某選礦廠粉礦倉可靠性鑒定及加固建議

楊景明

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 西安 710077）

    一、工程概況

    某有色金屬選礦廠于1972年建成投產(chǎn)，至今已使用40余年。該選礦廠磨浮車間粉礦倉共6個，分兩次建成。初建1-4號粉礦倉，后擴建了5-6號粉礦倉。單個粉礦倉呈圓筒狀，外徑11m，筒壁厚250mm，倉頂標高22.87m，倉底標高9.37m。礦倉底部由9根柱支撐，每個礦倉底部設有4個出料口。倉頂布置皮帶機，由布料機從皮帶兩側向礦倉送料，皮帶通廊作為礦倉附屬建筑物，采用砌體結構和鋼木屋蓋，檐口標高27.47m。

    粉礦倉為鋼筋混凝土筒倉，上部為圓型混凝土筒，下部為鋼筋混凝土框架，柱下設獨立基礎，埋深-2.5m。混凝土強度等級：筒壁為C20，平臺板為C15，柱為C25，獨立基礎為C15，所有混凝土均為現(xiàn)澆。筒倉頂部皮帶通廊寬6m，長72m，維護結構為240mm磚墻。1-4號粉礦倉通廊屋架為三角形豪式木屋架，5-6號粉礦倉通廊屋架為三角形鋼屋架，屋面原設計為塑料瓦，現(xiàn)已更換為壓型鋼板屋面。

    二、調(diào)查與檢測

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008和現(xiàn)行國家有關設計規(guī)范的要求，查閱設計圖、竣工資料、歷次加固和改造圖紙，現(xiàn)場考察構筑物的實際狀況、適用條件、內(nèi)外環(huán)境調(diào)查各類荷載及使用環(huán)境，檢查結構構造、支撐系統(tǒng)、結構構件存在的缺陷和損傷。本次調(diào)查僅針對倉體與支承結構、倉頂建筑進行，具體如下：

    1、倉體與支承結構

   （1）支承結構調(diào)查與檢測情況

    筒倉支承結構主要為混凝土柱，每個筒倉側壁底部布置8個柱子，柱截面尺寸為600×600mm，筒倉中心底部布置1個截面為1000×1000mm柱，柱頂為無梁樓蓋，柱頂設有柱帽。現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，柱子的實際施工位置與設計偏差較大，柱帽處底板鋼筋外露嚴重、開裂、滲水（見圖1、圖2）。現(xiàn)場采用回彈法抽檢柱混凝土實際強度，經(jīng)檢測混凝土實際強度滿足原設計強度要求。

 圖1 柱帽處混凝土滲水               圖2 柱帽處底板鋼筋外露

   （2）倉體調(diào)查與檢測情況

    倉體由筒壁、倉底、倉頂三部分組成。倉底混凝土板厚度1200mm，倉壁厚度250mm，倉頂進料口兩側設置縱向梁�，F(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，筒倉底板底部鋼筋銹蝕、外漏、滲水（見圖3、圖4）；兩筒倉之間接縫處漏水，挑板因堆礦料太多而導致板下?lián)蠂乐亍?

                    圖3 筒倉底板滲水                   圖4 筒倉底板鋼筋外露

    筒壁混凝土外側受環(huán)境影響大，現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)外表層起砂，局部鋼筋外露銹蝕。另外，筒壁內(nèi)側存在磨損現(xiàn)象，磨損后的筒壁鋼筋顯露（見圖5、圖6）。筒壁內(nèi)側原設計混凝土保護層厚度為25mm，經(jīng)檢測實際情況為局部筒壁磨損已經(jīng)超過保護層厚度。

                      圖5 筒壁內(nèi)側混凝土磨損          圖6 筒壁內(nèi)側局部鋼筋外露

    現(xiàn)場檢測還發(fā)現(xiàn)，礦石對倉頂縱向梁的磨損也相當嚴重，初建的1-4號粉礦倉進料口兩側梁的側面被磨掉約50mm，側面箍筋磨損、磨斷，梁底部受力鋼筋外露，局部磨損嚴重（見圖7、圖8）。

                    圖7梁箍筋磨損情況               圖8梁底部受力鋼筋磨損情況

    2、倉頂建筑調(diào)查與檢測情況

    粉礦倉頂部為皮帶通廊，布料機架設在已經(jīng)磨損的倉頂梁上，皮帶通廊兩側圍護采用240mm磚墻，并每間隔3m設置370mm×370mm磚壁柱�，F(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，磚墻根部損傷較大，磚風化剝落，砂漿粉化流失（見圖9）。造成墻根破損的主要原因是屋面漏水，雨雪滲漏侵蝕與凍融作用。另外局部墻頂也因雨水滲漏腐蝕，表面剝落（見圖10）。

                    圖9 磚墻根部損傷                    圖10 磚墻頂部損傷

     三、結構分析與校核

     根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）、《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范》（GB50077-2003）等資料，對筒倉結構按承載能力極限狀態(tài)進行校核。材料強度取值時，當實測強度符合原設計要求時，按原設計值取；當實測強度與原設計不符或顯著退化時，根據(jù)實測強度取值。因此，在計算構件承載力時應考慮混凝土破損、鋼筋銹蝕對承載力的影響。

