既有工业厂房生产设备艺术修复再利用施工技术

文/ 中国建筑第八工程局有限公司总承包公司   孙晓阳

住房和城乡建设部研究开发项目( 2019-K-068) ; 中建股份科技研发课题( CSCEC-2020-Z-29)

1  施工工艺流程

江苏园博园项目主展馆位于南京市江宁区，主展馆场地为原昆元水泥厂和银佳白水泥厂厂址，需对其进行加固改造，实现城市功能的织补与生态修复，塑造具有前瞻性和标志性的建筑，形成既有工业厂房生产设备艺术修复再利用施工技术，工艺流程如图1所示。

图1   施工工艺流程

2  操作要点

?? 钢设备情况检测分析

观察钢设备表面有无缺陷及损伤，对有明显锈蚀破损位置进行记录。

采用Elcometer 331型锈蚀检测仪检测钢设备锈蚀情况，鉴别有无锈蚀信号、锈蚀严重程度，并记录测量结果。

采用PT900型智能化超声波测厚仪进行钢设备壁厚检测，对壁厚不满足要求的位置进行记录。

使用里氏硬度计检测钢设备抗拉强度，根据检测结果形成专业检测报告，通过对检测报告进行分析，综合考虑展陈和使用效果，合理确定钢设备拆除、替换、保留、加固范围。

?? 钢设备三维扫描建模技术

为快速精准获取钢设备空间位置信息，选用Z+F 5010X型三维激光扫描仪进行测量，可直接实现大型、复杂、不规则实体结构的三维数据完整采集，测量精度较高。

获取点云数据前进行实地踏勘，结合厂房尺寸、钢设备分布情况划分扫描区域，以保证在扫描仪有效工作范围内发挥最大功效，避免重复扫描。

扫描站点布置完成后，将三维激光扫描仪架设在扫描站点上，进行整平、参数设置及扫描，扫描结果如图2所示。扫描完成后可在显示屏中实时查看点云数据，对于点云数据获取不理想或复杂程度较高的区域，调整扫描级别，进行局部重新扫描。

a  整体结构

b  钢设备

图2  三维扫描

受施工因素的影响，且钢设备实体反射特性不均匀，导致最终获取的点云数据可能包含不稳定点和噪声点，采用InfiPoints软件去噪模块对点云数据进行过滤(见图3)，得到最终需要的点云数据。

图3  点云数据去噪处理

将处理完成的数据导入SolidWorks软件建立模型(见图4)，精准确定钢构件尺寸及空间信息，避免后期因结构碰撞、尺寸冲突等原因造成返工。

图4  厂房生产设备模型

?? 钢设备拆除工艺 

拆除腐烂、锈蚀严重且对空间使用及展陈效果有影响的钢构件、钢设备。为减小拆除过程对钢设备的影响，采用氧气乙炔精准割除法。

对拆除范围内钢构件、钢设备进行放样定位，并精准绘制切割线。

由于钢设备较重且锈蚀情况严重，为确保整体结构稳定性，需在钢设备切除部位及相邻部位搭设临时支撑体系进行卸荷，为保证安全性，需进行相应的计算分析。

对于竖向贯通大型钢设备，考虑到空间利用需求，需将室内某些贯通钢设备全部或部分拆除，对结构扰动及受力的影响较大。为此，采用Midas软件对钢设备自重及拆除前、后应力变化进行分析，以确定永久支撑位置、数量及形式。

部分钢设备中存有积灰且积结成块，需采用风镐破除，随破除随切割，减小破除过程中对钢设备其他部位造成的影响。

?? 钢设备替换工艺

为确保良好的展陈效果，部分锈蚀严重的钢设备拆除后需进行1∶1复刻替换(见图5)，前期通过三维扫描及模型建立，基本掌握构件尺寸、位置等信息。为进一步确保复刻构件尺寸精确、降低返工率，现场将拆除构件分区域分类堆放，对构件尺寸与模型进行复核。 

图5  复刻构件模型

??钢设备加固工艺

为最大限度地保存工业遗产，需结合钢设备情况分析结果与后期修复工艺对钢设备采取加固修补处理措施，降低拆除及替换率。主要施工工艺包括钢设备基础与基座加固、破损位置补丁式加固修复、薄弱位置焊接补强、新增钢支撑连接等方式。

??钢设备表面处理工艺 

为得到较好的展示效果，修旧如旧，需对钢设备表面进行特殊处理，增加其耐候性，保存工业风貌(见图6) 。 

图6  钢设备表面处理

3  结语

既有工业厂房生产设备承载着城市的历史记忆，相比整体拆除，对其进行修复改造不仅可减少建筑垃圾的产生，还能发挥其文化价值，留存城市珍贵的历史记忆，符合国家建设节约型社会的理念及可持续发展要求。对江苏园博园项目既有水泥厂工业遗址进行加固改造，实现城市功能的织补与生态修复，形成既有工业厂房生产设备艺术修复再利用施工技术。