一、检测的重要性
安全风险防范
砖混烟囱通常高度较高,在使用过程中可能受到多种因素的影响而出现结构问题。一旦烟囱发生倒塌,会对周边的建筑物、人员和设备造成严重的破坏。例如,在工厂区域,烟囱周围可能有生产车间、仓库等设施,烟囱倒塌可能引发连锁反应,导致生产停滞、人员伤亡和重大财产损失。
烟囱内部用于排烟,长期的高温、腐蚀环境可能削弱结构强度。检测可以提前发现潜在的安全隐患,避免因结构失效而导致的事故。
环境保护和生产保障
烟囱是工业生产中排放废气的重要通道。如果烟囱主体结构出现裂缝、倾斜等问题,可能会影响废气的正常排放,导致废气泄漏,进而污染周围环境。
对于依赖烟囱正常运行的生产工艺,如火力发电、化工等行业,烟囱结构的稳定性对于保障生产的连续性至关重要。及时的检测可以确保烟囱的正常使用,减少因烟囱故障而导致的生产中断。
二、检测依据
设计文件和施工资料
设计图纸:包括烟囱的平、立、剖面图,基础设计图,砌体结构的配筋图(如果有)等。这些图纸能够提供烟囱的结构形式(如圆形、方形烟囱)、尺寸(高度、外径或边长等)、砌体材料类型(如砖的品种、砂浆标号)、烟囱内衬的设计(如内衬材料、厚度等)等关键信息,是评估烟囱安全性的基础。
施工记录:材料检验报告(砖的强度检测报告、砂浆试块强度报告等)、隐蔽工程验收记录(如基础施工记录、砌体拉结筋设置记录等),用于核实烟囱实际施工情况与设计要求是否相符。
相关标准和规范
《砌体结构工程施工质量验收规范》(GB 50203 -2011):用于检查烟囱砌体结构的施工质量,包括砖的砌筑方式、砂浆饱满度、砌体垂直度等方面的要求。
《建筑变形测量规范》(JGJ 8 -2016):为烟囱的变形测量(如倾斜、沉降)提供了技术标准和方法,确保测量的准确性和可靠性。
《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144 -2019):可用于全面评估烟囱的可靠性,包括安全性、适用性和耐久性等方面,是烟囱主体结构检测的重要参考依据。
三、检测准备
资料收集与整理
收集烟囱的基本信息,如位置、建成时间、高度、外径(或边长)、烟囱用途(如工业排烟、民用取暖等)等。获取烟囱的使用历史,包括是否经历过维修、改造,以及是否发生过异常情况(如火灾、雷击等)。
整理设计文件和施工资料,重点标记烟囱关键部位(如基础与筒体连接部位、烟囱顶部等)的设计参数和施工要求。核对资料的完整性和准确性,确保所有必要信息都能获取。
检测设备与工具准备
结构检测设备:全站仪用于测量烟囱的整体变形,如倾斜度、位移等;钢尺用于测量烟囱的外径、壁厚、砌体灰缝厚度等尺寸;水准仪用于检测烟囱基础沉降;电子经纬仪可辅助全站仪进行角度测量,提高变形测量精度;回弹仪用于检测砌体中砖的强度(间接法);超声波检测仪用于检测砌体内部的缺陷(如空洞、疏松等)。
其他工具:小锤用于敲击砌体,检查砌体是否有空鼓情况;靠尺用于检查烟囱筒体的平整度;强光手电筒用于检查烟囱内部的情况;摄像机或相机用于记录检测情况,便于后续分析和存档。
四、检测内容与方法
(一)外观检查
整体外观检查
在烟囱周围不同位置进行观察,查看烟囱整体是否有明显的倾斜、变形、沉降。可通过对比烟囱的顶部与底部中心位置来初步判断是否倾斜。观察烟囱的外立面是否有裂缝、剥落、鼓包等现象,对于有装饰层的烟囱,检查装饰层是否有脱落、起皮等情况。
顶部检查
