一、烟囱基本信息
地理位置与周边环境
自然环境因素:描述周边的自然条件,如是否靠近河流、湖泊、海洋等水体(考虑湿度、腐蚀等因素),是否处于地震活动带、风口位置(考虑地震和强风影响),或者是否靠近山区(考虑山体滑坡、落石等风险)。
人文环境因素:说明周边建筑物的类型(如办公楼、宿舍、其他厂房等)、与烟囱的距离、人员活动情况等。这对于评估烟囱发生事故时可能造成的危害范围和程度很重要。
位置详情:记录烟囱所在锅炉房的详细地址,包括城市、区县、街道名称、具体门牌号。注明烟囱在锅炉房内的位置(如位于锅炉房的北侧、中央等)以及与其他建筑物或设备的相对位置关系。
周边环境描述:
烟囱结构特征
结构类型与高度:明确烟囱的结构类型,如砖烟囱、钢筋混凝土烟囱或钢烟囱等。jingque测量烟囱的高度,从烟囱底部的基础顶面到烟囱顶部出口处的垂直距离,单位为米。
外形尺寸与壁厚:测量烟囱的底部、中部和顶部的外径或边长(对于方形烟囱),以及烟囱各部分的壁厚。对于变截面烟囱,要详细记录截面变化的位置和尺寸变化情况。这些尺寸参数对于评估烟囱的承载能力和稳定性至关重要。
内衬情况(如果有):记录烟囱内衬的材料(如耐火砖、陶瓷纤维等)、厚度、施工方式(如砌筑、粘贴等)以及内衬与烟囱主体结构的连接方式。内衬主要用于隔热和防止烟气腐蚀烟囱壁。
建造时间与使用情况
建造日期:记录烟囱的建造时间,这有助于了解烟囱的使用年限和可能遵循的当时的设计和施工标准。不期的建筑标准对烟囱的结构安全、防腐、抗震等要求有所不同。
使用历史记录:查看烟囱的使用记录,包括运行时间、排放的烟气成分(考虑腐蚀性)、维修记录、改造记录、曾经发生的事故(如火灾、雷击等)等。这些信息可以帮助分析烟囱目前可能存在的安全隐患。
二、检测目的
全面评估烟囱主体结构的安全性,确保其在正常使用和各种环境条件下能够稳定运行,避免因烟囱结构损坏、倒塌等事故对锅炉房及周边环境造成严重危害。
检查烟囱是否符合原始设计要求和现行的相关安全标准,为烟囱的维护、改造、加固或拆除提供科学依据。
查找烟囱主体结构可能存在的安全隐患,如结构裂缝、腐蚀、倾斜等问题,及时采取有效的处理措施,延长烟囱的使用寿命。
三、检测依据
《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344 - 2019)
《烟囱设计规范》(GB 50051 - 2013)
《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144 - 2019)
烟囱的原始设计图纸、施工记录和相关技术文件
四、检测内容及方法
(一)资料收集与审查
设计图纸审查:收集烟囱的建筑、结构设计图纸,包括平面图、剖面图、节点详图等。查看设计参数,如结构形式、尺寸、材料强度等级、配筋(对于钢筋混凝土烟囱)、内衬设计、抗震和防风设计要求等,确定烟囱的原始设计意图和安全标准。
施工记录检查:查阅施工过程中的记录文件,如材料检验报告(砖、钢材、混凝土等材料的质量检验)、隐蔽工程验收记录(如基础钢筋布置、烟囱内衬施工等)、混凝土及砂浆试块抗压强度试验报告(对于混凝土和砌体烟囱)等。核实施工过程是否符合设计要求和相关规范,检查材料质量和施工质量是否合格。
使用记录审查:查看烟囱的使用历史记录,包括维修记录、改造记录、曾经遭受的自然灾害(如台风、暴雨、地震等)或意外事故(如火灾、雷击等)情况。了解这些因素对烟囱结构和性能的潜在影响,为现场检测提供重点关注方向。
(二)现场勘查
1. 整体外观检查
变形与倾斜检查:
