某60m高磚砌煙囪安全鑒定及質(zhì)量原因分析

摘要：結(jié)合某造紙廠60m高磚砌煙囪的實(shí)際情況，對煙囪的開裂及傾斜進(jìn)行鑒定分析和可靠性評級，確定煙囪產(chǎn)生開裂及傾斜的原因?；诜治鲈颍岢鰧Υ祟惛呗柦ㄖ氖┕?、使用及加固的一些經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：磚砌煙囪；安全鑒定；開裂；傾斜

0" "引言

作為高聳建筑的廠房煙囪在我國的工業(yè)發(fā)展過程中起著舉足輕重的作用，它見證了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著使用年限的增加，很多煙囪出現(xiàn)了不同程度的開裂、垂直度偏差等質(zhì)量問題。此時，煙囪的安全鑒定工作顯得尤為重要。

煙囪的安全鑒定工作也是加強(qiáng)煙囪安全管理的重要措施之一[1]。通過安全鑒定并及時分析質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因，針對性地進(jìn)行采取加固或拆除措施，可為確保人民的生命財產(chǎn)和公共設(shè)施的安全打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

1" "工程概述

某造紙廠鍋爐房60m高煙囪符合全國通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集《磚煙囪》G611（八）之60/2.0-506-250-25型煙囪，高度60m，基礎(chǔ)埋深3.5m。

2019年初，發(fā)現(xiàn)該廠煙囪筒體有裂縫并產(chǎn)生豎向彎曲。當(dāng)時，經(jīng)縣建筑質(zhì)量監(jiān)督站技術(shù)人員用經(jīng)緯儀觀測，結(jié)果為南側(cè)標(biāo)高20～40m之間有一條垂直裂縫，長約10m，寬約10mm。北側(cè)偏西標(biāo)高約25m處有一條裂縫，長約5m，寬約5mm。北側(cè)偏東標(biāo)高25m處有一條裂縫，長約2.5m，寬約3mm。煙囪頂部以下出現(xiàn)嚴(yán)重彎曲，筒體偏移中心線達(dá)600mm。

出現(xiàn)上述開裂及彎曲后，建設(shè)單位將扁鋼箍沿?zé)焽柰搀w進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)后繼續(xù)使用。但加固后磚煙囪筒體的裂縫及彎曲還有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，該煙囪是否安全有待及時鑒定并需提出處理措施[3]。

2" "檢測內(nèi)容及結(jié)果

2.1" "裂縫檢測

從煙囪的外觀觀測，煙囪的裂縫主要分布在標(biāo)高20～

38m段，共有3條。一條在西南面，其標(biāo)高約為20～38m，長約18m。當(dāng)煙囪拆除到標(biāo)高32m時觀測此裂縫，縫口呈外寬內(nèi)窄，外側(cè)縫寬16mm。第二條裂縫在北面，其標(biāo)高在約22～37m，裂縫在標(biāo)高約31m處開叉，形成人字形。當(dāng)煙囪拆除到標(biāo)高32m時觀測此裂縫，縫口亦呈外寬內(nèi)窄，外側(cè)縫寬12mm。第三條裂縫發(fā)生在東面爬梯附近，其標(biāo)高在約26～37m。煙囪外觀如圖1所示。裂縫分布如圖2所示。根據(jù)圖2可知，3條裂縫均沿?zé)焽柝Q向開裂，已呈內(nèi)外貫通狀態(tài)。

建設(shè)單位使用鋼板箍進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)時，曾用水泥砂漿進(jìn)行填灌補(bǔ)縫，但施工后所補(bǔ)裂縫繼續(xù)開裂。從拆除煙囪的過程跟蹤觀測可見，煙囪標(biāo)高40～60m段亦有豎向裂縫，但寬度比較小，其縫口形狀亦呈外寬內(nèi)窄。從煙囪內(nèi)側(cè)觀測，煙囪筒壁分布有很多的水平裂縫，其寬度很小，因筒壁內(nèi)側(cè)積的煙灰很多，無法判定其是否連成環(huán)形裂縫。煙囪標(biāo)高0～20m段沒發(fā)現(xiàn)有明顯裂縫。

2.2" "煙囪中心線垂直度觀測

現(xiàn)場用經(jīng)緯儀從兩個不同方向?qū)焽璧闹行木€垂直度進(jìn)行測量，每個方向沿?zé)焽韪叨葴y量9個測點(diǎn)。各方向的垂直度偏差詳見表1。東西向、南北向垂直度偏差圖3所示。