    結構承載力驗算采用中國建研院PKPM軟件建模，構件承載力驗算采用手算與電算結合進行，所有驗算結果均以抗力與荷載效應比值R/(γ0·S)給出，其中：R表示結構構件的抗力；S表示結構構件的作用效應；γ0表示結構構件的重要性系數(shù)，對安全等級為一級、二級、三級的結構構件可分別取1.1、1.0、0.9，本結構取γ0=1.0。

    經(jīng)驗算，筒壁承載力不滿足要求，尤其下段的承載力明顯偏�。ㄒ姳�1）；位于筒倉頂部的縱向梁L-3在考慮磨損后承載力不滿足要求（見表2）；按抗震設防烈度7度計算，柱的承載力驗算指標滿足要求（見表3）；倉頂皮帶通廊圍護墻承載力滿足要求，屋架承載力滿足要求。

表1  筒壁R/(γ0·S)驗算結果

表2  頂部縱向梁R/(γo·S)驗算結果

表3  7度抗震設防柱R/(γo·S)驗算結果

    四、可靠性鑒定評級

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008），工業(yè)建筑的可靠性鑒定評級劃分為構件、結構系統(tǒng)、鑒定單元三個層次，而工業(yè)構筑物的可靠性鑒定可將構筑物整體作為一個鑒定單元，并根據(jù)構筑物的結構布置及組成劃分為若干結構系統(tǒng)進行可靠性等級評定。

    構筑物的可靠性評定等級，包括安全性等級和使用性等級評定。結合工程實際情況，僅對倉體與支承結構進行可靠性鑒定評級。

 1、安全性評級

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008），倉體與支承結構的安全性等級應按結構整體性和承載能力兩個項目評定等級中的較低等級確定，結果如下：

   （1）承載能力評級

    混凝土結構的主要構件承載能力評級時，當R/(γ0·S)≥1.0時為a級，當0.90≤R/(γ0·S)＜1.0時為b級，當0.85≤R/(γ0·S)＜0.9時為c級，當R/(γ0·S)＜0.85時為d級。

    根據(jù)承載力驗算結果，筒壁為d級（極不符合現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，嚴重影響安全，必須及時或立即采取措施），頂部縱向梁為b級（略低于現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，滿足結構安全性下限水平要求，不影響安全，可不采取措施），柱為a級（符合國家現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，安全，不必采取措施）。

   （2）結構整體性評級

    根據(jù)結構布置和構造、支撐系統(tǒng)兩個項目，綜合評定結構整體性為B級（略低于現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，滿足結構安全性下限水平要求，尚不明顯影響整體安全，可能有極少數(shù)構件應采取措施）。

    2、使用性評級

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》，混凝土構件使用性評級是根據(jù)構件變形、裂縫、缺陷及損傷、腐蝕四個項目進行評定，結果如下：

   （1）構件使用性評定

    鑒定單元結構構件使用性評定為c級（不符合國家現(xiàn)行規(guī)范的正常使用要求，在目標使用年限內(nèi)明顯影響正常使用，應采取措施）。

   （2）結構系統(tǒng)使用性評定

    根據(jù)上部承重結構的使用狀況和結構的水平位移綜合評定結果為C級（不符合國家現(xiàn)行規(guī)范的正常使用要求，在目標使用年限內(nèi)明顯影響整體正常使用，應采取措施）。

    3、可靠性評級

    根據(jù)鑒定單元安全性及使用性評級結果綜合評定，本鑒定單元靠性級別為四級（極不符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范的可靠性要求，已嚴重影響整體安全，必須立即采取措施）。

    五、結論和建議

    1、結論

    經(jīng)現(xiàn)場檢測和結構承載力驗算，粉礦倉及倉頂皮帶通廊存在的主要問題有：

   （1）筒內(nèi)壁有不同程度的磨損現(xiàn)象，粉礦倉筒壁底段的環(huán)向鋼筋配置明顯偏少。

   （2）粉礦倉頂部縱向梁磨損嚴重，按照實際截面計算的承載力不滿足要求。

（3）倉頂皮帶通廊墻體根部損傷較大，影響使用。

2、建議

    針對以上結論和問題，建議如下：

   （1）對筒壁底段采取加大截面或粘鋼補強加固。

   （2）對倉頂磨損嚴重的縱向梁按原設計圖增補鋼筋，補強加固后增設防磨襯板；

   （3）對倉頂皮帶通廊墻體根部用高強度等級砂漿修補，同時做好外墻面的防水措施。

    該構筑物建設年代較早，結構存在較多構造缺陷，加之已基本接近設計使用年限，結構磨損及其他損傷較多，存在安全隱患，必須及時采取維修加固處理措施，使其可靠度基本達到目前規(guī)范要求。根據(jù)建筑物現(xiàn)狀，進行整體加固的施工范圍較大，若對其進行全面的抗震加固，加固技術難度大、成本高，綜合考慮適修性、功能性，建議對該粉礦倉進行監(jiān)護使用，條件允許時拆除重建。

(本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網(wǎng)絡設計項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)