黃勇標(biāo)

（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東茂名 525011）

工廠內(nèi)的場地有限，往往沒有條件再新建管廊。為了滿足生產(chǎn)建設(shè)的快速發(fā)展，系統(tǒng)管廊多次改造，加層加支架敷設(shè)管道，導(dǎo)致管架長期處于滿載或者超載的工作狀況。而且隨著管架使用時(shí)間的增長，越來越多的管架接近或者超過其使用年限，鋼筋混凝土管架柱、橫梁和縱梁因腐蝕、混凝土徐變、碳化，出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層開裂、剝落、混凝土中的鋼筋銹蝕、混凝土強(qiáng)度降低、鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕減薄、變形、傾斜和焊縫開裂，鋼支架發(fā)生腐蝕斷裂、彎曲、傾斜等現(xiàn)象。管架強(qiáng)度、剛度和耐久性明顯降低，嚴(yán)重影響管架結(jié)構(gòu)安全，必須有計(jì)劃和及時(shí)進(jìn)行維修、更換和加固，確保管線的正常運(yùn)行。

管架修復(fù)及加固方法必須安全有效可行，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，因地制宜，針對(duì)管架存在隱患問題，采取切實(shí)可行的加固方案最大限度消除管架隱患，保證加固后的管架正常使用。

管架加固的基本流程為：①確定管架后續(xù)的工作年限；②可靠性鑒定；③確定加固方法。

1 確定管架后續(xù)的工作年限

管架后續(xù)的工作使用年限應(yīng)按下列原則確定：

1）結(jié)構(gòu)加固后的工作年限，應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計(jì)單位共同商定。

2）當(dāng)結(jié)構(gòu)的加固材料中含有合成樹脂或其他聚合物成分時(shí)，其結(jié)構(gòu)加固后的工作年限宜按30a考慮；當(dāng)業(yè)主要求結(jié)構(gòu)加固后的工作年限為50a時(shí)，其所使用的膠和聚合物的黏結(jié)性能，應(yīng)通過耐長期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn)。

3）工作年限到期后，當(dāng)重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常，仍可繼續(xù)延長其工作年限。

4）對(duì)使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，尚應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)；檢查的時(shí)間間隔可由設(shè)計(jì)單位確定，但第一次檢查時(shí)間不應(yīng)遲于10a。

5）當(dāng)為局部加固時(shí)，應(yīng)考慮原建筑物剩余設(shè)計(jì)工作年限對(duì)結(jié)構(gòu)加固后設(shè)計(jì)工作年限的影響。

6）管架按結(jié)構(gòu)形式分為獨(dú)立式管架、管廊式管架（管廊）、跨越管架、吊索式管架、長臂管架。按管架的材料分為鋼筋混凝土管架、鋼結(jié)構(gòu)管架和混合結(jié)構(gòu)管架。

2 可靠性鑒定

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50144—2019），煉油系統(tǒng)管廊屬于工業(yè)建筑類，在下列情況下應(yīng)進(jìn)行可靠性鑒定：①達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限擬繼續(xù)使用時(shí)；②使用用途或環(huán)境改變時(shí)；③進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造或擴(kuò)建時(shí)；④ 遭受災(zāi)害或事故后；⑤存在較嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷或者出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕、損傷、變形時(shí)。

首先應(yīng)對(duì)廠區(qū)系管廊進(jìn)行全面隱患排查，如果管架的實(shí)際情況符合規(guī)范規(guī)定需鑒定的范圍，則在項(xiàng)目立項(xiàng)后的前期設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)單位提出檢測要求，業(yè)主委托第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工業(yè)建筑可靠性鑒定。鑒定結(jié)果應(yīng)包括：調(diào)查和檢測結(jié)果、鑒定評(píng)級(jí)結(jié)果以及耐久性剩余壽命評(píng)估等，設(shè)計(jì)單位再根據(jù)鑒定報(bào)告進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。工業(yè)建筑可靠性鑒定中的調(diào)查和檢測分為：作用（荷載）調(diào)查、使用環(huán)境調(diào)查、使用歷史調(diào)查（設(shè)計(jì)、施工、維修和改造等記錄），往往需要查閱大量圖紙資料、交工資料和維護(hù)檔案，當(dāng)資料不足時(shí)或?qū)Y料有懷疑時(shí)，按國家現(xiàn)行相關(guān)檢測技術(shù)規(guī)范，通過現(xiàn)場取樣或測試的方式，對(duì)管架結(jié)構(gòu)材料的性能進(jìn)行檢測。由于管架普遍使用時(shí)間較久，原結(jié)構(gòu)材料已發(fā)生變化，在做工業(yè)建筑可靠性鑒定時(shí)進(jìn)行管架結(jié)構(gòu)材料的性能檢測，以檢測結(jié)果為主進(jìn)行可靠性鑒定。

