某选煤厂钢筋混凝土皮带走廊结构可靠性检测与鉴定

杨明飞，宗 翔，徐 颖，涂刚要，李孝坤

（1．安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南232001；2．合肥建工集团有限公司，安徽 合肥230088）

1 工程概况

该选煤厂钢筋混凝土皮带走廊结构1979年由原煤炭工业部选煤设计研究院设计，自1984年开始使用至今已经服役30多年。工程所处工业广场平面范围内没有工程地质钻孔，也没有工程地质断面，工程与原煤储存筒仓相连，如图1所示。皮带走廊支撑结构的支架基础选择3层亚黏土作为持力层，砧垟基础选择2层黏土作为持力层。2层土地基容许承载力［R］＝2．9kg／cm2，3层土地基容许承载力［R］＝2．6 kg／cm2，并且2层土属于胀缩性土。

图1 皮带走廊结构

为了选煤生产安全、稳定、可靠，需对此工程进行安全可靠性检测，必要时对其进行改造和加固，因此受选煤分公司委托，根据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144—2008、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002（2011版）、《建筑结构检测技术标》GB／T50344—2004、《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ／T152—2008等规范中的规定，对其进行安全可靠性鉴定，为皮带走廊整体结构的加固提供依据［1］。

2 可靠性检测

2．1 钢筋混凝土构件碳化深度检测

根据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144—2008随机抽取混凝土构件进行碳化深度检测。混凝土碳化深度的检测方法为：在构件表面凿孔，将孔表面灰尘清理干净，向孔内喷洒1%的酚酞溶液，已碳化的混凝土不变色，未碳化的变为红色［2］，然后用碳化深度测试仪测量该构件混凝土碳化深度值。项目中对该皮带走廊的24处进行了碳化深度检测，测试部位涵盖了20m支架、3号转载点、8m支架和皮带走廊内部桁架腹杆，测试结果见表1。

表1 碳化测试结果

综合碳化测试结果，说明该结构的混凝土碳化属于中度碳化，个别位置的碳化深度到达了钢筋表面，引起钢筋锈蚀的概率较高。

2．2 钢筋混凝土构件强度检测

由于结构的使用时间较长，因此混凝土强度测试采用《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03：2007进行检测与评定［3-4］，典型的取芯位置如图2所示。

图2 混凝土取芯位置

按照规范要求对所取芯样进行了力学测试，测试过程如图3所示。

图3 芯样强度检测

力学测试结果显示，8m支架、20m支架和3号转载点位置的混凝土强度评定等级为C10，明显低于设计强度C20。

2．3 钢筋混凝土构件内部钢筋间距检测

对皮带走廊支撑结构和内部桁架腹杆等构件中钢筋间距的信息，依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002（2011版）进行了测试［5-6］，仪器采用钢筋位置测定仪／KON-RBL（D）和钢尺。检测结果与原始设计施工图纸比较得出：除了少数箍筋分布间距与原设计图纸不符，其它钢筋间距基本符合原设计图纸的要求。20m支架纵筋间距合格率为85．7%，箍筋间距合格率为0（注：箍筋间距与设计不符，设计值为300，但实测间距远小于该值，因此箍筋间距不合格）；皮带走廊桁架腹杆纵筋间距合格率为91．7%，箍筋间距合格率为100%。3号转载点柱纵筋间距合格率为83．3%，柱箍筋间距合格率为77．1%，梁纵筋间距合格率为88．9%，梁箍筋间距合格率为83．8%。8m支架纵筋间距合格率为83．3%，箍筋间距合格率为0，箍筋间距存在与设计不符情况。

2．4 钢筋混凝土构件内部钢筋锈蚀率检测

考虑到现场破损构件中钢筋锈蚀对原结构的不利影响，对皮带走廊相关构件的钢筋锈蚀率进行了检测。本次检测采用电位测锈蚀法和游标卡尺法：其中，游标卡尺法是通过直接测量除锈后钢筋直径，然后与原设计钢筋进行比较，得到钢筋截面的面积锈蚀损失率。依据的规范包括《建筑结构检测技术标》GB／T50344—2004、《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ／T152—2008、《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144—2008等，典型的20m支架电位测区如图4所示［7］。