從檢測結(jié)果可見，東西向中心線垂直度偏差從下往上逐漸增大，在標(biāo)高60m處中心線垂直偏差為606mm。

2.3" "煙囪磚砌體砌筑質(zhì)量檢查

在煙囪拆除過程中，對煙囪砌體的砌筑質(zhì)量進(jìn)行跟蹤觀測。從拆除砌體的平面看，磚砌體（外囪壁）的紅磚為標(biāo)準(zhǔn)磚，砌筑砂漿為水泥石灰混合砂漿，砂漿飽滿度基本上符合施工驗(yàn)收規(guī)范要求。

對于砂漿及磚砌體的實(shí)際強(qiáng)度，因經(jīng)多年使用及煙氣的侵蝕、碳化，其現(xiàn)在強(qiáng)度已不能代表施工時的強(qiáng)度，故未對其強(qiáng)度進(jìn)行檢測。沿?zé)焽韪叨雀鳂?biāo)高的煙囪直徑及截面尺寸均符合設(shè)計要求。

按煙囪采用的設(shè)計圖集“全國通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集《磚煙囪》”，高度60mG611（八）中第3頁的規(guī)定，煙囪磚砌體內(nèi)應(yīng)配置環(huán)向鋼筋。設(shè)計要求配置環(huán)向鋼筋為：標(biāo)高0～10m段采用φ6@252；標(biāo)高10～20m段采用φ6@378；標(biāo)高20～40m段采用2φ6@189；標(biāo)高40～60m段采用φ6@189。

但在煙囪拆除過程中發(fā)現(xiàn)，標(biāo)高40～60m段煙囪磚砌體沒有放置環(huán)向鋼筋；標(biāo)高20～40m段煙囪磚砌體大約每隔4～5m，放置1φ6或2φ6環(huán)向鋼筋；標(biāo)高0～20m段煙囪磚砌體亦基本沒有放置環(huán)向鋼筋。

2.4" "排入煙囪的煙氣溫度狀況

從該造紙廠提供的鍋爐運(yùn)行流程圖可見，鍋爐使用的燃料為煤炭，符合設(shè)計圖紙燃料要求。鍋爐排出的煙氣，經(jīng)省煤器進(jìn)入水幕除塵系統(tǒng)，再進(jìn)入煙囪排放到大氣層中。經(jīng)查閱該廠提供的SHFX25-2.45/400-AI循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行及交接班記錄可知，從省煤器出來的氣體溫度一般為290℃左右，最高不超過340℃。進(jìn)入水幕除塵系統(tǒng)經(jīng)水幕冷卻后，排到煙囪的氣體溫度不會超過煙囪設(shè)計的使用溫度250℃。

3" "煙囪單元可靠性評級

3.1" "煙囪子單元可靠性評級

由于目前沒有現(xiàn)行的相關(guān)煙囪類建（構(gòu)）筑物的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)，為此參照文獻(xiàn)[4]的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，主要以煙囪筒身裂縫及傾斜二個方面進(jìn)行綜合性評價。

根據(jù)上述檢測結(jié)果，除基礎(chǔ)因無法觀測不進(jìn)行評定外，其余子項(xiàng)評定如下：煙囪筒身測點(diǎn)最大裂縫寬度為12.0mm，該項(xiàng)評定為d級；所測筒身最大傾斜為606mm，因無現(xiàn)行規(guī)范條款，該項(xiàng)無法進(jìn)行評定；該工程煙帽有裂縫，煙道及附屬項(xiàng)目無明顯損壞，不影響使用，煙囪附屬設(shè)施項(xiàng)目評定為b級。

3.2" "煙囪單元可靠性評級

根據(jù)《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144—2019）中第2.2.1條的規(guī)定，對項(xiàng)目可靠性影響的不同程度，將子項(xiàng)分為主要子項(xiàng)和次要子項(xiàng)兩類。結(jié)構(gòu)的承載力、構(gòu)造連接等應(yīng)劃分為主要子項(xiàng)。結(jié)構(gòu)的裂縫、變形等應(yīng)劃分為次要子項(xiàng)。本次煙囪單元的可靠性評定等級分為A、B、C、D共4個級別。根據(jù)4.5.7條，本次鑒定主要就煙囪目前狀況下的變形及裂縫兩個項(xiàng)目進(jìn)行鑒定，該煙囪評定為C級。