采用登高设备(如登高车或搭建脚手架)到达烟囱顶部,检查烟囱帽是否完好,有无损坏、开裂。查看烟囱顶部的避雷装置是否正常,接地是否良好。检查烟囱顶部与筒体连接部位是否有裂缝、松动等情况。
底部检查
检查烟囱底部与基础连接部位是否牢固,有无脱开、裂缝现象。观察烟囱底部周围地面是否有裂缝、下沉,若有积水情况,要分析积水对基础的影响。查看烟囱底部的清灰口、检查口等设施是否正常,能否正常开启和关闭。
(二)结构主体检查
砌体结构检查
砌体外观检查:用小锤敲击烟囱筒体的砌体,检查是否有空鼓现象,重点检查烟囱底部、顶部以及有孔洞、烟道开口等应力集中部位。记录空鼓位置、范围和程度。观察砌体表面是否有裂缝,对于发现的裂缝,使用裂缝观测仪测量裂缝宽度,并记录裂缝位置(高度、圆周方向位置)、长度、宽度、走向等信息。
砌体强度检查:采用回弹仪在砌体表面选择多个测试点检测砖的强度,通过回弹值估算砖的抗压强度。可结合砂浆回弹仪或其他方法(如贯入法)检测砂浆强度。对于强度可疑区域,可通过现场取样进行抗压试验确定砌体的实际强度。
砌体内部缺陷检查:利用超声波检测仪对砌体内部进行检测,检查是否有孔洞、疏松等缺陷。在烟囱筒体不同高度和圆周方向布置检测点,通过超声波传播速度和波形分析砌体内部情况。
砌体垂直度检查:使用全站仪或电子经纬仪,在烟囱周围设置多个观测点,测量烟囱筒体的垂直度。将测量结果与设计允许值进行比较,判断烟囱是否在正常的垂直范围内。对于垂直度偏差较大的烟囱,要分析原因并评估其安全性。
烟囱内衬检查(如果有)
进入烟囱内部,检查内衬是否完整,有无脱落、裂缝、腐蚀等情况。对于分段安装的内衬,检查内衬之间的连接是否牢固。观察内衬表面的积灰情况,积灰过多可能增加内衬的负荷,影响其使用寿命。查看内衬与烟囱筒体之间的隔热层(如果有)是否完好,隔热效果是否满足要求。
(三)基础检查
基础外观检查
观察基础周围地面是否有沉降、开裂现象。查看基础表面是否有裂缝、剥落、积水等情况。检查基础与烟囱筒体底部的连接是否牢固,有无松动、脱开迹象。
基础尺寸与承载能力检查
采用钢尺测量基础的尺寸(如长度、宽度、高度等),与设计图纸进行对比。查阅地质勘察报告,了解地基土的类型、承载力等参数,评估基础的承载能力是否满足烟囱的实际荷载要求。对于有怀疑的基础,可以采用原位测试方法(如静载荷试验)确定基础的实际承载能力。
(四)荷载与承载能力评估
荷载调查
恒载调查:计算烟囱的结构自重,根据烟囱的尺寸、砌体材料密度和内衬材料密度(如果有)等计算。考虑烟囱顶部可能的附属设施(如避雷装置、信号灯等)的重量作为恒载。
活载调查:主要考虑风荷载,根据当地基本风压、烟囱的体型系数、高度等因素计算。对于有地震设防要求的地区,还要考虑地震作用下的等效荷载。在计算风荷载和地震荷载时,要考虑烟囱的特殊形状和高度对荷载的放大效应。
承载能力评估
根据烟囱的砌体结构形式、材料性能、基础情况等,建立结构力学模型。对于简单的圆形或方形烟囱,可以采用手算方法结合相关规范进行内力分析;对于复杂的烟囱结构,可以利用有限元分析软件(如SAP2000、3D3S 等)进行计算。
计算烟囱结构构件(如砌体、基础)在各种荷载组合下(包括恒载、活载等)的内力(如弯矩、剪力、轴力等)。将计算得到的内力与构件的承载能力设计值进行比较,判断构件是否满足承载能力极限状态要求。计算烟囱的变形(如整体倾斜度、砌体变形等),评估是否满足正常使用极限状态要求。
五、检测结果
外观检查结果