从不同角度观察烟囱的整体外观,使用全站仪或经纬仪等测量设备,在烟囱底部和顶部设置测量点,检查烟囱是否有明显的变形(如弯曲、扭曲)和倾斜。计算烟囱的倾斜率,与规范允许值进行对比。一般要求烟囱的倾斜率不超过高度的1/100。
观察烟囱顶部是否有偏移,检查烟囱出口处的位置是否发生变化。对于高烟囱或处于复杂地形的烟囱,还要考虑烟囱在风荷载和温度变化等因素作用下的动态变形情况。
表面状况检查:
检查烟囱外表面是否有裂缝、剥落、腐蚀、磨损等情况。对于砖烟囱,查看砖砌体是否有松动、掉砖现象;对于钢筋混凝土烟囱,检查混凝土表面是否有蜂窝麻面、露筋等质量问题。检查烟囱的防腐涂层(如果有)是否有起皮、脱落等损坏。
检查烟囱顶部的防雨设施(如避雷装置、雨帽等)是否完好,烟囱的标识(如高度标志、安全警示标志等)是否清晰。
2. 结构构件检查
基础检查(如果条件允许):
观察基础的外观,检查是否有裂缝、沉降、倾斜等现象。对于浅基础,查看基础周边的地面是否有隆起、下陷或积水情况。对于桩基础,检查桩头是否有破损、桩身是否有露筋等情况。检查基础与烟囱主体结构的连接是否牢固,连接部位是否有锈蚀、松动等问题。
测量基础的尺寸(如长度、宽度、厚度等),检查是否符合设计要求。如果可能,采用无损检测方法(如地质雷达)检查基础内部的质量情况(如混凝土密实度、钢筋分布等)。
烟囱壁检查(根据烟囱类型):
外观检查:检查钢烟囱的表面是否有锈蚀、腐蚀、磨损、撞伤等痕迹。根据锈蚀程度进行分类记录,如轻微锈蚀(表面有少量锈斑,锈蚀深度小于0.1mm)、中度锈蚀(锈层较厚,锈蚀深度在 0.1 - 0.5mm 之间)和重度锈蚀(锈层严重,锈蚀深度大于0.5mm),估算锈蚀面积占构件表面积的比例。检查烟囱的连接部位(如法兰连接、焊接等)是否有松动、变形或损坏。
尺寸测量:测量钢烟囱的壁厚、直径等尺寸,检查是否符合设计要求。对于尺寸偏差较大的部位,要详细记录并分析其对结构安全的影响。
材料性能检测(如果需要):当对钢材的材质有怀疑或需要验证其性能是否符合设计要求时,在构件上取样进行钢材力学性能试验,包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等。试验样品应按照相关标准规范进行选取和制备,以确保试验结果的准确性。通过试验确定钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性等指标,与设计要求进行对比。
外观检查:检查混凝土表面是否有裂缝、剥落、蜂窝麻面、露筋等情况。对于裂缝,记录其位置、宽度、长度、深度等信息,分析裂缝产生的原因(如受力裂缝、收缩裂缝、温度裂缝等)。使用全站仪或拉线法测量烟囱壁的变形情况,检查是否有弯曲、扭曲等变形。
尺寸测量:测量烟囱壁的厚度和直径(或边长),检查是否与设计图纸一致。对于尺寸偏差较大的部位,要详细记录并分析其对结构安全的影响。
配筋检查(如果需要):采用钢筋探测仪检测烟囱壁的配筋情况,包括钢筋的位置、直径、间距等参数,与设计图纸进行对比。对于怀疑钢筋有损伤的区域,可以通过局部破损(如剔凿混凝土)的方法直接观察钢筋的实际情况,检查钢筋是否有锈蚀、断裂等现象。
砖烟囱:检查砖砌体的质量,查看灰缝是否饱满、均匀,有无通缝、瞎缝等情况。检查砖的质量,是否有缺角、掉棱、裂缝、疏松等问题。使用回弹法或其他砌体强度检测方法(如原位轴压法)检测砖砌体的强度。检查烟囱壁的厚度是否符合设计要求,可采用超声测厚仪或局部钻孔测量。
钢筋混凝土烟囱:
钢烟囱:
3. 内衬检查(如果有)
检查内衬的完整性,查看是否有脱落、开裂、松动等情况。对于局部损坏的内衬,要记录其位置和损坏程度。
检查内衬与烟囱主体结构之间的连接是否牢固,是否有缝隙或分离现象。这对于防止烟气泄漏和保证内衬的隔热、防腐功能很重要。
