01 引言
工业通廊(输煤栈桥)属于工业构筑物,在钢铁、煤炭、电力等各大工业企业中大量使用,在部分行业又称为输煤栈桥。
工业通廊(输煤栈桥)是工业生产中用以供料的重要通道,是供料系统的重要环节 。受生产工艺、场地条件等因素限制,廊身通常为大跨度结构,且支承于高耸支架及转运站之上,需跨铁路、公路、生产区运行。一旦结构失效破坏,将造成严重损失和次生灾害,带来巨大的经济损失,甚至付出生命的代价。
通廊(输煤栈桥)垮塌事故曾多次发生,必须清楚的认识到 工业通廊 (输煤栈桥)结构安全是保障生产安全的重要前提。
02 典型问题
工业通廊 (输煤 栈桥) 结构通常由基础、支架、纵向桁架(纵向支承大梁)、门式刚架、横梁、支撑、围护结构及走道和平台等组成。 既有工业通廊(输煤栈桥)中,混凝土结构和钢结构通廊(输煤栈桥)占比众多 。
总结既有工业通廊 (输煤 栈桥) 的工艺特点、结构特性,目前既有工业通廊 (输煤 栈桥) 存在施工严重缺陷、耐久性损伤、不合理改造及使用维护不当、振动异常等问题。
1、施工缺陷
①支座连接缺陷
通廊 (输煤 栈桥) 支架柱顶与纵向桁架立柱间的连接部位对施工的精度要求较高。实际施工过程中,存在安装偏差及施工缺陷,造成该部位达不到规范的要求,存在安全隐患。
②节点连接质量差
钢通廊 (输煤 栈桥) 节点连接处通常为螺栓连接或焊接。由于通廊 (输煤 栈桥) 跨度较大,部分构件存在拼接部位。但施工过程中经常存在节点处、拼接处的连接质量不符合现行标准要求的情况,无法达到设计图纸的要求。
2、耐久性损伤
受物料腐蚀及腐蚀性大气环境的影响,通廊 (输煤 栈桥) 结构腐蚀损伤的情况尤为突出。通廊 (输煤 栈桥) 的使用年限远远小于设计年限,通廊 (输煤 栈桥) 在使用五至十年,便会出现耐久性损伤。
混凝土通廊 (输煤 栈桥) 表现为混凝土脱落,胀裂,钢筋锈蚀; 钢结构通廊 (输煤 栈桥) 表现为钢构件涂层脱落,锈蚀。若不及时进行处理或处理不当,随着使用年限增长,会影响通廊 (输煤 栈桥) 结构的安全。
3、改造不当
统计以往的既有工业通廊 (输煤 栈桥) 案例发现,通廊 (输煤 栈桥) 在使用过程中,存在封闭改造、皮带机加宽、增设管道线缆或走道平台的需求。对通廊 (输煤 栈桥) 的改造会造成结构上的作用发生变化。 如不根据国家强制性标准规定的检测鉴定、加固设计、施工的流程进行改造,自行盲目施工改造,会造成通廊 (输煤栈桥) 处于不安全的状态 。
4、使用维护不当
既有工业通廊 (输煤 栈桥) 在使用期间,对通廊 (输煤 栈桥) 结构的维护不及时。
①对钢构件未定期采取防腐措施,或涂装防腐层时未进行除锈;
②对通廊 (输煤 栈桥) 内部散落的物料和积灰不及时清理;
③对通廊 (输煤 栈桥) 区域清理时经常采用洒水等方式进行清洁,造成使用环境不利于结构长期安全使用。
5、振动异常
既有工业通廊 (输煤 栈桥) 通常为大跨度结构,质量轻,刚度小,对结构的激振力变得越发敏感,在动力荷载作用下容易发生振动故障,这些振动不仅影响舒适度,损害人体健康,严重时还会对设备及结构安全造成影响。
03 通廊(输煤栈桥)检测鉴定典型案例
案例一
某热电厂输煤栈桥结构于2006年设计建造完成,支架为混凝土结构,廊身纵向采用钢桁架。使用过程中支架梁柱节点开裂、桁架杆件变形,且持续发展近一个月时间。
通廊外景
经检测鉴定查明:
1、支架柱基础存在不均匀沉降,沉降的原因为管道渗漏加上水井抽水导致地下水产生流动而带走基础下面的细砂,致使地基下细砂流失而使地基下沉。
2、支架柱基础不均匀沉降造成混凝土支架框架梁柱节点出现明显裂缝,混凝土支架不适于继续承载;
3、支架柱基础不均匀沉降造成上部的栈桥钢桁架斜杆平面外屈曲失稳破坏,经过内力重分布后,钢桁架部分杆件的承载能力不满足要求。
支架柱不均匀沉降
支架柱基础下限
桁架斜腹杆平面外屈曲变形
桁架上弦支撑杆件平面外屈曲变形
案例二
某炼钢有限公司炼铁厂通廊建于2004年左右,支架及廊身均为钢结构。廊身主要由纵向承重大梁承重。
通廊外景
由于施工缺陷和损伤导致结构安全性极不符合国家现行标准规定, 主要问题如下 :
1、廊身纵梁连接处连接质量差,不满足等强连接要求;刚架立柱与屋面梁连接节点处构造与设计不一致,存在构造缺陷;
2、支架柱支撑缀条切断或缺失;
3、屋面檩条与檩托间未连接。
纵向支承大梁拼接处未焊接
廊身刚架立柱与横梁连接构造存在缺陷
支架柱间支撑切割
檩条与檩托间无连接
案例三
某煤矿选煤厂栈桥建成于2006年。支架为混凝土结构,廊身采用螺栓球网架结构、走道板为混凝土板、屋面板及墙面板为保温夹芯压型钢板。
