目录
后河悬索跨越检测、评价及维护方案设计 (1)
一、概述 (1)
二、项目实施方案 (2)
(一)结构可能存在的失效形式 (2)
(二)悬索和辅助吊索状况检测评价方案 (2)
(三)悬索模块、塔(墩)基础及边坡状况检测评价方案 (4)
(四)管道腐蚀与防护状况检测评价方案 (5)
三、检测资质和人员组成 (7)
(一)单位和检测资质技术简介 (7)
(二)检测和评价人员 (9)
四、检测评价预提交的成果形式 (10)
五、调整和防腐维修 (11)
六、项目费用 (13)
后河悬索跨越检测、评价及维护
方案设计
一、概述
普光气田主体酸气管线(含17%的H2S,12%CO2)的两座悬索桥(1、2号线悬索桥;3号线悬索桥)始建于2007年8月,于2008年4月;2009年11月投运,2010年7月18日发生洪灾。近三年的使用腐蚀和疲劳的累积、洪灾可能使得悬索桥有不同程度的损伤,比如悬索松弛、吊索应力过大的不均匀变化、管线下挠等,可能影响悬索桥和酸气管线的安全运行。
为保障悬索运行状况良好,确保酸气管线的安全运行,并为今后设施管理提供基础,参照《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》对其检测与评价,及时发现隐患,作出维护设计方案,提高管道运行的安全可靠性,延长管道的使用寿命。
二、项目实施方案
(一)结构可能存在的失效形式
针对被测结构,外腐蚀、洪灾或人为产生的破坏是结构主要失效形式的特点,本项目立足于所有可能引起结构失效的各种因素选取检测方法,设计检测方案。引起结构失效的主要因素有四种:分别是悬索和辅助吊索的外防腐层防护状态、悬索和辅助吊索的工作索力、拉伸和疲劳强度检测、悬索模块环境腐蚀状况、洪灾或及人为对塔(墩)基础及边坡破坏(冲刷、位移)情况。引起管道腐蚀失效的主要因素有三种:分别是管道的外防腐层防护状态、管道沿线阴极保护状况、管道施工及人为破坏情况。
(二)悬索和辅助吊索状况检测评价方案
1.表观检测
表观检测是悬索桥结构状态检测的一个十分重要的手段。通过人的观察对结构的外在状态进行调查。这种方法易于发现比较明显的结构缺陷,比如悬索结构的索系与塔架、基础、桥面的连接有无异常,焊接缺陷、钢筋锈蚀、不正常变形等。悬索和辅助吊索的外防腐层防护状态、悬索和辅助吊索及锚固的锈蚀状况检查。
具体内容按照《SY4207石油天然气建设工程施工质量验收规范》、《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》记录评价。
2.荷载试验检测
荷载试验是一种直观检测方法。它是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科学试验工作,通过了解悬索桥结构在试验荷载作用下的实际工作状态,从而判断及评价悬索桥结构的安全承载能力。通过荷载试验还能有助于发现在一般性能检查中难以发现的隐藏病害,通过荷载试验可以检验悬索桥结构的设计与施工质量,确定在役悬索桥结构的实际承载能力,为制定悬索桥加固维修技术方案提供科学依据。
悬索桥的荷载试验是一项复杂而细致的工作,技术含量高,应根据荷载试验的目的进行认真的调查分析,必要时进行相关的理论分析。荷载试验的主要内容包括:1)荷载试验方案的拟定(包括静载试验与动载试验测试项目);2)荷载试验的测点设置与测试仪器、设备组配;3)荷载试验的加载等级控制与试验过程安全控制;4)试验数据分析与结构性能评定;5)试验报告编写。
本次检测采用频谱分析方法测试得到悬索和辅助吊索工作索力。悬索和辅助吊索属于柔性受力构件,其张力和振动频率具有一定的关系,随着长度的增加其柔度增大,因此弯曲刚度对悬索动态性能的影响减小,横向振动方程为:
0)()(2222
=??-?t xt v g x xt v T ρα
通过求解可得到振动频率方程为:
....3,2,12==n Tg L n f n ρ
试验采用人工强迫激励或者自然激励对悬索和辅助吊索进行激
励,使其产生振动,通过安放在吊索上的振动传感器测量其振动信号,数据采集利用美国Iotech公司生产的WaveBook/512型数据采集系统,通过频谱分析得到振动频率,结合吊索的参数通过计算获得其工作索力。
悬索桥吊索体系由索体、锚具和销接件组成。索体一般采用钢丝绳或高强钢丝。吊索钢丝绳在使用过程中受力状态很复杂,主要承受拉伸力的作用。交变负荷和冲击负荷使钢丝绳产生纵向和横向振动,导致钢丝绳几何形状的破坏及疲劳寿命的缩短。
悬索和辅助吊索的拉伸强度基于腐蚀减弱系数的方法进行检测计算。
对于吊索体系剩余疲劳强度的评估,应用现代断裂力学方法,建立其失效概率计算方程和吊索系统疲劳失效方程,考虑构件腐蚀后进行吊索系统安全剩余疲劳强度的评估计算。
