烟囱等高耸结构建筑物加固的现场检测与分析

本文以江苏省某发电厂内的烟囱检测为例，结合现场的实际情况对该烟囱进行材料强度变形检测，根据不同的规范对各检测数据进行处理分析，给出检测结论。

20世纪随着无线电广播和电视事业的发展，世界各地建造了大量较高的无线电塔和电视塔。电力、冶金、石油、化工等企业也建造了很多高耸结构，如输电线路塔、石油钻井塔、炼油化工塔、风动机塔、排气塔、水塔、烟囱等。在邮电、交通、运输等部门中也兴建了电信塔、导航塔、航空指挥塔、雷达塔、灯塔等。此外，还有卫星发射塔、跳伞塔和环境气象塔等。

高度较大、横断面相对较小的结构被称为高耸建筑，以水平荷载（特别是风荷载）为结构设计的主要依据。随着时间的推移，既有高耸建筑物面临着整修、围护、改造等命运，故对于高耸建筑的检测成了检测单位又一新领域。

1  工程概述

该受检烟囱为一座套筒式钢筋混凝土烟囱，于2009年建成，2010年投入使用，使用年限为50年。该烟囱筒体底座直径约为22.00m，高210m，烟囱筒体共分为10层，除标高12.47m处为积灰平台外，标高30.00m~标高200.00m共设置8道夹层平台，每25.00m一道或20.00m一道。

钢筋混凝土外筒壁部分采用C40混凝土，混凝土环境类别为三类，其余外筒壁外侧钢筋的最小保护层净厚度为30mm，内侧钢筋的最小保护层净厚度为40mm。内部排烟筒由环梁和支承在环梁上的耐酸砌块砌筑而成，排烟筒自里向外分别为耐酸砌块砌体、耐酸砂浆封闭层、超细玻璃棉毡隔热层和用于固定隔热层的钢丝网，其中耐酸砂浆封闭层中的铅丝网选用直径为2mm，孔径为16mm的拔花网。耐酸砖选用防水型陶制隔热异型耐酸砖，内侧面釉化处理，耐酸砖容重≤1900kg/m3，抗压强度≥25MPa。

该烟囱自建成后未发生火灾、使用功能改变和使用荷载过大等情况，自使用以来未对其采取维修加固等维保措施。

2  主要检测内容及结果

2.1烟囱完损状况检测

为明确受检烟囱内部结构损伤状况，现场对该烟囱进行了损伤检测。经检测，烟囱标高12.47m以下构件连接节点基本完好；标高12.47m以上内筒外保温层腐蚀严重，玻璃棉大面积脱落，构件表面伴有结晶析出；烟囱内部钢结构部分均锈蚀严重；取样过程中发现砖缝处伴有结晶现象，混凝土构件中钢筋轻微锈蚀.

2.2  混凝土材料强度检测

2.2.1混凝土碳化机理

混凝土的碳化是介质与混凝土互相作用的一种很广泛的形式，最典型的例子是大气中的二氧化碳气体对混凝土的作用，在工业区，其他酸性气体如二氧化硫、硫化氢等也会引起混凝土“碳化”（准确地说是中性化）。大气中的二氧化碳与水泥水化物中的氢氧化钙发生化学反应：

Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

XCaO+YSiO2?ZH2O+nCO2→XCaCO3+YSiO2?nH2O+H2O

2.2.2碳化深度现场检测

混凝土的碳化深度大致与碳化时间的平方根成正比。混凝土的碳化速度系数与所采用的水泥品种、水泥用量、水灰比、正道情况、养护方法、外加剂、掺合料等多种因素有关。此外，还收到环境因素的影响。

所检烟囱混凝土碳化深度在8~20mm之间。

2.2.3混凝土强度测试

为确定受检烟囱的混凝土抗压强度，根据受检烟囱现场实际情况，采用混凝土回弹仪，参照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）对混凝土强度进行现场抽样检测，并在外筒壁上每隔25-30m选取一个检测及取芯部位进行芯样混凝土抗压强度测试。

检测结果表明，受检烟囱抽检混凝土构件的混凝土强度均大于设计强度C40。

2.3  耐酸砖强度检测

为确定受检烟囱耐酸砖的耐压强度，现场对该烟囱内筒壁每25-30m分别选取一个检测及取芯部位，并对烟囱内筒耐酸砖进行取样试验。试验结果表明，抽检耐酸砖抗压强度在33.6MPa~36.7MPa之间，满足抗压强度≥25MPa的设计要求。

2.4  变形检测

2.4.1沉降检测

根据《烟囱设计规范》，高耸建筑物的基础最终沉降量可按下列规定进行计算：

环形基础可计算环宽中点C、D的沉降；圆形基础应计算圆心O点的沉降。计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007进行。

2.4.2倾斜检测

根据《烟囱设计规范》，基础倾斜可按下列规定进行计算：

分别计算与基础最大压力pmax及最小压力pmin相对应的基础外边缘A、B两点的沉降量SA和SB，基础的倾斜值mθ，可按下式计算：

式中：r1——圆形基础的半径或环形基础的外圆半径。

计算在梯形荷载作用下的基础沉降量SA和SB时，可将荷载分为均布荷载和三角形荷载，分别计算其相应的沉降量再进行叠加。

计算环形基础在三角形荷载作用下的倾斜值时，可按半径r1的圆板在三角形荷载作用下，算得的A、B两点沉降值，减去半径为r4的圆板在相应的梯形荷载作用下，算得的A、B两点沉降值。

2.4.3检测结果

本次倾斜检测结合既有建筑整体倾斜法计算该烟囱圆心的倾斜率，按照投点法测量烟囱位于过圆心两点上部相对于下部的偏移值，并进行计算，计算得出该烟囱底部圆心处的东西向倾斜整体向北倾斜，倾斜率为0.33‰；东西向整体向东倾斜，倾斜率为0.08‰。

3  处理建议

（1）建议对轻微锈蚀的钢结构进行除锈并做好相关防腐工作，对锈蚀严重的构件进行更换；

（2）由于排烟筒外侧钢丝网均已酥化、剥落，建议对排烟筒外部保温部分进行清除并按相关要求重做。

（3）在后续使用过程及改造过程中，若发现原结构有异常情况并存在安全隐患时，应及时采取有效处理措施。

参考文献

1.《工程测量规范》（GB50026-2007）；

2.《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）；

3.《混凝土结构现场检测技术标准》（GB/T 50784-2013）；

4.《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T152-2008）；

5.《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）；

6.《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T384-2016）；

7.《砌体工程现场检测技术标准》（GB50315-2011）；

8.《烟囱设计规范》（GB50051-2013）；

9.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；

10.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；

11.《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）；

12.《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；

13.《耐酸砖》（GB/T 8488-2008）；

14.《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）；

15.委托单位提供，房屋结构设计图纸等资料；

16.江苏省建筑工程质量检测中心有限公司出具的《烟囱筒体结构可靠性检测》（2017省建建中字第1ZJ1056号）。