贵州某厂烟囱可靠性鉴定

1工程概况:

该烟囱原建于2018年，2019年投入使用，为一座单筒式砖混结构烟囱。建筑结构图纸齐全，选自标准图集《04G211砖烟囱》60/3.0-0.35-400型砖烟囱。筒体结构采用MU10烧结普通砖+M5混合砂浆砌筑，烟囱总高60m，北侧外立面上设置有预埋式钢爬梯和圆钢防雷接地，25.00m处设置监测环形钢平台。顶部外径3760mm，底部外径6760mm，筒壁标高4.15m~10.00m厚度为620mm、标高10.00m~40.00m厚度为490mm、标高40.00m~60.00m厚度为240mm；隔热层采用岩棉板，标高0.00m~20.00m厚度为100mm，标高20.00m~60.00m厚度为50mm；内衬层采用烧结普通砖砌筑，标高0.00m~20.00m厚度为240mm、标高20.00m~60m厚度为120mm。烟囱采用扁钢构套加固法进行加固，水平扁钢环箍和竖向扁钢均采用-60×6镀锌扁钢，扁钢环箍对接处焊接L70×70×6角钢和Ø18螺栓组成的收紧器，再施加一定预应力将环向扁钢绞紧使紧贴烟囱外壁。烟囱外壁烟道以上至标高30.00m扁钢环箍间距900mm，标高30.00m~60.00m扁钢环箍间距750mm，竖向扁钢10道，延筒身均匀分布，紧贴烟囱外壁。为了解该烟囱的安全使用性，厂家需要进行厂房结构可靠性鉴定。

2现状调查、检测方案

2.1现状情况调查

通过对现场调查，并结合委托方提供的信息，该烟囱于2020年3月筒身出现裂缝，业主于2020年4月委托第三方进行裂缝检测，并对烟囱筒身进行了加固。2020年7月31日开始业主对该烟囱进行定期监测，发现裂缝仍在继续发展，本次检测时烟囱处于正常使用状态。

2.2 确定检测方案

鉴于目前该烟囱处于正常使用状态，且在已加固后裂缝仍处于增加状态下，从以下几个方面进行检测：

1、勘察资料、设计图纸、施工资料、使用过程资料、加固资料及其他资料调查；

2、对烟囱高度，底（顶）径截面尺寸，烟囱壁厚，砌块类型，内衬及隔热层截面尺寸等与原设计进行复核；

3、烟囱变形测量；

4、筒体砌筑材料强度检测；

5、筒体加固质量检测；

6、筒体损伤调查；

7、承载力计算。

3调查、检测

3.1资料调查

3.1.1勘察资料调查

调查结果显示：本地区历史上无大的地震活动记载；场地内存在一条平移断层，无复活迹象。场地无滑坡、泥石流、塌陷、土洞等不良地质作用；场地无冻土层，场地稳定。岩溶发育地段，进行岩溶地基处理，以岩溶底板下稳定岩体作地基持力层，地基稳定。因此，本场地适于本工程建筑。

3.1.2设计资料调查

调查结果显示：建筑、结构图纸齐全

3.1.3施工资料调查

调查结果显示：施工过程资料齐全，过程检验批、隐蔽资料齐全且各方签章齐全，质量控制资料齐全且材料规格符合设计要求。

3.1.3使用过程资料调查

调查结果显示：该烟囱自建成以来该地区未曾发生地震，筒身也未受到撞击等情况；9月份烟囱运行温度151.64℃，10月份152.77℃。

3.2 建筑结构布置复核

（1）主要轴线尺寸检测。采用DISTO TM A8激光测距仪和5m钢卷尺对烟囱底部外径，壁厚，内衬即隔热层厚度进行检测。检测结果表明受检烟囱各截面外径尺寸、筒壁厚度、内村及隔热层厚度与设计基本相符。检测结果详见表2.1。

3.3 变形测量

根据现场检测条件，采用RTS112SR5L型全站仪，按照投点法测量烟囱上部相对于下部的偏移值，并经过计算得出烟囱整体倾斜情况。测量结果表明，烟囱整体向西南方向倾斜，倾斜率为0.89‰，小于《烟囱可靠性鉴定标准》（GB51056-2014）中规定的倾斜限值1.2‰（注：测量结果包括施工误差）。11月8日业主委托单位对烧结烟囱垂直度观测数据为：烟囱向西南方向偏移54.2mm，检测结果详见表3.1

