關(guān)鍵詞標簽： —發(fā)布時間：2022-08-11 00:33:39  —作者：房屋檢測鑒定

某化工廠綜合管廊位于***某工業(yè)區(qū)內(nèi)。管廊分多次建成，建筑年代有1975年、1984年、1995年等，部分管架曾進行過改造。管架主要為混凝土結(jié)構(gòu)，部分大跨度區(qū)段采用鋼結(jié)構(gòu)桁架。

擬改造管廊總長約為1325米，管架鋪設(shè)的管道有氨氣管道、醋酸管道、蒸汽管道等。管架基本為排架結(jié)構(gòu)，每榀排架平面內(nèi)，中間連接橫梁均為鉸接，縱向柱距為12m時，縱向連接構(gòu)件基本用工字鋼連接，當跨度為15m和18m及以上時，使用混凝土或鋼桁架連接。

排架高基本為6m~10m，管道每層高基本為1.5m~2.5m左右，平面內(nèi)跨度分為：2m、2.5m、4m、5m、6m等幾種，縱向跨距有：2m~7m、12m、15m、18m、19m、31m等幾種。柱截面除改造過的截面外一般為：350mmx350mm、350mmx400mm、400mmx400mm等三種。橫梁斷面一般為：250mmx350mm、250mmx400mm、250mmx500mm及型鋼梁等。

混凝土牛腿離柱頂距離基本為2m左右。混凝土標號：80年代以前的預制構(gòu)件為300號、現(xiàn)澆的為200號、基礎(chǔ)為150號，80年代以后的預制構(gòu)件為C30、現(xiàn)澆的為C20?；A(chǔ)基本為現(xiàn)澆的杯口聯(lián)合基礎(chǔ)，部分柱柱距離較大的采用獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為1m~2m，地基承載力設(shè)計值據(jù)勘察報告可得為100kPa。

目前，某化工廠擬對管廊進行結(jié)構(gòu)加固改造，對結(jié)構(gòu)進行全面的檢測和加固處理。

1、檢查檢測結(jié)果與分析

1） 檢查檢測概況

在有關(guān)單位配合下，對管廊既有結(jié)構(gòu)進行了較為全面的復核檢查及檢測。主要工作內(nèi)容包括：全面檢查結(jié)構(gòu)布置，檢查結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外觀缺陷及裂損，測定傾斜情況，測定混凝土構(gòu)件強度等。

檢測結(jié)果顯示：大部分混凝土管架柱出現(xiàn)縱向裂縫、鋼筋及柱間鋼支撐銹蝕，部分梁、柱節(jié)點失效。

2） 檢查檢測結(jié)果

構(gòu)件裂損、缺陷檢查

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)：由于該管廊各個單元建筑年代不同，各單元的裂損情況也不相同，70年代建造的管架裂損情況比較嚴重，80年代以后建造的管架情況較好。并且，由于該管架處于化工廠內(nèi)，受腐蝕性氣體侵蝕比一般情況下嚴重得多，導致該管廊所有鋼結(jié)構(gòu)柱間支撐、鋼梁及各種連接節(jié)點的埋件和連接件都有不同程度的銹蝕情況。

從現(xiàn)場檢測情況看，部分混凝土管架柱、梁及桁架混凝土保護層剝落情況比較嚴重(尤其是混凝土牛腿附近)，因此導致鋼筋銹蝕較嚴重，個別部位箍筋斷裂失去作用。各柱間支撐及水平支撐等銹蝕嚴重，部分支撐失去承載能力。部分柱、梁連接節(jié)點也因為銹蝕基本失去連接作用。

縱向跨度15米以上柱間均設(shè)置混凝土桁架或鋼桁架，其中混凝土桁架采用標準圖集《鋼筋混凝土桁架式管架通用圖》(HG21252-93)，桁架構(gòu)件截面較小，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)桁架桿件存在大量裂縫、露筋、鋼筋銹蝕情況。腹桿裂縫寬度一般小于或等于0.2mm，尚在允許范圍以內(nèi)；個別裂縫寬度達到0.4mm，超過設(shè)計允許范圍。個別桁架與柱連接處拉裂，連接件銹蝕、裂損嚴重，甚至失去連接作用。

桁架檢測

現(xiàn)場使用水準儀對部分桁架的撓度進行測量。結(jié)果顯示，桁架撓度值均較小，部分桁架變形值為正（即向上），向下變形最大值28.6mm，相當于跨度的1/629，符合規(guī)范要求。分析認為，主要是由于桁架承受荷載較小，由此產(chǎn)生的撓度較小。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，個別桁架連接件拉脫、拉裂。對桁架兩端牛腿標高進行測量后分析，被拉脫桁架兩端牛腿差異沉降較大，最大相鄰牛腿高差達149mm，不均勻沉降是造成桁架拉脫、拉裂的主要因素。