(三)悬索模块、塔(墩)基础及边坡状况检测评价方案检测评价主要有悬索模块及钢构件、桥墩(含水工保护构筑物)、跨越桥面三大组成部分。
1.表观检测
表观检测是悬索桥结构状态检测的一个十分重要的手段。通过人的观察对悬索模块、塔(墩)基础及边坡破坏(冲刷、位移)情况进行检测。这种方法易于发现比较明显的结构缺陷,比如塔架、固定墩、索系、桥面、防腐、保温、绝缘、水工保护等是否正常等。表观检测
内容包括:
(1)悬索模块钢构件的防腐层防护状态、涂层是否脱落,杆件是否锈蚀和扭曲。焊缝有无裂纹,铆钉、螺栓、螺母、销钉等有无松动或脱落。
(2)支座是否缺损、干涩或锈蚀及变形过大等。
(3)桥墩(台)有无剥落、裂缝、露筋及倾斜,内部是否存在裂纹或空洞。
(4)塔(墩)基础的冲刷、位移、埋深及其边坡稳定性等情况检查。
具体内容按照《SY4207石油天然气建设工程施工质量验收规范》、《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》记录评价。
2.土木测量检测
采用精密水准仪进行以下检测。
两端桥墩沉降及垂直度检查;
主梁标高测量。
具体内容按照SY4207石油天然气建设工程施工质量验收规范》、《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》记录评价。
(四)管道腐蚀与防护状况检测评价方案
被测管道发生腐蚀、损伤的部位只可能出现在由于施工质量、自
然老化或人为破坏而引起的管道外防腐层老化或破损处。要确定管道是否发生腐蚀和发生腐蚀的具体部位,针对管道可能存在的腐蚀失效形式,制定以下检测方案:
采用外腐蚀检测技术,综合应用“视综合参数异常评价法”、“TEM 金属蚀失量检测技术”、“输气管道内腐蚀直接评价法(DG-ICDA)”等多种评价技术,结合管体壁厚测量结果,对管道的腐蚀与防护状态进行检测与评价,提出管道维修与更换治理措施。检测的具体的任务是:
①管道防腐层性能(双参数)检测评价;
②管道防腐层破损状况检测评价;
③TEM技术管道非开挖剩余壁厚检测评价;
④管道管体剩余壁厚超声波检测与评价。
评价所有可能发生腐蚀或失效的问题管段管体剩余壁厚状态,确定需进行管段更换或管体补强的具体部位。
对上述1-4步中检测出的管道所有可能发生严重腐蚀、失效的问题管段,实施非停输、非接触TEM检测技术,测试问题管段的腐蚀剩余平均壁厚,并通过强度校核,确定管线是否可继续安全服役,TEM 检测工作量需依管道实际检测情况确定,初步确定为管线总长的50%。
三、检测资质和人员组成
(一)单位和检测资质技术简介
1.西安石油大学
西安石油大学创建于1951年,是西北地区惟一一所以石油石化为特色的多科性普通高等学校,是陕西省人民政府与中国三大石油公司共建院校。学校固定资产总值16.70亿元,仪器设备总值2.81亿元。学校设有12个学院、3个直属系。拥有1个联合培养博士学位授权学科、3个硕士学位授权一级学科及30个二级学科,3个硕士专业学位授权类别、13个专业学位授权点、11个工程硕士授权领域;53个本科专业中有5个国家级特色专业、8个陕西省特色专业、5个陕西省名牌专业。有7个省部级重点学科;有1个国家工程实验室、18个省部级重点实验室和工程技术研究中心。
近三年,新增国家自然科学基金、国家社会科学基金、863、973、科技支撑计划和科技重大专项等国家级和省部级研究项目165项;科研总经费超过3亿元,其中2010年科研经费1.15亿元。近五年,获国家和省部级科技奖励36项,其中国家技术发明二等奖(2007年度)1项、国家科学技术进步二等奖(2010年度)1项,陕西省科学技术奖一等奖3项;公开、授权国家发明专利85项、实用新型专利75项;出版学术专著36部;学术论文SCI、EI、ISTP三大检索收录390篇。
陕西省石油钻采装备工程技术研究中心
陕西省石油钻采装备工程技术研究中心是由西安石油大学和宝
鸡石油机械有限责任公司联合共建的研究机构,共享双方的人力和设备资源。
CNPC石油仪器仪表质量监督检验中心
中国石油天然气集团公司石油仪器仪表质量监督检验中心成立于1993年,是经国家质量技术监督局计量认证合格、中国石油天然气集团公司授权的行业级产品质量监督检验机构。行政隶属于西安石油大学,业务受中国石油天然气集团公司质量安全环保部指导。1999年通过了陕西省质量技术监督局的计量认证和授权,成为“陕西省第二计量器具新产品样机试验站”。2000年经国家经贸委化学工业局批准为“石油工业仪器仪表质量监督检验中心”。
2.西安长大公路工程检测中心
西安长大公路工程检测中心(原西安公路交通大学公路工程检测中心,原交通部西安公路工程检测中心)1997年经交通部批准成立,1998年6月获交通部首批颁发的公路工程试验检测甲级资质,是国内同行业中首批获得甲级资质的三家检测机构之一。2006年通过了陕西省质量技术监督局的计量认证。2008年顺利通过了交通部试验检测等级评定。
