泵房建筑物检测与结构承载力复核技术探讨

于顺霞

(辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文),辽宁 沈阳 110003)

1 工程概况

某排灌站位于辽河河口、渤海湾感潮段，是一座拥有50余年历史的大型排灌两用泵站。工程等别Ⅱ等，主要建筑物级别2级，设计洪水标准50 a一遇；校核洪水标准200 a一遇；地震基本烈度Ⅶ度。

该排灌站主要建筑物泵房类型为块基型，布置形式为堤后式。泵房采用框架结构，平面尺寸为46.52 m×9.00 m，沿长度方向中间偏北处设右伸缩沉降缝。吊车梁排架柱间距6.00 m，共9根柱、8跨。厂房共分4层，自上而下依次为电机层、联轴层、水泵层和基础层。其中，电机层地面高程为5.70 m，电机层南、北两侧通过混凝土台阶直达联轴层。联轴层地面高程为2.52 m，水泵层底高程为-1.48 m，基础层块基底面高程为-6.53 m。厂房屋顶高程为16.68 m，厂房地下部分总高度为12.23 m，地上部分总高度为10.98 m。

2 重点检测项目及分析

按照《泵站安全鉴定规程》SL 316—2015[1]规定，在外观普查基础上，选取厂房代表性构件进行抽样检测。检测项目包括外观质量检查、构件截面尺寸、地面沉降测量、混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋保护层厚度、钢筋锈蚀性状等。本节针对部分检测项目进行描述和分析。

2.1 外观质量检查

(1)地上电机层。厂房混凝土柱、梁等构件表面均粉刷涂层，表观完好；个别电机混凝土机座存在裂缝，最大裂缝宽度达2 mm，其他电机混凝土机座基本完好。

(2)地下联轴层和水泵层。联轴层混凝土柱、梁表观完好，其他构件无明显缺陷。水泵层靠近出水池一侧，有3根纵梁的底部存在露筋，钢筋锈蚀情况。其中，水泵层第7跨纵梁现状见图1。

图1 水泵层第7跨纵梁露筋、锈蚀情况

2.2 地面沉降测量

沿泵房电机层南北向、贴近东侧和西侧柱内缘共布置2个测量断面(分别设为断面1和断面2)，各断面分别布置10个测点进行地面高程测量。泵房电机层平面布置及各断面分布情况见图2，各测点高程测量结果见表1，高程变化情况(即地面沉降情况)见图3。

图2 泵房电机层平面布置及各断面高程测点分布示意图

由表1和图3可知，断面1伸缩缝两侧的测点5和测点6实测高程分别大于设计高程11.7 cm和9.7 cm，南侧的测点10实测高程小于设计高程4.8 cm，北侧的测点1实测高程大于设计高程2.9 cm，该断面各测点最大高程差16.5 cm；断面2伸缩缝两侧的测点15和测点16实测高程分别大于设计高程10.0 cm和9.9 cm，南侧的测点20实测高程小于设计高程5.0 cm，北侧的测点11实测高程小于设计高程0.4 cm，该断面各测点最大高程差15.0 cm。2个测量断面各点高程均呈现中间伸缩缝隆起、南北两侧塌陷的不均匀沉降状况。

表1 电机层地面高程测量结果

图3 电机层地面高程测量变化(即地面沉降情况)示意图

结合泵站管理单位30余年观测记录，泵房中间高、南北两侧低的不均匀沉降情况呈逐年加重趋势。究其原因主要为：工程场地土地质条件差，存在液化土层，地震导致地基发生液化、破坏，造成泵房等建筑物产生不均匀沉降，局部墙体和伸缩缝开裂，加之地下水位高，在渗透压作用下，地下水从开裂处渗漏，并携带土颗粒流失，造成局部地基淘空，进一步加重了不均匀沉降。

2.3 混凝土强度及钢筋状况检测

(1)混凝土抗压强度。回弹法抽检联轴层左6电机大梁、水泵层第7跨纵梁、电机层右4框架柱和联轴层左3～4柱之间侧墙混凝土抗压强度推定值分别为34.6 MPa、32.3 MPa、35.2 MPa和29.7 MPa。

(2)碳化深度及钢筋保护层厚度。抽检联轴层左6电机大梁、水泵层第7跨纵梁、电机层右4框架柱和联轴层左3～4柱之间侧墙混凝土碳化深度平均值分别为2.8 mm、2.9 mm、2.3 mm和3.2 mm，钢筋保护层厚度检测结果平均值为77 mm、73 mm、79 mm和89 mm。所抽检构件混凝土碳化深度均小于钢筋保护层厚度。

(3)钢筋锈蚀性状。抽检联轴层左6电机大梁、水泵层第7跨纵梁、电机层右4框架柱和联轴层左3～4柱之间侧墙混凝土内部钢筋锈蚀情况，所测联轴层电机大梁和电机层框架柱的半电池电位值大于-200 mV，钢筋锈蚀性状判别为：发生锈蚀的概率小于10%；水泵层纵梁和联轴层左3～4柱之间侧墙90%的半电池电位值为-200～-350 mV，钢筋锈蚀性状判别为：锈蚀性状不确定。联轴层左3～4柱之间侧墙测区钢筋锈蚀电位等值线见图4。

图4 联轴层左3～4柱之间侧墙测区钢筋锈蚀电位等值线图(单位：mV)

3 厂房结构承载力复核

3.1 荷载及材料特性参数

泵站厂房为框架结构，主要荷载包括厂房自重、雪荷载、风荷载、吊车荷载及楼面活荷载等，均按工程实际调查、检测及相关规范[2]取值。泵站厂房主要受力构件的荷载计算过程见表2。

表2 泵站厂房构件荷载计算表

钢筋按原设计强度取用，混凝土强度根据检测结果和按原设计强度联合取用，即大于设计强度和未检测的按原设计取，小于设计强度的取实测值；保护层厚度按设计厚度扣除碳化深度检测结果取值，未检测构件的碳化深度按实测构件的平均碳化深度取；构件尺寸及其他未尽项目按原设计取值。泵站厂房主要受力构件配筋情况、截面尺寸、混凝土抗压强度、保护层厚度等参数见表3。

表3 泵站厂房构件参数表

3.2 构件内力计算

泵站厂房电机层存在不均匀沉降，各柱沉降量为-5.0～11.7 cm。考虑各柱及相关基础沉降位移，选取最不利框架和排架进行构件内力计算。计算结果为:①屋面大梁最大弯矩140.82 kN·m，电机大梁最大弯矩137.01 kN·m;②吊车梁最大弯矩177.81 kN·m;③电机层框架柱最大轴力158.90 kN;④水泵层纵梁最大弯矩36.73 kN·m。

3.3 承载力复核

梁系构件按正截面受弯构件计算承载力，框架柱按轴心受压构件正截面受压承载力计算[3-4]，分别计算出各构件抗力(即承载力)，并对厂房构件承载力进行复核，具体复核过程见表4。

表4 泵站厂房构件承载力验算过程

由表4可知，泵站厂房屋面大梁、整体式吊车梁、电机大梁、水泵层纵梁、电机层框架柱等构件抗力(即承载力)计算结果均大于构件效应(即考虑安全系数的最大弯矩或最大轴力)，结构承载力复核均满足要求。

4 结 语

对于已运行时间超过50 a的泵房建筑物，尽管外观状况、检测结果存在明显缺陷，但结构承载力复核未必不满足要求。因此，对既有泵房建筑物，除了应严格按照国家法令、行业规范等要求开展相关检测与复核外，尚需针对工程现状进行综合分析评判才能获得科学、客观评价结果。