4. 荷载调查
自重荷载:根据烟囱的结构形式、尺寸和材料密度,计算烟囱的自重。对于变截面烟囱,要分段计算自重后相加。考虑内衬(如果有)、附属设备(如爬梯、避雷装置等)的重量。
风荷载:
根据烟囱所在地区的气象资料,获取当地的基本风压值。考虑烟囱的高度、外形、表面粗糙度等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2012)和《烟囱设计规范》(GB 50051 -2013)的相关规定计算风荷载。对于高烟囱和形状复杂的烟囱,可能需要考虑风振系数。
注意风吸力对烟囱的影响,尤其是对于薄壁结构的烟囱。在计算风荷载时,要分别考虑风压力和风吸力两种情况,并取不利的荷载组合进行分析。
温度荷载:考虑烟囱在运行过程中,由于内外温差产生的温度应力。根据烟气温度、环境温度、烟囱材料的热膨胀系数等因素,计算温度荷载对烟囱结构的影响。对于高温烟囱,温度荷载可能是影响结构安全的重要因素之一。
地震荷载(如果适用):如果烟囱位于地震活动带,需要考虑地震荷载。根据当地的地震设防烈度、场地类别、烟囱的结构特性等因素,按照相关抗震规范计算地震作用。对于高烟囱和重要的烟囱,还需要进行抗震验算。
(三)结构验算
根据现场勘查获取的烟囱实际尺寸、材料性能、荷载情况等数据,利用的结构分析软件(如 PKPM、SAP2000等)建立烟囱的结构计算模型。
在计算模型中输入烟囱的各项参数,包括构件尺寸、材料特性、边界条件等,将荷载(自重、风荷载、温度荷载、地震荷载等)按照规范要求进行组合加载到模型上。
对烟囱进行结构验算,主要包括:
评估烟囱的变形是否在允许范围内。计算构件在荷载作用下的挠度、位移等变形指标,如检查烟囱壁的侧向变形、顶部的位移等是否符合设计规范要求。对于高烟囱,其变形控制尤为重要,过大的变形可能导致烟囱结构的破坏或影响其正常使用。
对受压的烟囱壁(特别是高烟囱和薄壁烟囱)进行稳定性验算。计算烟囱壁的长细比,判断其是否满足稳定性要求。对于钢筋混凝土烟囱,还要考虑整体失稳和局部失稳的情况,通过计算稳定系数来评估结构的稳定性。
考虑烟囱在风荷载和地震荷载作用下的抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性。计算烟囱底部的抗倾覆力矩和抗滑移摩擦力,与风荷载和地震荷载产生的倾覆力矩和滑移力进行比较,确保烟囱不会发生倾覆和滑移。
对烟囱的主要结构构件(如烟囱壁、基础等)进行强度验算,检查其在各种荷载组合作用下的应力是否超过材料的设计强度。对于砖烟囱,验算砌体的抗压、抗剪强度;对于钢筋混凝土烟囱,验算混凝土和钢筋的抗弯、抗剪、抗压强度;对于钢烟囱,验算钢材的抗弯、抗剪、抗拉强度。
对于烟囱的连接部位(如基础与烟囱壁的连接、内衬与烟囱壁的连接等),进行强度验算,检查其是否能够承受设计荷载,不会发生破坏。
强度验算:
稳定性验算:
刚度验算:
五、检测结果
(一)外观与变形检查结果
整体外观状况:烟囱外表面有一定程度的腐蚀和磨损,其中部分区域(约占外表面的 20%)出现中度腐蚀,腐蚀深度在 0.1 -0.5mm 之间。顶部防雨设施基本完好,但烟囱标识有部分褪色。
变形与倾斜情况:经测量,烟囱倾斜率为 [X]%(小于 1/100),在允许范围内。烟囱壁有局部变形,大变形量为[具体变形数值] mm,主要集中在烟囱中部,可能是由于长期风荷载和温度变化引起的。
(二)结构构件检查结果
基础检查结果(如果检查):基础外观无明显裂缝和沉降,基础周边地面平整。基础尺寸测量结果与设计图纸基本一致,通过地质雷达初步检测,基础内部混凝土密实度良好,钢筋分布符合设计要求。
