對某糖廠煙囪裂縫的加固處理及分析

陳學文

【摘要】 廣西某糖廠煙囪局部出現(xiàn)裂縫，為保證煙囪的安全使用，必須對該煙囪進行加固處理。

【關(guān)鍵詞】 磚煙囪；裂縫；加固；扁鋼

一、工程概況描述

廣西上林縣某糖廠廠區(qū)內(nèi)一條還在使用的磚煙囪局部出現(xiàn)豎向裂縫。該磚煙囪建于1998年8月，煙囪高度為50米，坡比為2.5%，底部外徑為4.68m，上口徑為1.7m，煙氣溫度為250℃。當?shù)鼗撅L壓值為0.35KN/㎡，抗震設(shè)防烈度為6度，地基承載力特征值為200Kpa。生產(chǎn)企業(yè)于上榨季收尾停爐期間發(fā)現(xiàn)西側(cè)（煙氣監(jiān)控平臺面）高度約12m～35m處有一條寬度約7mm的縱向不規(guī)則裂縫，表面滲漏潮濕并有黃色凝結(jié)物。在東側(cè)（爬梯面）高度約15m～25m中間段及35米處爬梯休息平臺支架處出現(xiàn)寬度約3mm的縱向不規(guī)則裂縫，并存在局部滲漏潮濕。如圖1所示。為保證煙囪能繼續(xù)安全使用，需要對該煙囪的裂縫進行處理，進行必要的維修加固。煙囪屬于高聳構(gòu)筑物，裂縫成因也較復(fù)雜，對煙囪的加固在方案設(shè)計及施工上，均有一定的難度。

二、裂縫成因分析

經(jīng)過對現(xiàn)場的實地考察，認真分析煙囪裂縫產(chǎn)生的原因。由于該煙囪建于1998年，使用年代較長，已使用了近17年，觀察煙囪的表觀，為實心粘土磚砌筑，所使用砌筑的磚的質(zhì)量尚可，整體外表較平滑，煙囪上部磚塊顏色局部較深，呈黑褐色，在煙囪中部東西兩側(cè)出現(xiàn)有豎向不規(guī)則裂縫，煙囪內(nèi)砌筑有內(nèi)襯。

據(jù)對生產(chǎn)企業(yè)了解，由于1#、2#鍋爐分別為煤粉爐及純蔗渣爐，過往均有通過該煙囪向外排煙氣的情況。分析為煤粉爐的燃料煤可能含有硫、磷等有腐蝕性的物質(zhì)，雖然經(jīng)過除塵處理，燃燒后的煙氣仍可能帶有少量這些腐蝕性的物質(zhì)，附著在煙囪壁上，尤其是對質(zhì)量差的煤，煙氣攜帶的硫、磷等腐蝕性物質(zhì)更多。經(jīng)過長時間的積累，勢必對煙囪的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)及筒壁產(chǎn)生腐蝕作用。若鍋爐燃燒的是蔗渣，蔗渣在蔗渣場堆積時會發(fā)酵，蔗渣所含的剩余糖份轉(zhuǎn)化為酸，使蔗渣呈弱酸性，燃燒后的煙氣也帶有酸性，酸性的煙氣通過煙囪排出，也對煙囪的筒壁也有一定的腐蝕性。以上帶有腐蝕性的煙氣，特別容易腐蝕煙囪砌筑時砂漿不夠飽滿、內(nèi)襯砌筑不實或磚塊質(zhì)量稍差的部位，加上外部長時間雨水沖刷及風荷載影響，以形成豎向裂縫，裂縫周圍的滲漏潮濕并有黃色凝結(jié)物，有可能是以上帶有腐蝕性的物質(zhì)滲出。經(jīng)查原地勘報告，地基承載力較好且土層均勻，排除煙囪地基不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫的原因。

三、加固處理方案

針對以上煙囪局部出現(xiàn)豎向裂縫的問題，為繼續(xù)安全使用該煙囪，必須進行加固處理。

為使該煙囪加強整體性，需對煙囪進行側(cè)向約束，增加對煙囪的環(huán)向約束力，以阻止煙囪裂縫的繼續(xù)延伸擴大，阻止更多裂縫的產(chǎn)生。通過綜合分析，對該煙囪采用的加固方案為扁鋼構(gòu)套加固法。步驟為填縫、加設(shè)扁鋼套箍、緊貼固定。

加固該煙囪的具體設(shè)計做法為：

1.對煙囪進行全面檢查，查找出煙囪出現(xiàn)的所有裂縫，加固前把出現(xiàn)裂縫的地方清洗干凈，清理裂縫周圍的剝落碎屑，用膨脹水泥或人造樹脂，水灰比為W/C=0.6砂漿進行壓力灌漿，以填實裂縫深處，在填實的裂縫外表涂抹憎水的保護性涂料，以避免雨水對該處的沖刷，對原有的裂縫有保護的作用。

2.由于煙囪的長期使用，煙氣對煙囪的內(nèi)襯有一定的腐蝕作用，查找出煙囪內(nèi)襯腐蝕性較嚴重的部位，特別是已產(chǎn)生裂縫的部位，清除被腐蝕的碎塊，重新抹耐酸砂漿或耐酸膠泥隔離層，以阻止腐蝕性煙氣對煙囪筒壁的進一步腐蝕。