地基處理監(jiān)測調(diào)查

管架所處場地類型為上海地區(qū)IV類場地，采用獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約1.5米?；A(chǔ)混凝土設(shè)計強度為150號(相當于現(xiàn)行規(guī)范混凝土強度等級C13)，部分基礎(chǔ)混凝土強度為C20。

從柱子傾斜測量結(jié)果來看，基礎(chǔ)傾斜量都較小，在規(guī)范允許范圍內(nèi)；從牛腿標高測量結(jié)果分析，個別基礎(chǔ)差異沉降較大，造成桁架連接件拉脫、拉裂，影響到結(jié)構(gòu)安全。

3） 檢查檢測結(jié)果分析

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，管架周圍釋放的蒸汽很多，工廠內(nèi)氨氣、醋酸氣味很濃，表明管架結(jié)構(gòu)處于濕度大、酸性高的環(huán)境下。

混凝土碳化分析

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，大部分管架柱混凝土碳化深度均大于6mm，碳化現(xiàn)象嚴重。由于管架周圍空氣呈很強的酸性，構(gòu)件混凝土內(nèi)水泥石中的氫氧化鈣與空氣中的酸性氣體在適當?shù)臏囟葪l件下發(fā)生化學反應，生成碳酸鈣和水，使混凝土中性化（即混凝土碳化），碳化作用時，還會引起混凝土收縮，混凝土表面在碳化過程中產(chǎn)生微裂縫，從而混凝土失去對鋼筋的保護作用。

鋼筋銹蝕分析

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，敲除開裂混凝土后，構(gòu)件鋼筋均有不同程度的銹蝕。由于構(gòu)件表面混凝土碳化，在潮濕環(huán)境（有氧）環(huán)境下構(gòu)件內(nèi)鋼筋表面發(fā)生電化反應，引起鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕后體積膨脹（銹蝕體積膨脹2~6倍），導致混凝土順筋開裂。

現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)桁架及支撐銹蝕嚴重，部分構(gòu)件已被銹透，由于鋼構(gòu)件處于大氣中，表面保護油漆局部遭到損壞后，同鋼筋銹蝕一樣，大氣中酸性氣體和空氣中水生成無機酸使構(gòu)件表面發(fā)生電化反應，引起鋼構(gòu)件銹蝕。由于鋼構(gòu)件是直接裸露在大氣環(huán)境中，銹蝕比混凝土中鋼筋嚴重的多，很多構(gòu)件已被銹蝕透。

鋼筋的銹蝕量與鋼筋的材性密切相關(guān)。隨著鋼筋的銹蝕量的增加，銹蝕鋼筋的屈服強度降低，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度也呈明顯下降趨勢。當鋼筋的銹蝕量大于15%時，應及時更換鋼筋。

當鋼筋銹蝕面積達到或超過30%~40%時，應進行加固處理。同時，鋼筋銹蝕還將導致鋼筋附近混凝土材料性能的劣化。該管架鋼筋銹蝕約達到15%，需要對銹蝕鋼筋進行處理，結(jié)合管廊的加固層改造，對該管架進行加固處理。

2、加固改造設(shè)計

    1）加層設(shè)計

管廊一般由固定管架、活動管架（一般分為剛性、柔性、半鉸接活動管架）、管道、補償器等組成，承受荷載主要有管道產(chǎn)生的水平縱向荷載(由管道摩擦力產(chǎn)生)、風荷載、垂直荷載。管架示意圖如下：

某化工廠管廊改造設(shè)計工程，柱和基礎(chǔ)連接形式為固接，梁、柱連接平面內(nèi)為鉸接連接，平面外為自由（無縱向梁連接時）或鉸接（梁或桁架連接時）連接。

活動管架為剛性管架時，縱向水平荷載為管道摩擦力。由于管架剛度較大，不能適應管道變形的要求，管道因變形與管架出現(xiàn)相對位移，而產(chǎn)生的水平力即為管道水平摩擦力。

管道水平摩擦力大小還要考慮管道之間的互相牽制作用，當管架上敷設(shè)多根管道時，各管道之間由于不同時工作（產(chǎn)生的溫度內(nèi)力不相同），對管架的受力和位移會產(chǎn)生牽制作用。