烟囱壁检查结果:
外观检查发现钢烟囱表面有较多锈斑,轻度锈蚀占构件表面积约 40%,中度锈蚀约10%,主要集中在底部和迎风面。连接部位检查未发现松动和变形情况。
尺寸测量显示烟囱壁厚与设计要求偏差在 ±5%以内。对部分钢材取样进行力学性能试验,结果显示钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标符合设计要求,但冲击韧性略低于设计标准。
外观检查发现混凝土表面有少量裂缝,裂缝宽度在 0.1 - 0.2mm之间,主要为收缩裂缝。未发现剥落、蜂窝麻面和露筋情况。变形测量显示烟囱壁变形量较小,在允许范围内。
尺寸测量结果表明,烟囱壁厚度和直径与设计图纸偏差在 ±3%以内。配筋检查发现钢筋位置和间距基本符合设计要求,未发现钢筋锈蚀和断裂现象。
砖烟囱(如果是砖烟囱):砖砌体质量较好,灰缝饱满、均匀,未发现通缝和瞎缝情况。砖的质量基本合格,少量砖有轻微缺角现象。砌体强度检测结果显示,砖砌体强度略低于设计强度等级,差值在[强度差值] MPa 以内。烟囱壁厚度测量结果与设计要求相符。
钢筋混凝土烟囱(如果是钢筋混凝土烟囱):
钢烟囱(如果是钢烟囱):
(三)内衬检查结果(如果有)
内衬有局部脱落现象,主要集中在烟囱中部,脱落面积约为 [脱落面积数值]平方米。内衬与烟囱壁的连接部分有小部分缝隙,可能会影响隔热和防腐效果。
(四)荷载调查与结构验算结果
荷载调查结果:
自重荷载计算结果与设计值相符。风荷载根据当地气象条件和烟囱的实际情况重新计算,考虑了风压力和风吸力的不利组合。温度荷载计算结果显示,在正常运行工况下,温度应力在可控范围内。地震荷载(如果适用)计算也符合当地抗震设防要求。
结构验算结果:
强度验算:在考虑自重、风荷载、温度荷载和地震荷载(如果适用)组合后,烟囱主要结构构件的应力水平在安全范围内,但砖烟囱砌体强度略低的部分区域和钢烟囱锈蚀较严重的部位应力接近设计强度,需要关注。
稳定性验算:烟囱壁的长细比满足规范要求,烟囱的抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性验算结果良好,未发现失稳迹象。
刚度验算:烟囱在各种荷载作用下的变形计算结果显示,大变形量小于规范允许值,满足刚度要求。
六、结论与建议
(一)结论
通过对锅炉房烟囱主体结构的全面检测和验算,烟囱目前整体结构基本安全,但存在一些局部问题,如烟囱外表面腐蚀、内衬局部脱落、砖砌体强度略低(如果是砖烟囱)、钢烟囱部分钢材冲击韧性略低等,需要及时处理。
烟囱的变形、强度、稳定性和刚度等指标目前在允许范围内,但考虑到长期运行和环境因素的影响,这些局部问题可能会逐渐发展,对烟囱的安全产生潜在威胁。
(二)建议
维护与修复措施:
对烟囱外表面的腐蚀部位进行除锈和防腐处理,定期检查和维护防腐涂层。对于钢烟囱,要特别注意加强对锈蚀部位的防护。
修复内衬的脱落部分,填充内衬与烟囱壁之间的缝隙,确保内衬的完整性和隔热、防腐功能。
对于砖烟囱砌体强度略低的区域,可以考虑采用加固措施,如局部加厚烟囱壁或采用碳纤维加固等方法。对于钢烟囱冲击韧性略低的问题,加强对该部位的监测,如有必要进行材料更换。
荷载管理与监测:
在烟囱的运行过程中,继续关注各种荷载的变化情况,特别是风荷载和温度荷载。根据气象条件和运行工况的变化,及时调整对荷载的评估和应对措施。
建立长期的监测机制,定期对烟囱的变形、倾斜、腐蚀情况等进行监测,特别是在恶劣天气(如大风、暴雨、暴雪等)前后和烟囱运行工况发生较大变化时,要加强监测频率。一旦发现异常情况,及时采取措施进行处理。