350MW“上大压小”热电联产火力发电厂“一机两塔”改造的可靠性分析

350MW“上大压小”热电联产火力发电厂“一机两塔”改造的可靠性分析

盛旭光李俊峰

中国电建集团山东电力建设第一工程公司250100

摘要：结合工程实际，全面阐述了某350MW“上大压小”热电联产火力发电机组“一机两塔”改造项目的可靠性分析及评价工作。通过对两个双曲线冷却塔的实际结构布局、结构整体性、内外承重结构、附属设施、结构外观及地基基础沉降等情况的调查、检测分析，从而得出本改造项目的技术可靠性。并根据两双曲线冷却塔的实际情况，制订了对应的修复措施，从而达到能够满足正常使用的性能要求。这种对既有建构筑物的可靠性进行鉴定，并对结构进行一定的修复加固而能达到使用功能要求的方法，对节约资源和降低工程成本具有重要意义，值得研究和推广。

关键词：一机两塔；双曲线冷却塔；可靠性分析

Abstract：Basedonengineeringpractice,thispaperexpoundsthereliabilityanalysisandevaluationoftheprojectof"oneunit—twotowers"ofa350MWcogenerationpowerplant.Throughthetwohyperboliccoolingtowersstructurelayout,theoverallstructure,innerandouterbearingstructures,ancillaryfacilities,thestructureappearanceandfoundationsettlementoftheinvestigation,detectionandanalysis,sothatthetechnicalreliabilityofthetransformationprojectbeobtained.Accordingtotheactualsituationofthetwohyperboliccoolingtower,thecorrespondingrepairmeasureshavebeenworkedout,soastomeettherequirementsofregularservice.Themethodwhichisbyidentificationofreliabilityforexistingbuildingstructures,andcertainrepairingreinforcementofthestructure,inordertomeetthefunctionalrequirements,istosaveresourcesandreducethecostoftheproject,thatisofgreatsignificance,worthyofresearchandextension.

Keyword：oneunit—twotowers；hyperboliccoolingtower；reliabilityanalysis

[引言]

济南市某350MW热电联产火力发电厂由于“上大压小”改建工程的需要，需对其#10机组（350MW)“一机两塔”改造项目的原装机容量各为100MW的#5、#6机组的#5、#6冷却塔进行结构可靠性鉴定，以确认是否能达到正常使用的性能要求。本文结合工程实际，全面阐述了该350MW“上大压小”热电联产火力发电机组“一机两塔”改造项目的可靠性分析及评价工作。通过对两个双曲线冷却塔的实际结构布局、结构整体性、内外承重结构、附属设施、结构外观及地基基础沉降等情况的调查、检测分析，从而得出本改造项目的技术可靠性。并根据两双曲线冷却塔的实际情况，制订了对应的修复措施，从而达到能够满足正常使用的性能要求。这对如何进行结构性能的可靠性分析和评价，以及建构筑物维修加固、改造方案的决策提供可靠的技术依据，具有重要意义。

1工程概况

华能黄台电厂350MW热电联产火力发电厂“上大压小”改建工程#10机“一机两塔”改造项目包括原装机容量各为100MW的#5、#6机组的#5、#6双曲线冷却塔。#5水塔位于济南市历城区华能黄台发电厂院内，于1977年建成。#6水塔位于济南市历城区华能黄台发电厂院内，于1979年建成。

#5、#6水塔设计相同，均为钢筋混凝土双曲线水塔，主体为钢筋混凝土人字支柱支撑的双曲线形筒体结构，基础采用钢筋混凝土环形基础，淋水面积为3500㎡，水塔高度为90m，基础底面直径为73.606m，通风筒喉部直径为38.80m，顶部出口直径为43.122m，筒壁厚度由下部的500mm沿高度向上逐渐减至140mm，工程外观如图1所示。

图2#6水塔外观

#5、#6水塔均于2007年停用，根据生产需要需重新运行，为确定两台水塔结构的可靠性，需对#10机组“一机两塔”改造项目的#5、#6水塔的可靠性进行相关鉴定。因#5、#6水塔的实际情况和鉴定方法、步骤基本相同，因此，本文重点对#5水塔的可靠性鉴定及评价工作进行阐述。

2现场调查、检测

2.1初步调查情况

（1）现场检查#5水塔结构布局与原设计图纸基本相符。

（2）水塔的外部承重结构主要包括双曲线的通风筒、支柱环梁、风筒下部的人字支柱和借做贮水池池壁的环形基础，以上构件均为现场浇筑，筒壁、支柱环梁及人字支柱的混凝土设计强度等级为#700，环形基础的混凝土设计强度等级为#200，人字支柱共四十对，截面尺寸为400mm×400mm。

（3）水塔的内部淋水装置的支撑构架包括支柱、主梁、次梁和边缘环向次梁，均为预制构件，混凝土设计强度等级为#250，共有152根支柱，截面尺寸为350mm×350mm。

