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        淺析變電站半高層結(jié)構(gòu)安全檢測及評估技術(shù)應(yīng)用

        2021-03-27 02:36:18國網(wǎng)湖北省電力有限公司曾垂輝鄂士平國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院
        電力設(shè)備管理 2021年8期
        關(guān)鍵詞:天橋構(gòu)架高層

        國網(wǎng)湖北省電力有限公司 張 洪 曾垂輝 鄂士平 國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院 王 楠

        長期以來,變電站半高層建筑物作為安置刀閘、斷路器等設(shè)備的重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建筑物,其安全性一直被運維管理單位所忽視。隨著使用年限的不斷增長和環(huán)境影響,變電站半高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學性能、穩(wěn)定性、耐久性均出現(xiàn)衰弱及退化的現(xiàn)象,直接影響到結(jié)構(gòu)及設(shè)備正常運行。因此必須重新對其主體結(jié)構(gòu)進行檢測評估,并且根據(jù)評估情況,制定相應(yīng)的除險加固或者技改措施,以確保半高層結(jié)構(gòu)和其上方開關(guān)設(shè)備運行安全[1-2]。

        1 評估依據(jù)、現(xiàn)場檢測結(jié)果及分析

        半高層布置式變電站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是簡單的板、梁、柱支撐結(jié)構(gòu)體系,依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》規(guī)定,將變電站劃分為構(gòu)件(構(gòu)架柱)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(地基基礎(chǔ)、承重結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu))、鑒定單元(半高層結(jié)構(gòu))三個層次,對構(gòu)件、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、鑒定單元進行評估等級劃分[3-4]。半高層布置式變電站構(gòu)架及其附屬結(jié)構(gòu)評估的內(nèi)容主要包括:結(jié)構(gòu)布置調(diào)查及主要構(gòu)件截面尺寸復(fù)核;混凝土結(jié)構(gòu)外觀缺陷踏勘普查;混凝土強度評估;混凝土碳化深度評估;混凝土裂縫性狀評估;混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕評估;混凝土保護層厚度評估;混凝土結(jié)構(gòu)的變形評估;變電站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久年限評估。

        本次評估工作開展過程中,評估小組發(fā)現(xiàn)該220kV 變電站半高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年運行,暴露出了眾多結(jié)構(gòu)缺陷問題,主要表現(xiàn)六類典型缺陷:構(gòu)架柱發(fā)生傾斜及鋼筋銹漲開裂、露筋與貫穿性裂縫等缺陷;樓梯底部混凝土破損露筋現(xiàn)象嚴重;天橋底梁破損及露筋缺陷;金屬連接部件銹蝕缺陷;天橋樓板露筋及裂縫缺陷;樓梯、天橋圍欄破損及銹蝕。檢測小組主要對該變電站半高層結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土圓管尺寸進行了復(fù)核性檢測;對鋼筋混凝土圓管支架位移進行了測量;對鋼筋混凝土圓管碳化深度、剩余強度及混凝土保護層厚度進行了檢測。

        關(guān)于結(jié)構(gòu)截面尺寸。從檢測報告可看出,該變電站半高層結(jié)果立柱均由直徑為300mm 或400mm的預(yù)應(yīng)力混凝土環(huán)形等徑桿組成;關(guān)于構(gòu)架垂直度。在該變電站共抽檢10根柱構(gòu)件,所抽檢支架柱構(gòu)件傾斜率介于0.18~0.42%之間。從半高層布置式變電站圓管型鋼筋混凝土構(gòu)架柱、操作平臺(天橋)及樓梯結(jié)構(gòu)受力分析上看,電力支架傾斜位移是由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起;關(guān)于構(gòu)架混凝土強度、碳化深度、混凝土保護層厚度。現(xiàn)場對半高層結(jié)構(gòu)的立柱、天橋和樓梯進行了抽檢,所抽檢混凝土柱構(gòu)件抗壓強度推定值介于33.8MPa~41.3MPa 之間,裂縫寬度介于0.45mm~2.42mm 之間,鋼結(jié)構(gòu)銹蝕率在7.2~18.8%之間。檢測結(jié)果表明該變電站各構(gòu)架柱強度基本達到350#混凝土強度等級,所抽檢部分立柱混凝土裂縫寬度超過0.3mm,鋼結(jié)構(gòu)銹蝕率超過原截面10%,部分檢測構(gòu)件屬于危險構(gòu)件,需要立即進行修復(fù)。

        2 安全評估

        2.1 半高層布置式變電站構(gòu)架設(shè)施狀態(tài)分析

        鋼筋混凝土立柱。其主要缺陷及分析結(jié)果如下:部分構(gòu)架柱混凝土表面出現(xiàn)嚴重的貫穿性裂縫,部分構(gòu)架柱抱箍金屬構(gòu)件存在銹蝕現(xiàn)象。構(gòu)架柱表面都出現(xiàn)了混凝土裂縫現(xiàn)象,部分貫穿性裂縫已嚴重影響到結(jié)構(gòu)安全、必須立即進行處理,從金屬構(gòu)件銹蝕缺陷的安全考慮必須進行除銹防腐處理。依據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》要求,構(gòu)架柱強度基本達到了350#混凝土強度等級,所抽檢部分混凝土裂縫寬度超過0.3mm,鋼結(jié)構(gòu)銹蝕率超過原截面10%,部分檢測構(gòu)件屬于危險構(gòu)件,對結(jié)構(gòu)的整體抗壓承載能力存在嚴重影響[5]。

