，不用处理隔热节点。在结构修复上，可以原位修复，也可以拆除修复后再重新安装：先纠偏复位钢结构，保证结构整体刚度及构件强度满足现行规范要求；修复钢结构的耐久性，对于锈蚀钢构件，除锈并重新喷涂防腐漆；修缮屋面与墙面，保证不再积水与漏水。并在后期使用中，地坪堆载不超过原设计要求，在加固期间继续进行沉降监测。
如果改造成低温库，还需要采取隔热措施。铺设地坪隔热层的时候都要注意地坪与柱子连接处的隔热做法，如果拆除上部框架结构，地面隔热层可以做成柱下连通的，整个冷库仍可采用内结构外隔热的模式；如果不拆除上部框架结构，隔热层在柱下连通节点较难实现，故钢柱子应外包隔热并与地坪隔热层连通，防止跑冷，整个库体也应采用外结构内隔热的模式。所以，采取的外隔热还是内隔热的形式首要决定于是原位修复上部结构还是拆除修复后再重新安装。
5总结对比
从经济性和便利性角度出发，拆除重建，即采用新建方案是保证后期使用效果的最佳方式；但是由于现行的审批政策及经营策略所限，需对冷库进行修复及改造，就将面临一系列的改造难点及多方案比选。对于修复加固方案，常温库及低温库均需进行柱下锚杆静压桩承台托换、钢结构加固及耐久性修复、屋面墙面修缮等；施工的主要难点在于柱下锚杆静压桩承台托换时对上部稳定性的要求，砂土换填对锚杆静压桩施工存在较大影响。常温库及高、低温库的区别主要在于是否需要设置隔热层，隔热层设置有内外系统之分，各有优缺点，从隔热节点处理难易程度上来说，建议采用内隔热的形式；低温库常规的地坪抗冻融做法有架空通风层与加热层两种做法，从成本及维护效果综合考虑，推荐选择废热回流系统。
参考文献
[1]王斌，李晓虎，叶尉南.大型装配式冷库概述[J].冷藏技术，2009(4)：30～34.
[2]江向阳，胡贺松，杨建坤，劳锦洪，曹展标.装配式冷库保温设计及施工[J].广州建筑，2016(6)：23～26.
论文作者:叶芸
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/17
标签：地坪论文; 冷库论文; 基础论文; 方案论文; 低温论文; 混凝土论文; 隔热层论文; 《基层建设》2019年第13期论文;