目前主要从事高等级公路和市政道路的路基路面工程、各种结构类型的大中型桥梁工程(桥梁工程,包括施工质量、桥梁动静态荷载试验、旧桥承载力、预应力锚具的硬度和强度、悬索桥和斜拉桥索力、橡胶支座;)、隧道工程、地基与基础工程、交通工程及几何线性等的试验检测工作。
3.中石化胜利油田分公司技术检测中心
中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心是我国石油、石化系统最具技术实力和检测规模的综合性技术检测机构。其业务范围涉及特种设备检验;陆上、海上项目安全评价;化工、机械、机电、轻工产品质量检验;腐蚀检测与防护技术研究;计量器具检定;流量计检定等众多领域。中心与西安石油大学建立了硕士研究生联合培养工作站,中心拥有国内外先进的仪器设备上千台(套),300余名检测人员共持有各类检验资格证1000余个多项研究成果达到国际先进水平或居国内领先地位。
(二)检测和评价人员
四、检测评价预提交的成果形式
1.悬索和辅助吊索状况检测评价报告
按照《SY4207石油天然气建设工程施工质量验收规范》、《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》,对悬索和辅助吊索状况的外防腐层防护状态、悬索和辅助吊索及锚固的锈蚀状况、悬索结构的索系与塔架、基础、桥面的连接有无异常,焊接缺陷、钢筋锈蚀、不正常变形等,出具表观检测评价报告。
完成基于频谱分析方法的悬索和辅助吊索工作索力测试评价报告。主要内容包括:1)荷载试验方案的拟定;2)荷载试验的测点设置与测试仪器、设备组配;3)荷载试验的加载等级控制与试验过程安全控制;4)试验数据分析与结构性能评定。
完成基于腐蚀减弱系数方法的悬索和辅助吊索总体拉伸强度检测计算评价报告。
完成考虑构件腐蚀的基于失效概率计算方程和吊索系统疲劳失效方程的悬索和辅助吊索总体安全剩余疲劳强度检测计算评价报告。
2.悬索模块、塔(墩)基础及边坡状况检测评价报告
按照《SY4207石油天然气建设工程施工质量验收规范》、《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》,对悬索模块、杆件、支座的防腐层防护及变形状态、塔(墩)基础及边坡的冲刷、位移、埋深及其边坡稳定性、桥墩剥落、裂缝、露筋及倾斜等情况,出具表观检测评价报告。
按照SY4207石油天然气建设工程施工质量验收规范》、《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》,出具采用精密水准仪测量的两端桥墩沉降及垂直度、主梁标高测量检测评价报告。
3.天然气管线腐蚀与防护状况检测评价报告
编写天然气管线腐蚀与防护状况检测评价报告,评价被测管段腐蚀与防护现状,提出管道维修与更换建议。其中报告具体包括以下内容:
①管道外防腐层老化程度分段与整体检测结果;
②外防腐层破损点定位、评级及破损点处管体腐蚀活性评价;
③天然气管道内腐蚀直接评估结果;
④管道被检出可能发生腐蚀或失效部位的管体剩余壁厚状况评价结果;
⑤针对管道腐蚀与防护现状,提出管道维修更换意见与建议。
五、调整和防腐维修
参照《SY/T6068-2008油气管道架空部分及附属设施维护保养规程》对悬索结构进行调整、紧固、防腐、维修保养。主要包括:
1.进行悬索模块连接的调整、紧固和防腐。
对主缆锚固拉杆、锚固架和锚固承托板进行清理、除锈、干燥并做防腐处理。索夹对接缝处,彻底清除原有的防水材料,按工艺要求清洗,有锈蚀部位用砂布除锈到位,索夹鞍座部位也应进行防腐处理。
2.钢构件的防腐涂装
使用手工或动力工具清理和除锈,全部清除钢构件表面的油污、灰尘、疏松的氧化物以及旧涂层。按涂装体系重新涂装。
3.悬索和辅助吊索的钢索防腐
考虑到钢索为斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝,如发现防腐层损伤,采用外敷高密度聚乙烯层进行局部补口。
4.索系调整
悬索和辅助吊索跨越结构的索系经检测后,偏离设计位置、出现异常变化,对相应索长度进行调整。
5.提出水工保护方案设计
河床冲刷已危及塔(墩)基础时,做防冲处理。河水不深的应在枯水期采用单层或双层块石铺砌等方式护底;河水较深而施工困难的,可采用沉放石笼或抛石等措施进行加固。
6.管体的防腐、保温及防水维修。
架空的管道防腐层保温层防水层处理等。
7.墩台、支座养护
墩台的裂缝可通过灌水泥砂浆、钢筋混凝土围带等措施进行加固。
8.桥面系的维修
钢材除锈处理、防腐涂料涂装。
六、项目费用估算总费用:万元