3 確定加固方法

加固方法的確定需綜合考慮管架的類別、管架自身及周邊條件、施工可行性、加固費(fèi)用、安全耐久性等因素。

管架按結(jié)構(gòu)形式分為獨(dú)立式管架、吊索式管架、縱梁式管架、跨越管架。按管架的材料分為鋼筋混凝土管架、鋼結(jié)構(gòu)管架和混合結(jié)構(gòu)管架。

根據(jù)正式出版的鑒定報(bào)告中對(duì)管架的評(píng)定等級(jí)確定加固方案。

提高原有管架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，包括對(duì)柱、橫梁、桁架等原有構(gòu)件的加固?；炷翗?gòu)件的加固方法有置換混凝土法、增大構(gòu)件截面法、外包型鋼法、粘貼鋼板法；鋼構(gòu)件的加固方法有增大構(gòu)件截面法、外包混凝土法、粘貼鋼板法。

3.1 鋼筋混凝土構(gòu)件增大截面法

增大截面加固法是建筑加固改造中通過增大原構(gòu)件截面面積或增配鋼筋，以提高其強(qiáng)度和剛度。增大截面加固法的混凝土施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富，但現(xiàn)場多為濕作業(yè)，施工時(shí)間長，需要的空間大。增大截面加固法常見做法如圖1所示。

圖1 砼柱四面圍套增大截面

鋼筋混凝土構(gòu)件增大截面加固的構(gòu)造要求如下。

（1）新增混凝土層的最小厚度，板不應(yīng)小于40mm，梁、柱不應(yīng)小于60mm。

（2）加固用的鋼筋，應(yīng)采用熱軋帶肋鋼筋。

（3）新增受力鋼筋與原受力鋼筋的凈間距不應(yīng)小于25mm，并應(yīng)采用短筋或箍筋與原鋼筋焊接。

（4）當(dāng)截面受拉區(qū)一側(cè)加固時(shí)，應(yīng)設(shè)置U形箍筋，并應(yīng)焊在原箍筋上，單面（雙面）焊的焊縫長度應(yīng)為箍筋直徑的10倍（5倍）。

（5）當(dāng)用混凝土圍套加固時(shí)，應(yīng)設(shè)置環(huán)形箍筋或加錨式箍筋。

（6）當(dāng)受構(gòu)造條件限制而采用植筋方式埋設(shè)U形箍時(shí)，應(yīng)采用錨固型結(jié)構(gòu)膠種植。

（7）新增縱向鋼筋應(yīng)采取可靠的錨固措施。

3.2 鋼構(gòu)件增大截面法

鋼構(gòu)件增大截面加固的構(gòu)造，應(yīng)符合下列規(guī)定。

（1）應(yīng)采取措施保證加固件與原構(gòu)件能夠共同工作，板件應(yīng)無明顯變形，板件應(yīng)有良好的穩(wěn)定性，并避免產(chǎn)生不利的附加應(yīng)力。

（2）負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)避免加固件截面的變形或削弱對(duì)安全產(chǎn)生顯著影響。

增大截面法加固步驟。當(dāng)管架柱鋼筋保護(hù)層脫落露筋嚴(yán)重，柱的承載能力不滿足要求時(shí)，結(jié)合計(jì)算結(jié)果管立柱優(yōu)先采用增大截面法，當(dāng)無法采用增大截面法時(shí)，可采用外包型鋼法加固，加固須嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50367-2013執(zhí)行。具體加固步驟要求如下：①首先鑿掉構(gòu)件表層至砼基層，修復(fù)缺陷部位。②如鋼筋銹蝕嚴(yán)重，需補(bǔ)焊鋼筋。③采用增大截面法和外黏型鋼加固法進(jìn)行加固。④采用增大截面法時(shí)，要優(yōu)化梁、柱的截面尺寸，新舊混凝土界面涂刷結(jié)構(gòu)界面劑，并采用鋼筋植筋連接。⑤采用外黏型鋼加固時(shí)，綴板間空隙采用水泥防水砂漿或聚合物水泥防水砂漿填實(shí)抹平（內(nèi)配鋼絲網(wǎng)片，與型鋼焊接）。