图4 20m支架电位钢筋锈蚀检测区

检测结果：

20m支架共检测了4个测区，支架底部2个测区分别检测18（20cm×20cm）个测点，支架4m高度2个测区分别检测21（10cm×10cm）个测点。从实测电位数据结果来看，除了漏筋部分个别测试值低于-200，其他电压测试值基本上高于-200，所以从电位测试结果可判断20m支架钢筋无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定，锈蚀概率5%，评定等级为C级。

3号转载点共检测了4个测区，每个测区检测21（10cm×10cm）个测点。从漏筋情况来看，4根柱子和梁纵筋和箍筋裸露比较严重，甚至出现个别箍筋出现锈蚀断裂情况。从实测电位数据结果来看，电位测试值低于-200较多，其中有1根柱子达到71%，所以综合电位测试结果和钢筋裸露情况可判断3号转载点钢筋发生锈蚀的概率为50%，可能存在坑蚀现象，评定等级为C级。

8m支架共检测了2个测区，每个测区检测21（10cm×10cm）个测点。从实测电位数据结果来看，除了漏筋部分个别测试值低于-200，其他电压测试值基本上高于-200，所以从电位测试结果可判断8 m支架钢筋无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定，锈蚀概率5%，评定等级为C级。

皮带走廊桁架腹杆共检测了2个测区，桁架每个测区检测21（10cm×10cm）个测点。从实测电位数据结果来看，除了漏筋部分个别测试值低于-200，其他电压测试值基本上高于-200，所以从电位测试结果可判断皮带走廊桁架腹杆钢筋无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定，锈蚀概率5%，评定等级为C级。

2．5 钢筋混凝土构件内部钢筋保护层厚度检测

采用钢筋位置测定仪／KON-RBL（D）对皮带走廊结构主要构件及支撑结构的钢筋保护层厚度进行了检测，依据标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002（2011版）。检测结果与原始设计施工图纸比较得出：除了外露处，纵筋钢筋保护层基本符合原设计要求［6］。

以下对整个皮带走廊主要构件进行外观质量说明：

20m支架：柱底部纵筋外露共5处，柱上部无明显纵筋外露现象；柱底部箍筋外露严重，柱4m高处有明显的箍筋外露，柱4m以上箍筋外露数量有所减少，只有个别箍筋外露，如图5所示。

图5 20m支架柱子

3号转载点：柱子有12～13处纵筋外露，5根梁有纵筋外露情况；柱底部、节点位置箍筋外露现象严重，4根梁均有箍筋外露，个别箍筋锈蚀断裂。

8m支架：右侧柱子无纵筋外露，但有7处箍筋外露点、3处箍筋外露现象严重；左侧柱子纵筋外露2处，箍筋外露9处。

皮带走廊：24m跨度桁架底板露筋8处，腹杆露筋14处；27m跨度桁架底板露筋6处，腹杆露筋6处。

按照《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144—2008，潘一矿选煤厂301号皮带走廊项目混凝土缺陷和损伤评定等级为C级。

2．6 钢筋混凝土构件裂缝检测

采用KON-FK（A）裂缝宽度测定仪对该皮带走廊及支撑结构主要构件（柱、梁）表面裂缝进行了检测，依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002（2011版）和《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144—2008进行测试［8］。发现20m 支架、8m支架和3号转载点有多处竖向裂缝；皮带走廊内部桁架腹杆有16处横向微裂缝、底板有18处贯穿裂缝，同时桁架底板有23处贯穿裂缝。腹杆有7根横向微裂缝，典型的裂缝如图6所示。