（4）#5水塔风筒内外表面、人字支柱、贮水池、淋水装置的支撑构架及水槽的防水层已经部分失效，产生剥落。

2.2地基基础调查

经查阅图纸，#5水塔钢筋混凝土环形基础宽度为4.0m，高度为2.7m，坐落于泥质灰岩地基上。现场检查环梁未出现由地基基础不均匀沉降产生的裂缝，人字支柱未出现由地基基础不均匀沉降产生的变形和开裂。

2.3筒壁及支撑结构检查、检测

2.3.1碳化深度检测

现场对#5水塔人字支柱、环形基础、筒壁及淋水装置支柱的混凝土碳化深度进行了检测，检测结果见表1。

3结构可靠性鉴定分析

3.1地基基础可靠性鉴定分析

#5水塔已建成30余年，基础坐落于泥质灰岩地基上，场地稳定，无滑动迹象，无由地基基础不均匀沉降引起的环梁裂缝及人字支柱倾斜变形和开裂。

依据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008（以下简称《标准》），评定#5水塔地基基础的安全性等级为A级，使用性等级为A级。

依据《标准》，评定#5水塔地基基础的可靠性等级为A级。

3.2筒壁及支撑结构可靠性鉴定分析

（1)#5水塔人字支柱、环形基础、筒壁及淋水装置支柱的混凝土碳化深度较小。

(2)#5水塔人字支柱、环形基础、筒壁及淋水装置支柱的混凝土实测强度值均满足设计要求。

(3)#5水塔支柱环梁、环形基础、筒壁、淋水装置支柱、托梁、水槽均出现不同程度的钢筋锈蚀及露筋现象。

(4)#5水塔环形基础内侧、筒壁外侧钢筋的保护层厚度不均匀，钢筋外露锈蚀部位均小于设计要求，未锈蚀部位均满足设计要求，钢筋的混凝土保护层小于设计要求是造成钢筋锈蚀的主要原因。

(5)#5水塔结构布置能形成完整系统，传力路径正确，支撑系统能起到良好的抗侧力作用，结构间联系设计合理。

依据《标准》，评定#5水塔筒壁及支撑结构的安全性等级为A级，使用性等级为B级。

依据《标准》，评定#5水塔筒壁及支撑结构的可靠性等级为B级。

3.3附属设施可靠性鉴定分析

#5水塔钢梯、筒壁爬梯及栏杆出现锈蚀。

依据《标准》，评定#5水塔附属设施的安全性等级为B级，使用性等级为B级。

依据《标准》，评定#5水塔附属设施的可靠性等级为B级。

4可靠性鉴定结论及修复处理建议

4.1可靠性鉴定结论

综上3.1、3.2、3.3所述，依据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）的相关规定，评定华能黄台发电厂#10机“一机两塔”改造#5水塔的可靠性等级为二级。通过与#5水塔相同的结构可靠性鉴定方法和程序，#6水塔的可靠性等级也为二级。

4.2修复处理建议

#5、#6水塔建造于上世纪70年代，设计使用年限为50年，现已过去30多年，鉴于剩余目标使用年限约为20年，宜对#5、#6水塔进行如下必要的修复处理：

（1）对人字柱采取单层碳纤维布（宽度为100mm）粘贴及水泥基灌浆料处理；对存在钢筋露筋及锈蚀的环形基础、支柱环梁、筒壁、淋水装置支柱、托梁、水槽采用剔除柱表面松散混凝土至密实层，对锈蚀钢筋彻底除锈，以聚合物砂浆进行修补的方式处理。

（2）对存在锈蚀的爬梯、钢梯及栏杆进行除锈防锈处理。

5结束语

本文结合工程实例，通过对既有建（构）筑物的可靠性进行鉴定，并对结构进行一定修复加固的方法，而使建（构）筑物能够满足正常使用的性能要求，既节约了土地和建筑材料等资源又降低了工程成本，值得研究和推广。

参考文献：

【1】GB50144-2008，工业建筑可靠性鉴定标准【S】，北京：中国计划出版社，2009

【2】刘志明，郑永来.冷却塔结构检测与安全性分析【J】.结构工程师，2010（4）

【3】GB50010-2010，混凝土结构设计规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2010

【4】GB/T50102-2003,工业循环水冷却设计规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2003

【5】GB/T50344-2004，建筑结构检测技术标准【S】，北京：中国建筑工业出版社，2004

【6】JGJ/T23-2011，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程【S】，北京：中国建筑工业出版社，2011

【7】GB50204-2015，混凝土结构工程施工质量验收规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2015

【8】GB50300-2013，建筑工程施工质量验收统一标准【S】，北京：中国建筑工业出版社，2013

【9】GB50011-2010，建筑抗震设计规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2010

【10】GB50009-2012，建筑结构荷载规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2012

【11】GB50007-2011，建筑地基基础设计规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2012

【12】王鹏.钢筋混凝土常用检测方法浅析【J】城市建设理论研究（电子版），2013（16）

【13】DLT5339-2006火力发电厂水工设计规范【S】，北京：中国建筑工业出版社，2006