3.3 外包型鋼法

外包型鋼加固法的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件截面尺寸變化不大，但其極限承載能力和抗震能力可有效改善；加固后原構(gòu)件上的混凝土因受外包鋼的四周約束，構(gòu)件的延性得到極大提高；施工不使用模板，施工效率高，外包型鋼加固的型鋼與原混凝土間的縫隙必須灌膠密實(shí)防止積水腐蝕，確保加固長期有效。外包型鋼加固法常見做法如圖2、圖3所示。

圖2 砼柱外包型鋼

圖3 砼柱外包型鋼剖面

濕式外包型鋼加固的構(gòu)造要求如下。

（1）加固用型鋼兩端應(yīng)采取可靠的錨固措施。

（2）沿梁、柱軸線方向應(yīng)采用綴板與角鋼焊接。

（3）外黏角鋼加固梁、柱的施工，應(yīng)將原構(gòu)件截面的棱角打磨成圓角。

（4）施工過程中應(yīng)采取措施保證結(jié)構(gòu)膠不受焊接高溫影響。外黏型鋼的角鋼端部600mm范圍內(nèi)膠縫厚度應(yīng)控制在3~5mm。

3.4 增加抗側(cè)彎構(gòu)件

改善原有管架結(jié)構(gòu)體系而增設(shè)新的傳力，包括增設(shè)縱梁、柱間支撐等。

管架上的管道如果水平力大，可能會(huì)導(dǎo)致管架梁柱配筋、管架上的支架平面外穩(wěn)定性、基礎(chǔ)出現(xiàn)的零應(yīng)力區(qū)不滿足規(guī)范要求。這種情況采用管架之間、支架之間增設(shè)縱梁或支撐會(huì)明顯降低結(jié)構(gòu)受到的彎矩。

3.5 構(gòu)件替換

管架如果年代久遠(yuǎn)，鋼筋或者鋼材銹蝕嚴(yán)重，混凝土破損嚴(yán)重，現(xiàn)場沒有施工條件加固，以上幾種情況可以考慮拆除舊管架，重新在原位置新建管架。采取這種方法施工前，建議業(yè)主方組織業(yè)主生產(chǎn)管理部門、工程管理部門、消防部門、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等單位論證施工單位的施工方案。石化廠區(qū)常見可以替換的構(gòu)件如下。

3.5.1 鋼橫梁替換

原有橫梁多采用雙槽鋼組成的口型截面鋼梁，下部槽鋼積水腐蝕嚴(yán)重，增設(shè)新的H型鋼梁取代舊的組合鋼梁。

3.5.2 簡單鋼支架替換

有條件時(shí)增設(shè)新的支架，相當(dāng)于對(duì)原支架進(jìn)行減載。通過增加新的支架將部分荷載轉(zhuǎn)移到新的支架上，減少原支架上的荷載，以滿足承載力的要求。

3.5.3 桁架或獨(dú)立管架替換

（1）新增獨(dú)立管架或者桁架。施工前做好臨時(shí)支撐，保證已有管道安全方可施工。新增的管架達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求拆除舊管架。

（2）不拆除舊桁架，在管架柱的側(cè)面新增桁架，桁架構(gòu)件加工后運(yùn)至現(xiàn)場安裝。

3.6 改善管架結(jié)構(gòu)的耐久性

改善管架結(jié)構(gòu)的耐久性常用到的技術(shù)有裂縫修補(bǔ)技術(shù)、錨固技術(shù)和阻銹技術(shù)。

3.6.1 砼保護(hù)層修補(bǔ)

混凝土管架表面出現(xiàn)破損、麻面、蜂窩時(shí)，采用水泥防水砂漿或聚合物水泥防水砂漿抹面防水。聚合物水泥防水砂漿須滿足《聚合物水泥防水砂漿》JC/T 984—2011的要求。具體做法可參見圖集《聚合物水泥砂漿系統(tǒng)工程做法》17CJ77-2。

3.6.2 露筋修補(bǔ)

梁柱鋼筋保護(hù)層破損出現(xiàn)露筋時(shí)，采用聚合物改性水泥砂漿修補(bǔ)，須嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50367—2013第4.6聚合物改性水泥砂漿相關(guān)要求執(zhí)行。具體做法步驟要求如下。

（1）鑿除破損混凝土。

（2）用手工或動(dòng)力工具對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹、防腐。

（3）使用聚合物改性水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

4 結(jié)語

管架支承的管道是石油化工的重要傳輸通道，管道的介質(zhì)往往易燃易爆。管廊隱患治理對(duì)廠區(qū)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。管廊應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)，規(guī)范管理，在工作使用年限內(nèi)定期檢查維護(hù)。業(yè)主單位應(yīng)制定有效的管廊管理制度，利用先進(jìn)的科技手段，實(shí)時(shí)監(jiān)控管廊的安全情況。