图6 皮带走廊底板横向贯穿裂缝

经检测发现，20m支架裂缝主要分布在底部，呈现竖向分布，初步判断属于非受力性裂缝，最大平均缝宽2．48mm，长度88cm。3号转载点构件裂缝出现在柱底部、3m和6m节点上部，呈现竖向分布特征，初步判定为非受力性裂缝，最大平均缝宽2．52 mm，长度93cm。桁架腹杆微裂缝沿腹杆长度方向均匀分布，平均缝宽较小，根据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144—2008，评判等级为a级，属于受力性裂缝，最大平均缝宽0．20mm，长度54cm，但未影响到结构的安全。桁架底板裂缝沿板长跨方向分布，裂缝较多且长，初步判断为预制板之间的裂缝，属于非受力性裂缝，最大平均缝宽1．48mm，长度122cm。

3 加固对策

经过上述6项可靠性鉴定测试结果，按照《工业建筑可靠性鉴定标准》3．3．1条的规定，鉴定该皮带走廊和支撑结构的可靠性等级为3级，不符合国家现行标准规范的可靠性要求，影响影响整体安全，在目标使用年限内明显影响整体正常使用，应采取措施，且可能有极少数构件必须立即采取措施。

1）对20m、8m支架和3号转载点的支撑柱子进行加固处理，方案可采取增加柱子截面和配筋的方式，对锈蚀断裂箍筋进行修复，梁、柱的表面加做保护层，加固使用的混凝土强度等级可较原设计提高1个等级。

2）3号转载点的附属楼梯进行拆除重做。

3）皮带走廊的底板非受力裂缝进行修复，部分裸露钢筋的桁架腹杆进行加固，可以采取外包钢板的方式［9-10］，具体操作可参考相关规范进行。

4）考虑结构长期处于高频动荷载作用的情况，建议定期对皮带走廊内部桁架腹杆及外部主要支架局部构件（环境恶劣处构件以及c级构件）进行复查，确保结构的安全。

4 结论

1）皮带走廊及支架结构工作环境恶劣，腐蚀介质含量较高，同时结构所受动荷载较多，尤其高频振动，综合这些因素导致混凝土和钢筋等材料的腐蚀速度加快，检测结果也证明，混凝土的强度低于设计强度。

2）混凝土的平均碳化深度较大，伴随着支架结构的混凝土保护层剥落现象，造成个别构件主筋和箍筋锈蚀严重，电位测试结果显示锈蚀概率5%，部分构件达到50%，评定等级为C级。

3）皮带走廊的支架结构及3号转载点的基础未发现明显的变形和裂缝，对上部结构无不利影响，但是3号转载点处的附属楼梯锈蚀严重，需拆除重做。

4）最终可靠性鉴定皮带走廊及支架结构的等级为3级，对于部分受力较大支架构件应采取加固措施，同时应该进行定期的跟踪与检测，确保主体结构安全。

［1］张鑫，李安起，赵考重．建筑结构鉴定与加固改造技术的进展［J］．工程力学，2011，28（1）：1-25．

［2］中冶建筑研究总院有限公司（原冶金工业部建筑研究总院）．工业建筑可靠性鉴定标准（GB50144—2008）［S］．北京：中国建筑工业出版社，2008．

［3］中国建筑科学研究院．钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS03：2007）［S］．北京：中国建筑工业出版社，2007．

［4］中国建筑科学研究院．混凝土结构设计规范（GB50010—2010）［S］．北京：中国建筑工业出版社，2010．

［5］王雪艳，胡长明，梅源，等．框架柱含贯通缺陷的混凝土结构安全性鉴定及加固［J］．工业建筑，2013，43（8）：150-169．

［6］中国建筑科学研究院．混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204—2002（2011版））［S］．北京：中国建筑工业出版社，2011．

［7］中国建筑科学研究院．建筑结构检测技术标准（GB／T50344—2004）［S］．北京：中国建筑工业出版社，2004．

［8］李雁，宋雷，殷惠光．某煤矿钢筋混凝土结构厂房检测和可靠性鉴定［J］．工业建筑，2012，42（12）：133-138．

［9］黄建文，姚正治，张焕娥，等．某电厂输煤栈桥结构加固设计［J］．建筑结构，2007，37（S1）：72-74．

［10］四川省建筑科学研究院．混凝土结构加固设计规范（GB50367—2006）［S］．北 京：中 国 建 筑 工 业 出 版社，2006．