某60m高磚砌煙囪安全鑒定及質量原因分析

摘要：結合某造紙廠60m高磚砌煙囪的實際情況，對煙囪的開裂及傾斜進行鑒定分析和可靠性評級，確定煙囪產生開裂及傾斜的原因。基于分析原因，提出對此類高聳建筑的施工、使用及加固的一些經驗及教訓，可為類似工程提供借鑒。

關鍵詞：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發展過程中起著舉足輕重的作用，它見證了我國經濟的發展。隨著使用年限的增加，很多煙囪出現了不同程度的開裂、垂直度偏差等質量問題。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量問題出現的原因，針對性地進行采取加固或拆除措施，可為確保人民的生命財產和公共設施的安全打下堅實的基礎[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廠房結構構件標準圖集《磚煙囪》G611（八）之60/2.0-506-250-25型煙囪，高度60m，基礎埋深3.5m。

2019年初，發現該廠煙囪筒體有裂縫并產生豎向彎曲。當時，經縣建筑質量監督站技術人員用經緯儀觀測，結果為南側標高20～40m之間有一條垂直裂縫，長約10m，寬約10mm。北側偏西標高約25m處有一條裂縫，長約5m，寬約5mm。北側偏東標高25m處有一條裂縫，長約2.5m，寬約3mm。煙囪頂部以下出現嚴重彎曲，筒體偏移中心線達600mm。

出現上述開裂及彎曲后，建設單位將扁鋼箍沿煙囪筒體進行加固補強后繼續使用。但加固后磚煙囪筒體的裂縫及彎曲還有進一步發展的趨勢，該煙囪是否安全有待及時鑒定并需提出處理措施[3]。

2" "檢測內容及結果

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高20～

38m段，共有3條。一條在西南面，其標高約為20～38m，長約18m。當煙囪拆除到標高32m時觀測此裂縫，縫口呈外寬內窄，外側縫寬16mm。第二條裂縫在北面，其標高在約22～37m，裂縫在標高約31m處開叉，形成人字形。當煙囪拆除到標高32m時觀測此裂縫，縫口亦呈外寬內窄，外側縫寬12mm。第三條裂縫發生在東面爬梯附近，其標高在約26～37m。煙囪外觀如圖1所示。裂縫分布如圖2所示。根據圖2可知，3條裂縫均沿煙囪豎向開裂，已呈內外貫通狀態。

建設單位使用鋼板箍進行加固補強時，曾用水泥砂漿進行填灌補縫，但施工后所補裂縫繼續開裂。從拆除煙囪的過程跟蹤觀測可見，煙囪標高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窄。從煙囪內側觀測，煙囪筒壁分布有很多的水平裂縫，其寬度很小，因筒壁內側積的煙灰很多，無法判定其是否連成環形裂縫。煙囪標高0～20m段沒發現有明顯裂縫。

2.2" "煙囪中心線垂直度觀測

現場用經緯儀從兩個不同方向對煙囪的中心線垂直度進行測量，每個方向沿煙囪高度測量9個測點。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。

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

2.3" "煙囪磚砌體砌筑質量檢查

在煙囪拆除過程中，對煙囪砌體的砌筑質量進行跟蹤觀測。從拆除砌體的平面看，磚砌體（外囪壁）的紅磚為標準磚，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收規范要求。

對于砂漿及磚砌體的實際強度，因經多年使用及煙氣的侵蝕、碳化，其現在強度已不能代表施工時的強度，故未對其強度進行檢測。沿煙囪高度各標高的煙囪直徑及截面尺寸均符合設計要求。

按煙囪采用的設計圖集“全國通用工業廠房結構構件標準圖集《磚煙囪》”，高度60mG611（八）中第3頁的規定，煙囪磚砌體內應配置環向鋼筋。設計要求配置環向鋼筋為：標高0～10m段采用φ6@252；標高10～20m段采用φ6@378；標高20～40m段采用2φ6@189；標高40～60m段采用φ6@189。

但在煙囪拆除過程中發現，標高40～60m段煙囪磚砌體沒有放置環向鋼筋；標高20～40m段煙囪磚砌體大約每隔4～5m，放置1φ6或2φ6環向鋼筋；標高0～20m段煙囪磚砌體亦基本沒有放置環向鋼筋。