表3.1囱倾斜测量结果

3.4 主体结构材料强度检测

（1）基础混凝土强度检测

现场检测按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011），采用ZC3-A混凝土回弹仪，对基础混凝土强度进行检测，强度推定值在30.9~33.9MPa之间，满足原设计混凝土强度等级C30要求。

（2）筒身烧结砖强度检测

采用ZC4型砖回弹仪，参照《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T50315-2011）进行砖强度现场抽样检测。试验结果表明，烟囱筒体烧结砖抗压强度在12.4MPa~13.3MPa之间.满足设计MU10强度要求。

（3）筒身砌筑砂浆强度检测

现场采用贯入法检测砂浆强度，砂浆类型为混合砂浆。检测按照国家行业标准《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》（JGJ/T136-2017）进行，检测结果表明，该烟囱筒体受检砂浆抗压强度推定值为11.8MPa，满足设计M5强度要求。           

3.5筒身加固质量检测

现场对烟囱加固的扁钢尺寸、间距配置进行检测复核。检测结果表明受检烟囱加固的扁钢尺寸、间距配置基本与加固图纸相符。

3.6烟囱损状况检测

为明确受检烟囱结构损伤状况，现场对该烟囱进行了完损状况检测。经检测，烟囱东面及西面筒体多处开裂，11月6日经业主委托的单位观测，烟囱东侧在线烟气监测平台以下观测到一新增裂缝为2.88m。在烟囱南面和东面离地面19.75m处观测到一新增横向裂缝为7.21m，存在一定的安全隐患；北面筒体基本完好；外部钢爬梯及环形监测钢平台存在锈蚀现象；顶部内衬多处脚手架孔未封堵，下部内衬局部灰缝不饱满。

3.7承载力计算

（1）计算条件

软件：计算主要采用SAP2000计算软件，根据现场实际情况，建立合理的力学计算模型对受检烟囱主体结构进行承载力验算。本次计算考虑地震力作用。

材性：根据现场检测结果和现有烟囱图纸，基础混凝土强度取原设计C30，砌体强度取原设计MU10，砂浆强度取原设计M5。

荷载：1）风荷载：基本风压按50年一遇考虑，基本风压w0 = 0.35kN/m²

地面粗糙度：B；建筑场地土类别：Ⅱ类

2）温度：烟气温度Tgas = 160.00℃；夏季极端最高温度Tsum = 40.00℃；冬季极端最低温度Twin = -3.00℃；烟囱日照温差△T = 20.00℃；空气密度r = 1.25kg/m³

3）平台活荷载：2.0kN/m²；

4）地震作用：抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。

（2）验算结果

计算结果表明：

（1）整体烟囱第一周期：1.73 秒

（2）顶点最大位移为：61.5mm (1.2恒±1.4风)

（3）烟囱壁最大压应力：0.9 N/mm² (烟囱根部部位) < 1.5 N/mm² (烟囱砌体设计)满足要求。

（4）通过计算可知，最大桩反力为3021.99kN < 1.2×3000=3600kN，满足要求。

4囱可靠性鉴定

表4.1件可靠性鉴定评级

表4.2统可靠性鉴定评级

表4.3元鉴定评级

5分析评估

本次检测烟囱为一座单筒式砖混结构烟囱。该烟囱于2020年3月筒身出现裂缝，业主于2020年4月委托第三方进行裂缝检测，检测完毕后进行了加固。该烟囱自建成以来该地区未曾发生地震，筒身也未受到撞击等情况，检测时受检烟囱处于正常使用状态。

根据委托方提供的2020年4月4日至2020年10月3日烟囱垂直度观测数据表显示，受检烟囱整体向西南方向逐渐倾斜，11月8日业主委托单位对烧结烟囱垂直度观测数据为：烟囱向西南方向偏移54.2mm。