3.用扁鋼構(gòu)套法加固煙囪，加固用的扁鋼為-60X8，間距為沿煙囪外表圓周長成8等分，即8道豎向扁鋼，長度為從煙囪頂端至10m標高處，環(huán)向扁鋼（環(huán)箍）的扁鋼為-60X8，環(huán)向扁鋼的間距為1200mm，豎向扁鋼應(yīng)緊貼煙囪筒壁外側(cè)，扁鋼構(gòu)套與筒壁間的縫隙，應(yīng)以乳膠水泥砂漿干捻填塞緊密后在表面勾縫平順，環(huán)向扁鋼施工好后，用M16的螺栓收緊器擰緊環(huán)箍，以形成一個緊密的豎向及環(huán)向箍套（做法見圖2）。扁鋼構(gòu)套的外表面，應(yīng)進行防銹處理。做法是：底層環(huán)氧鐵紅底涂料，2遍，60μm厚；中間層環(huán)氧云鐵中間涂料，1遍，80μm厚；面層高氯化聚乙烯漆，3遍，100μm厚。以防止構(gòu)套扁鋼在使用工程中的銹蝕。環(huán)向扁鋼宜以花藍螺栓的方式施加預(yù)應(yīng)力，應(yīng)與豎向扁鋼焊接。施加的預(yù)應(yīng)力見表一。

4.根據(jù)該煙囪的實際情況，建議的施工做法為：

（1）用-60X8的扁鋼根據(jù)煙囪各部位的周長制作環(huán)向扁鋼箍和豎向扁鋼，制作完成后，進行除銹防腐，為除銹等級為Sa2.5，扁鋼表面必須干燥，并將表面的浮灰、油污、灰漿等清除干凈方可進行，并按設(shè)計的防銹要求涂刷防腐涂料，最后面層涂銀粉面漆二遍，涂層應(yīng)涂刷均勻、美觀。安裝環(huán)箍和豎扁鋼，豎扁鋼按煙囪外周長均勻分布8道，環(huán)箍以每1200mm布置一道，并成等距離布置，用-60X8扁鋼制作，安裝時應(yīng)平整、緊貼，螺絲應(yīng)擰緊，豎向扁鋼布置在環(huán)箍內(nèi)側(cè)，并用M16的加強螺栓緊固，只有緊箍煙囪外側(cè)，才能對煙囪起到豎向及環(huán)向的加固作用。

（2）焊接作業(yè)時焊縫應(yīng)均勻飽滿，不得出現(xiàn)漏焊、假焊等現(xiàn)象，焊條采用E4315型，全熔透焊縫的質(zhì)量等級均為二級，施焊前應(yīng)檢查焊接部位的組裝和表面清理的質(zhì)量，清除干凈后可進行焊接。焊接作業(yè)時，相對濕度不大于90%，焊縫需達到滿焊的要求。煙囪屬于外露的構(gòu)筑物，該地區(qū)的雨水也較多，鋼構(gòu)件焊縫質(zhì)量的好壞，也直接影響扁鋼構(gòu)套的使用年限和效果。

（3）煙囪高度為50m，屬高聳構(gòu)筑物，施工時為高空作業(yè)，必須非常注意安全?？刹捎脽o腳手架懸掛作業(yè)方法進行施工。外部采用座式登高板進行施工，外部施工時，頂部采用Ф16的鋼絲繩雙股懸掛滑輪，并用三個鋼絲夾頭交叉夾緊，工作繩采用棕繩時，不應(yīng)低于Ф20，采用尼龍繩時不應(yīng)低于Ф18。系在爬梯一側(cè)的保險繩應(yīng)有專人看管，負責向下移動，嚴禁不帶保險繩直接進行操作施工。座式登高板和操作繩的連接應(yīng)牢固，登高作業(yè)前應(yīng)有專人檢查。登高作業(yè)時所用繩索必須進行125%超負荷沖擊試驗。因此做好以上的保證措施，才能保證煙囪高空作業(yè)人員的安全，也是做好煙囪加固施工的難點。

結(jié)語

目前，該磚煙囪加固已施工完畢，原豎向裂縫處已用壓力灌漿法填實，煙囪內(nèi)襯處涂抹了耐酸膠泥，煙囪內(nèi)襯處重新進行了防腐處理，扁鋼構(gòu)套已按設(shè)計的施工圖緊貼固定于煙囪外表面，并已擰緊螺栓，對原煙囪起到了環(huán)箍加固的作用，扁鋼構(gòu)套與原磚煙囪形成一個較好的整體。該糖業(yè)生產(chǎn)企業(yè)反映原煙囪出現(xiàn)的裂縫沒有繼續(xù)延伸發(fā)展，裂縫得到控制，裂縫外側(cè)周圍的滲漏物有所減少，也未出現(xiàn)滲煙滲水現(xiàn)象，加固效果良好，煙囪的整體穩(wěn)定性得到加強，提高了煙囪的安全性能。同時，該扁鋼構(gòu)套加固法較為經(jīng)濟，耗材基本為扁鋼、夾緊構(gòu)件及焊接材料，需施工時需要做好安全措施。本扁鋼構(gòu)套加固法較好的處理了煙囪的裂縫，能做到保證構(gòu)筑物安全的同時，也獲得一定的經(jīng)濟效益。

參 考 文 獻

[1] 煙囪設(shè)計規(guī)范 GB 50051-2002

[2] 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB 50205-2001

[3] 牛春良，于淑琴等，煙囪工程手冊，中國計劃出版社

[4] 混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范 GB50367-2013

[5] 煙囪工程施工及驗收規(guī)范 GB50078-2008