2.4" "排入煙囪的煙氣溫度狀況

從該造紙廠提供的鍋爐運行流程圖可見，鍋爐使用的燃料為煤炭，符合設計圖紙燃料要求。鍋爐排出的煙氣，經省煤器進入水幕除塵系統，再進入煙囪排放到大氣層中。經查閱該廠提供的SHFX25-2.45/400-AI循環流化床鍋爐運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℃。進入水幕除塵系統經水幕冷卻后，排到煙囪的氣體溫度不會超過煙囪設計的使用溫度250℃。

3" "煙囪單元可靠性評級

3.1" "煙囪子單元可靠性評級

由于目前沒有現行的相關煙囪類建（構）筑物的安全性評價標準，為此參照文獻[4]的相關規定進行，主要以煙囪筒身裂縫及傾斜二個方面進行綜合性評價。

根據上述檢測結果，除基礎因無法觀測不進行評定外，其余子項評定如下：煙囪筒身測點最大裂縫寬度為12.0mm，該項評定為d級；所測筒身最大傾斜為606mm，因無現行規范條款，該項無法進行評定；該工程煙帽有裂縫，煙道及附屬項目無明顯損壞，不影響使用，煙囪附屬設施項目評定為b級。

3.2" "煙囪單元可靠性評級

根據《工業廠房可靠性鑒定標準》（GB50144—2019）中第2.2.1條的規定，對項目可靠性影響的不同程度，將子項分為主要子項和次要子項兩類。結構的承載力、構造連接等應劃分為主要子項。結構的裂縫、變形等應劃分為次要子項。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目進行鑒定，該煙囪評定為C級。

4" "煙囪裂縫和彎曲原因分析

綜合上述的檢測結果，可以歸納為以下幾點：煙囪存在的裂縫及彎曲（中心線垂直度偏差）均大大超過規范的要求；磚砌體砂漿飽滿度基本符合施工規范要求，但沒按設計圖紙放置環向鋼筋；鍋爐燃燒產生的氣體經省煤器進入水幕除塵系統冷卻后，進入煙囪的氣體不會超過250℃。從以上的檢測結果可知，施工過程沒按設計圖放置環向鋼筋，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

當煙囪環形截面內部受熱時，必然會引起煙囪內外表面的溫度差，并隨之產生溫度應力。當煙囪內熱外冷時，外壁產生環向拉應力，內壁產生壓應力，當外壁最大拉應力超過磚砌體的抗拉強度時，外壁便會產生裂縫。

磚砌體本身的抗拉強度很低，為此煙囪外壁因溫差產生的拉應力，在設計時考慮由環向鋼筋來抵抗。由于施工時沒按設計要求放置環向鋼筋，沒有環向鋼筋抵抗溫差產生的拉應力，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生碳化、腐蝕作用，使得磚砌體的抗拉強度逐步降低，并受溫差產生的拉應力反復作用，導致磚砌體產生裂縫并逐漸擴大。

4.2" "煙囪彎曲原因分析

經調查，該地區的風向主要以西南方向為主。因該建筑物較高，風荷載的影響因素不可忽略。當風荷載作用時，由于背風一側磚砌體受壓，迎風一側的磚砌體受拉，由此導致建筑物在西南側及東北一側的裂縫較多。上述裂縫的產生使得整個建筑結構剛度下降，同時由于風力的作用導致煙囪大大偏離其中心線。

5" "結束語

本文結合某造紙廠60m高磚砌煙囪的實際情況，對煙囪的開裂及傾斜進行鑒定分析和可靠性評級，確定煙囪產生開裂及傾斜的原因。從上述檢測結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，沒按設計要求放置環向鋼筋，是造成該煙囪開裂及傾斜的直接原因。

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

參考文獻

[1] 劉炳康，吳勝興，周安.工程結構鑒定與加固[M].北京：中

國建筑工業出版社出版，2003.

[2] 中華人民共和國國家標準GB50078—2008.煙囪工程施工

及驗收規范[S].北京：中國建筑工業出版社出版，2008.

[3] 馬紅衛，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準GB50144—90工業廠房可靠性鑒

定標準[S].北京：中國建筑工業出版社出版，2019.