现场对该烟囱进行了完损状况检测，烟囱东面及西面筒体多处开裂，筒体内衬多处脚手架孔未封堵，局部灰缝不饱满。根据委托方提供的2020年4月4日至2020年10月3日及11月6日监测烟囱裂缝检测数据显示，受检烟囱裂缝长度和数量逐渐增加，且该烟囱东侧、南侧及西侧距离60m范围内有设备、建筑物和作业人员活动，存在一定的安全隐患。

裂缝原因分析

通过变形测量，烟囱对侧倾斜值在规范允许范围内，结合业主前期沉降观测结果，可以排除沉降倾斜的因素。

通过调查施工资料，显示砌筑烟囱时所用原材料符合设计和规范要求，故可排除因原材料不合格引起的筒身裂缝。

通过损伤调查发现筒体内衬多处脚手架孔未封堵，局部灰缝不饱满。导致隔热层局部失效，高温烟气通过脚手架未封堵孔洞外溢，导致同比内外表面产生温差，温差对结构产生的应力和应变较大。烟囱可被视为一端固结、一端自由的杆件。在自由端边界的各个截面失去弯曲变形的条件，将会在纵向和水平向引起相同的约束力矩。当筒壁内热外冷时，则外壁程拉应力，内壁程压应力。当拉压平衡被破坏，将会在外壁表面出现裂缝。

虽然该烟囱已进行过加固，但随时间推移，裂缝仍在加剧。说明加固措施未能起到应有的约束作用，烟囱脚手架空洞和砌筑砂浆不饱满为解决，一定时期内仍然存在内外应力不平衡问题。

6结论与建议

6.1结论

（1）受检烟囱为一座单筒式砖混结构烟囱。该烟囱建造于2018年，2019年投入使用。该烟囱于2020年3月筒身出现裂缝，业主于2020年4月委托第三方进行裂缝检测，检测完毕后进行了加固。2020年7月31日开始业主对该烟囱进行定期监测，发现裂缝仍在继续发展。该烟囱自建成以来该地区未曾发生地震，筒身也未受到撞击等情况，检测时受检烟囱处于正常使用状态；

（2）烟囱整体向西南方向倾斜，倾斜率为0.89‰，小于《烟囱可靠性鉴定标准》（GB51056-2014）中规定的倾斜限值1.2‰（注：测量结果包括施工误差）。11月8日业主委托单位对烧结烟囱垂直度观测数据为：烟囱向西南方向偏移54.2mm；

（3）烟囱东面及西面筒体多处开裂，11月6日经业主委托的单位观测，烟囱东侧在线烟气监测平台以下观测到一新增裂缝为2.88m。在烟囱南面和东面离地面19.75m处观测到一新增横向裂缝为7.21m，存在一定的安全隐患；北面筒体基本完好；外部爬梯及环形监测钢平台存在锈蚀现象；存在顶部内衬多处脚手架孔未封堵，下部内衬局部灰缝不饱满；

（4）受检烟囱基础混凝土构件抗压强度推定值强度推定值在30.9~33.9MPa之间，满足原设计混凝土强度等级C30要求；抽检砖抗压强度在12.4MPa~13.3MPa之间，满足设计MU10强度要求；砌筑砂浆抗压强度推定值为11.8MPa，满足设计M5强度要求。

（5）受检烟囱各截面外径尺寸、筒壁厚度、内村及隔热层厚度与设计基本相符；受检烟囱加固的扁钢尺寸、间距配置基本与加固图纸基本相符；

（6）鉴定单元可靠性等级为三级，对烟囱的综合鉴定结果为：不符合国家现行标准规范的可靠性要求，影响整体安全，在目标使用年限内明显影响整体正常使用。

6.2建议

（1）建议对烟囱采用钢板箍的方式进行加固，对筒壁存在的裂缝进行嵌缝修补，对内衬脚手架孔进行封堵，并加强烟囱垂直度和筒壁裂缝的监测；

（2）建议的加固方案应委托由有资质的设计与施工单位进行加固设计施工；

7参考文献：

[1] 《烟囱可靠性鉴定标准》（GB51056-2014）；

[2] 《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2019）；

[3] 《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）；

[4] 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）；

[5] 《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T50315-2011）；

[6] 《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》（JGJ/T136-2017）；

[7] 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）；

[8] 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015版）；

[9] 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；

[10]《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）；

[11]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；

    [12]《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2018）。