        天橋及樓梯。其主要缺陷分析結(jié)果如下:樓梯邊角出現(xiàn)開裂及破損、護欄銹蝕,走道樓板存在裂縫,其底板露筋、護欄銹蝕。走道板表面混凝土出現(xiàn)破損。從天橋及樓梯的檢查結(jié)果看,主要存在混凝土保護層剝落、護欄銹蝕等缺陷,并未嚴重影響到結(jié)構(gòu)安全,需盡快對破損部位進行修復(fù),對腐蝕欄桿進行防腐處理。

        立柱的傾斜度。從變電站構(gòu)架柱垂直度抽檢結(jié)果看,檢測區(qū)域所抽檢構(gòu)架柱的垂直度均滿足《架空輸電線路檢測技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T1367-2014)規(guī)定的“混凝土電桿傾斜度最大允許值1.5%”要求。

        2.2 半高層布置式變電站構(gòu)架設(shè)施狀態(tài)評估

        主體單元結(jié)構(gòu)評級。依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》(GB 50144-2008)規(guī)定,構(gòu)架混凝土柱的強度推定值基本達到了350#混凝土強度等級。但立柱混凝土裂縫寬度超過0.3mm,鋼結(jié)構(gòu)銹蝕率超過原截面10%,部分檢測構(gòu)件屬于危險構(gòu)件,故混凝土柱的安全性等級評定為D;地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)評級。該變電站地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)目前使用狀況尚可,未發(fā)現(xiàn)有明顯的沉降裂縫,電力設(shè)備運行正常。故地基基礎(chǔ)安全性等級評定為B。

        半高層上部結(jié)構(gòu)評級。依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》規(guī)定,上部結(jié)構(gòu)的安全性等級應(yīng)按結(jié)構(gòu)整體性和承載能力兩個項目評定,并取其中較低的評定等級作為上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級。從被檢測半高層布置式變電站結(jié)構(gòu)分析看,變電站結(jié)構(gòu)布置基本合理,形成完整的體系,傳力路徑明確,結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)件選型、整體性構(gòu)造和連接等基本符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范的規(guī)定,結(jié)構(gòu)的整體性不影響安全,故整體性等級評為B 級。承載功能評級依據(jù)某變電站安全性等級D 的評級結(jié)果進行,依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》規(guī)定,上部結(jié)構(gòu)使用性可根據(jù)構(gòu)件最低使用性等級確定,綜合評定該半高層布置式變電站上部承重結(jié)構(gòu)鑒定等級為結(jié)構(gòu)整體性B、承載能力D、綜合等級D。

        附屬及圍護結(jié)構(gòu)評級。據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》規(guī)定,附屬及圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)按連接構(gòu)造及使用功能綜合評定,并取其中最低一級作為該構(gòu)件安全性等級。從天橋及樓梯的檢查結(jié)果看,該變電站主要存在混凝土保護層剝落、鋼結(jié)構(gòu)連接件銹蝕等缺陷,露筋及銹脹等嚴重影響天橋及樓梯混凝土強度與整體性的現(xiàn)象,必須及時采取措施修復(fù),因此評定爬梯及天橋結(jié)構(gòu)為C 級。

        綜合以上的分析,某220kV 變電站安全評價結(jié)論如下:項目級別為三級,其中主體單元結(jié)構(gòu)D、地基基礎(chǔ)B、半高層上部結(jié)構(gòu)D、附屬及圍護結(jié)構(gòu)C??傮w看,不符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范的可靠性要求,已影響整體安全和整體正常使用,構(gòu)架柱裂縫及天橋破損及銹蝕必須立即采取措施。

        3 結(jié)語

        依據(jù)安全評估結(jié)論,建議對該變電站半高層結(jié)果進行相應(yīng)的加固處理,處理措施如下:立柱。對出現(xiàn)裂縫的混凝土立柱采用外粘碳纖維布進行加固,處理方法是先打磨處理掉構(gòu)件老化的混凝土表層,再采用外粘碳纖維布加固以提高混凝土強度,并在工程加固完工后進行防腐處理,對整個構(gòu)件混凝土表面涂刷WSP 防水防腐結(jié)構(gòu)膠;棧橋及樓梯。主要存在混凝土保護層剝落,欄桿銹蝕、裂縫等缺陷,對銹蝕圍欄構(gòu)件進行防腐處理,對出現(xiàn)裂縫、露筋的混凝土面板進行填補修復(fù),對樓板側(cè)邊銹蝕部位進行除銹防腐處理。

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