整体外观检查:烟囱整体外观基本正常,有轻微倾斜,倾斜度约为 0.3%(设计允许值为0.5%)。外立面有部分裂缝,裂缝宽度在 0.1 - 0.3mm 之间,主要分布在烟囱高度的 1/3 - 2/3 处,长度长为 2m左右,走向主要为竖向。烟囱外表面有少量剥落现象,剥落面积约占外立面总面积的 2%。
顶部检查:烟囱帽有轻微损坏,出现小裂缝,长度约30cm。避雷装置正常,接地良好。烟囱顶部与筒体连接部位有细微裂缝,但连接牢固。
底部检查:烟囱底部与基础连接牢固,无脱开、裂缝现象。底部周围地面有少量裂缝,宽度小于0.1mm,未发现明显下沉。清灰口、检查口等设施正常,能正常开启和关闭。
结构主体检查结果
砌体结构检查:砌体敲击检查发现少量空鼓现象,空鼓位置主要在烟囱高度的 1/4 和 3/4 处,范围较小,占砌体总面积的1%左右。砌体表面裂缝检查与外观检查结果相符。砖的强度回弹检测结果显示,大部分砖的强度符合设计要求,少数部位砖的强度略低于设计值。砂浆强度检测结果基本符合要求。砌体内部缺陷检测未发现明显空洞和疏松现象。砌体垂直度检查结果为倾斜度约0.3%,在设计允许范围内。
烟囱内衬检查(如果有):烟囱内衬基本完整,有局部小裂缝,长度不超过50cm。内衬之间连接牢固,积灰情况正常,隔热层完好,隔热效果满足要求。
基础检查结果
基础外观检查:基础周围地面有少量裂缝,基础表面无明显裂缝、剥落和积水情况。基础与烟囱筒体底部连接牢固。
基础尺寸与承载能力检查:基础尺寸与设计图纸相符。查阅地质勘察报告并结合荷载分析,评估基础的承载能力能够满足烟囱目前的使用要求。
荷载与承载能力评估结果
恒载计算准确,与设计值相符。活载调查结果显示,风荷载取值合理,地震荷载(根据当地情况)取值符合要求。通过结构分析,烟囱在现有荷载组合作用下,砌体和基础的大内力小于其承载能力设计值,烟囱的变形计算值满足正常使用极限状态要求。
六、结论与建议
(一)结论
综合本次检测结果,砖混烟囱主体结构目前的安全状况基本可以满足正常使用要求,但存在一些局部问题需要关注。
烟囱的轻微倾斜、砌体的少量空鼓和裂缝、烟囱帽的轻微损坏等问题对烟囱的整体安全性和正常使用影响较小,但在长期使用过程中可能会逐渐发展,需要进行适当的维护和监测。
(二)建议
外观维护方面
对烟囱外立面的剥落部分进行修补,对裂缝进行封闭处理,可以采用水泥砂浆灌注或勾缝等方式。对烟囱帽的损坏部分进行修复,确保其完整性。
定期清理烟囱底部周围的杂物和积水,防止积水对基础产生不利影响。
结构加固方面(如有需要)
对于砌体强度略低的部位,可以考虑采用加固措施,如表面抹灰加固或局部砌体替换等方法。对砌体空鼓部位进行修补,确保砌体的整体性。
持续监测烟囱的倾斜情况,如果倾斜度有明显增加,需要分析原因并采取相应的加固措施,如增加支撑等。
内衬维护方面(如果有)
定期清理烟囱内衬的积灰,对内衬的小裂缝进行修补,防止裂缝扩大导致内衬损坏。
检查内衬与筒体之间的隔热层,如发现隔热效果下降,及时修复或更换隔热材料。
基础监测方面
加强对基础的监测,定期检查基础周围地面的裂缝和沉降情况。如发现基础有沉降或裂缝扩展的迹象,应及时采取措施,如进行地基加固等。
日常管理方面
建立完善的烟囱维护管理制度,包括定期检测(建议每年至少进行一次外观检查,每 3 - 5年进行一次全面检测)、维护记录、异常情况报告等内容。
在遇到恶劣天气(如大风、暴雨、地震等)后,及时对烟囱进行检查,确保其安全