4" "煙囪裂縫和彎曲原因分析

綜合上述的檢測結(jié)果，可以歸納為以下幾點(diǎn)：煙囪存在的裂縫及彎曲（中心線垂直度偏差）均大大超過規(guī)范的要求；磚砌體砂漿飽滿度基本符合施工規(guī)范要求，但沒按設(shè)計圖紙放置環(huán)向鋼筋；鍋爐燃燒產(chǎn)生的氣體經(jīng)省煤器進(jìn)入水幕除塵系統(tǒng)冷卻后，進(jìn)入煙囪的氣體不會超過250℃。從以上的檢測結(jié)果可知，施工過程沒按設(shè)計圖放置環(huán)向鋼筋，是造成煙囪開裂及彎曲的直接原因。

4.1" "煙囪裂縫原因分析

當(dāng)煙囪環(huán)形截面內(nèi)部受熱時，必然會引起煙囪內(nèi)外表面的溫度差，并隨之產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)煙囪內(nèi)熱外冷時，外壁產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，內(nèi)壁產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)外壁最大拉應(yīng)力超過磚砌體的抗拉強(qiáng)度時，外壁便會產(chǎn)生裂縫。

磚砌體本身的抗拉強(qiáng)度很低，為此煙囪外壁因溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，在設(shè)計時考慮由環(huán)向鋼筋來抵抗。由于施工時沒按設(shè)計要求放置環(huán)向鋼筋，沒有環(huán)向鋼筋抵抗溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，造成煙囪磚砌體開裂。煙囪磚砌體開裂后，由于帶微侵蝕性的氣體對磚砌體產(chǎn)生碳化、腐蝕作用，使得磚砌體的抗拉強(qiáng)度逐步降低，并受溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力反復(fù)作用，導(dǎo)致磚砌體產(chǎn)生裂縫并逐漸擴(kuò)大。

4.2" "煙囪彎曲原因分析

經(jīng)調(diào)查，該地區(qū)的風(fēng)向主要以西南方向?yàn)橹鳌Ｒ蛟摻ㄖ镙^高，風(fēng)荷載的影響因素不可忽略。當(dāng)風(fēng)荷載作用時，由于背風(fēng)一側(cè)磚砌體受壓，迎風(fēng)一側(cè)的磚砌體受拉，由此導(dǎo)致建筑物在西南側(cè)及東北一側(cè)的裂縫較多。上述裂縫的產(chǎn)生使得整個建筑結(jié)構(gòu)剛度下降，同時由于風(fēng)力的作用導(dǎo)致煙囪大大偏離其中心線。

5" "結(jié)束語

本文結(jié)合某造紙廠60m高磚砌煙囪的實(shí)際情況，對煙囪的開裂及傾斜進(jìn)行鑒定分析和可靠性評級，確定煙囪產(chǎn)生開裂及傾斜的原因。從上述檢測結(jié)果及煙囪裂縫與彎曲原因分析可知，煙囪施工過程偷工減料，沒按設(shè)計要求放置環(huán)向鋼筋，是造成該煙囪開裂及傾斜的直接原因。

該煙囪已產(chǎn)生嚴(yán)重的開裂及傾斜，且已進(jìn)行過一次加固補(bǔ)強(qiáng)。但局部采用砂漿及鋼箍加固補(bǔ)強(qiáng)，并不能保證整個建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。加固后并不能使該煙囪正常投入使用，再次進(jìn)行加固的意義不大。繼續(xù)使用會存在嚴(yán)重的安全隱患，因此對其進(jìn)行拆除是最好的選擇。對此類高聳建筑的施工必須進(jìn)行嚴(yán)格管理，不偷工減料并嚴(yán)格按設(shè)計圖紙施工是避免工程事故的基本保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉炳康，吳勝興，周安.工程結(jié)構(gòu)鑒定與加固[M].北京：中

國建筑工業(yè)出版社出版，2003.

[2] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50078—2008.煙囪工程施工

及驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2008.

[3] 馬紅衛(wèi)，劉鵬虎，鄭建禮.電廠煙囪及主廠房控制爆破拆除

[J].工程爆破，2011，17（3）：69-73.

[4] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50144—90工業(yè)廠房可靠性鑒

定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2019.