牽制作用的大小與管道在管架上的布置方式有關(guān)，管架上管道根數(shù)越多牽制作用越大、常溫管道的質(zhì)量所占比例越大牽制作用越大、管道中介質(zhì)溫度高和溫度低的，質(zhì)量大的和質(zhì)量小的，其排列越對稱、越均衡牽制作用大、雙層管道的管道牽制作用比單層管道大、高溫管道偏設(shè)一側(cè)時牽制作用小、管道同時起動時牽制作用小。

橫向水平荷載為風荷載，當為單層多管情況時，管道風荷載計算公式為： （l為管道跨度，Di為管道保溫后外徑），當為多層管道時，由于上下層管道間風荷載的影響，每層管道風荷載須乘以影響系數(shù) 加以修正。

固定管架還須考慮管道補償器的彈性變形引起的水平推力，管道水平推力由管道專業(yè)提供。管架柱、基礎(chǔ)因在平面內(nèi)、外兩個方面都有受力，所以一般按雙向偏壓受力考慮計算。

2） 加固設(shè)計

由于管廊加層改造后，設(shè)計荷載大大增加，原有結(jié)構(gòu)的承載能力遠遠不足，須對原管架進行加固設(shè)計。加固設(shè)計過程時，須考慮和原結(jié)構(gòu)的共同受力和原結(jié)構(gòu)因裂損帶來的承載力損失等問題。

某化工廠管廊加固設(shè)計時，考慮現(xiàn)場情況(由于管道正處于使用中，管道無法挪動)，對管架柱頂有管道不便設(shè)節(jié)點的管架，在柱上端側(cè)面加設(shè)混凝土牛腿做新增管架的支點。在原管架柱頂無管道處，柱頂設(shè)置節(jié)點（鉸接連接），新增管架通過該節(jié)點傳遞新增荷載，這樣處理主要好處就是不會讓新增荷載對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏心矩，對加固設(shè)計來說是最有利的一種連接方式。

原管架柱側(cè)面增加混凝土牛腿做新增管架支點的方法，應考慮新增荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的偏心矩，并且在柱頂原管架柱和新增管架柱間需再設(shè)置一道連接，這樣可以減少新增柱的計算長度，在原結(jié)構(gòu)柱上端平面內(nèi)加設(shè)一道水平系桿以增加平面內(nèi)穩(wěn)定并傳遞新增水平荷載。方案簡圖見下圖：

縱向跨度較大的管架(15米及以上)因為總荷載增加較大，基礎(chǔ)荷載大大增加，承載力遠不滿足要求。并且因原基礎(chǔ)底面積已經(jīng)較大(4mx4m左右)，如果考慮增加基礎(chǔ)底面積加固，基礎(chǔ)高度增加太大。

因此，該工程采用基礎(chǔ)壓樁加固，壓樁樁長為18米左右，每節(jié)長約2~3米。原混凝土基礎(chǔ)按承臺考慮，不足處再進行加固處理，驗算承臺時，須考慮承臺的抗拔能力。縱向跨度較小管架基礎(chǔ)根據(jù)荷載增加大小對原基礎(chǔ)擴大截面處理。

考慮到荷載增加較大，加固部分和原有基礎(chǔ)協(xié)同作用能力的折減，該管架基礎(chǔ)加固時，考慮在新舊結(jié)合處加設(shè)暗梁加固，暗梁加設(shè)在獨立基礎(chǔ)四周，可以提高基礎(chǔ)承載能力。擴大截面處理時須對新舊結(jié)構(gòu)的結(jié)合處進行專門處理，如增加接合短鋼筋、鑿毛結(jié)合面等保證結(jié)合牢靠、共同受力。

3、結(jié)語

某化工廠既有管架，增加兩層管道，荷載增加較大。通過現(xiàn)場檢測、計算分析，有以下幾點結(jié)論：

1）混凝土開裂、鋼筋銹蝕引起結(jié)構(gòu)承載力嚴重下降，包括鋼筋與混凝土粘結(jié)力下降、鋼筋銹蝕使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生相當大的拉應力、鋼筋應力腐蝕導致結(jié)構(gòu)延性下降，需對結(jié)構(gòu)進行加固處理。

2）新增部分管架設(shè)計時須全面考慮各種管道荷載，包括管道和活動管架的水平摩擦力、管道補償器的彈性變形引起的水平力、不同管道之間的水平牽制力。

3）原有管架加層改造時，要采取合適的加固方案，對新舊結(jié)構(gòu)連接節(jié)點需進行特別處理。