通廊外景
该通廊廊身桁架竖腹杆底部锈穿或锈断,共计32根;其余腹杆最大锈蚀量达到43%,造成廊身钢桁架承载力不满足现行国家标准的要求,严重影响结构安全。
廊身杆件底部锈穿
廊身杆件底部锈穿
案例四
某煤矿选煤厂栈桥建成于1978年,支架为混凝土结构,廊身采用钢桁架结构、走道板为混凝土板、屋面板及墙面板为保温夹芯压型钢板。
通廊外景
该通廊廊身部分桁架竖腹杆底部锈穿或锈断,造成廊身钢桁架承载力不满足现行国家标准的要求;支架柱严重露筋锈蚀,影响结构安全。
廊身杆件底部锈穿
支架柱露筋锈蚀
案例五
某炼钢厂通廊建于2006年左右。支架为单片或双片钢支架。廊身采用钢桁架、围护结构采用金属墙板,楼面采用花纹钢。
通廊外景
该通廊支架柱顶与桁架立柱连接螺栓缺失,支架柱与桁架无可靠连接,存在重大施工缺陷,造成通廊的安全性不符合国家现行标准要求。
支架柱顶固定支座处与桁架立柱连接螺栓缺失
支架柱顶滑动支座处螺栓缺失,无可靠连接
案例六
某煤矿公司输煤栈桥建于2005年,为四角锥螺栓球节点钢网架结构,网架立面布置呈鱼腹式。
通廊外景
该通廊存在支座处连接焊缝脱开、杆件开裂、杆件严重变形、节点高强螺栓未拧紧等缺陷和损伤,造成通廊的安全性不符合国家现行标准要求。
通廊支座连接焊缝脱开,局部翘起
通廊杆件与节点无连接,高强螺栓未拧紧
杆件严重变形
杆件开裂
案例七
某厂皮带通廊廊身为敞开式,于2015年进行环保改造封闭。改造后结构出现明显振动异常情况。廊身倾斜,皮带和物料运行过程中倾斜偏移。
通廊内景图
该通廊在改造加固前已存在明显缺陷损伤。未进行加固处理,因结构改造前未经加固处理,导致动力响应超出规范限值。
支架柱底部腹板锈穿
支架柱底部严重锈蚀
振动测试
04 检测鉴定内容
根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2017年第二批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2017]031号)的要求,由 中冶建筑研究总院有限公司和中冶检测认证有限公司主编的 《工业通廊结构检测鉴定标准》 T/CECS 933-2021,自2022年3月1日起施行。
本标准主要技术内容包括 :
1、工业通廊检测鉴定程序与评定方法 (包括基本规定及其工作内容、评级标准等);
2、工业通廊调查内容 (包括原始资料、环境状况、荷载调查等);
3、工业通廊结构检测 (包括结构布置和尺寸检测、材料检测、缺陷损伤检测、变形检测、振动测试等);
4、工业通廊结构分析与校核方法 ;
5、工业通廊结构鉴定评级方法。
本标准规定工业通廊在下列情况下,应进 行检测鉴定 :
1 达到设计使用年限或目标使用年限拟继续使用时;
2 使用用途或环境改变时;
3 进行结构改造或扩建时;
4 遭受灾害或事故后;
5 存在较严重的质量缺陷或者出现较严重的腐蚀、损伤、变形时;
6 存在明显结构振动异常时。
本标准规定工业通廊检测鉴定内容应包括 :
1 初步调查
①查阅工程地质勘察报告、设计施工图、设计变更记录、施工及施工洽商记录、竣工资料等;
②查阅历次检查观测记录、历次维修加固或改造资料,用途变更、使用条件改变、事故处理以及遭受灾害等情况;
③调查工业通廊的现状、使用条件、内外环境、存在的问题等。
2 详细调查和检测
①调查工业通廊上的作用改变和环境中的不利因素;
②检查工业通廊的结构布置和构造、支撑系统、构件及连接情况;
③检测结构材料的实际性能和构件的几何参数;
④调查或测量地基的变形,检查地基变形对上部承重结构、围护结构系统及设备等的影响。还可通过开挖检查,补充勘察或进行现场地基承载能力试验;
⑤检测上部承重结构或构件、支撑杆件及其连接存在的缺陷和损伤、裂缝、变形或偏差、腐蚀、老化等;
⑥检查围护结构的安全状况和使用功能;
3 工业通廊结构分析与校核
根据详细调查和检测结果,对工业通廊的结构构件、结构系统、鉴定单元进行结构分析和验算。
4 工业通廊鉴定评级
05 结语
工业通廊(输煤栈桥)是企业生产建构筑物中的重要一环,但在施工阶段、使用维护阶段、改造环节都可能存在一定的安全隐患。
业主的管理单位和使用单位应给予足够的重视,加强工业通廊(输煤栈桥)的管理,建立安全运维管理制度,进行定期检查测量,必要时委托专业机构进行检测鉴定。
附:部分通廊(输煤栈桥)类项目检测鉴定业绩
撰稿|周景超
编辑|于英俊
审核|王 玲
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