对某糖厂烟囱裂缝的加固处理及分析

【摘要】 广西某糖厂烟囱局部出现裂缝，为保证烟囱的安全使用，必须对该烟囱进行加固处理。

【关键词】 砖烟囱；裂缝；加固；扁钢

一、工程概况描述

广西上林县某糖厂厂区内一条还在使用的砖烟囱局部出现竖向裂缝。该砖烟囱建于1998年8月，烟囱高度为50米，坡比为2.5%，底部外径为4.68m，上口径为1.7m，烟气温度为250℃。当地基本风压值为0.35KN/O，抗震设防烈度为6度，地基承载力特征值为200Kpa。生产企业于上榨季收尾停炉期间发现西侧（烟气监控平台面）高度约12m～35m处有一条宽度约7mm的纵向不规则裂缝，表面渗漏潮湿并有黄色凝结物。在东侧（爬梯面）高度约15m～25m中间段及35米处爬梯休息平台支架处出现宽度约3mm的纵向不规则裂缝，并存在局部渗漏潮湿。如图1所示。为保证烟囱能继续安全使用，需要对该烟囱的裂缝进行处理，进行必要的维修加固。烟囱属于高耸构筑物，裂缝成因也较复杂，对烟囱的加固在方案设计及施工上，均有一定的难度。

二、裂缝成因分析

经过对现场的实地考察，认真分析烟囱裂缝产生的原因。由于该烟囱建于1998年，使用年代较长，已使用了近17年，观察烟囱的表观，为实心粘土砖砌筑，所使用砌筑的砖的质量尚可，整体外表较平滑，烟囱上部砖块颜色局部较深，呈黑褐色，在烟囱中部东西两侧出现有竖向不规则裂缝，烟囱内砌筑有内衬。

据对生产企业了解，由于1#、2#锅炉分别为煤粉炉及纯蔗渣炉，过往均有通过该烟囱向外排烟气的情况。分析为煤粉炉的燃料煤可能含有硫、磷等有腐蚀性的物质，虽然经过除尘处理，燃烧后的烟气仍可能带有少量这些腐蚀性的物质，附着在烟囱壁上，尤其是对质量差的煤，烟气携带的硫、磷等腐蚀性物质更多。经过长时间的积累，势必对烟囱的内衬结构及筒壁产生腐蚀作用。若锅炉燃烧的是蔗渣，蔗渣在蔗渣场堆积时会发酵，蔗渣所含的剩余糖份转化为酸，使蔗渣呈弱酸性，燃烧后的烟气也带有酸性，酸性的烟气通过烟囱排出，也对烟囱的筒壁也有一定的腐蚀性。以上带有腐蚀性的烟气，特别容易腐蚀烟囱砌筑时砂浆不够饱满、内衬砌筑不实或砖块质量稍差的部位，加上外部长时间雨水冲刷及风荷载影响，以形成竖向裂缝，裂缝周围的渗漏潮湿并有黄色凝结物，有可能是以上带有腐蚀性的物质渗出。经查原地勘报告，地基承载力较好且土层均匀，排除烟囱地基不均匀沉降而产生裂缝的原因。

三、加固处理方案

针对以上烟囱局部出现竖向裂缝的问题，为继续安全使用该烟囱，必须进行加固处理。

为使该烟囱加强整体性，需对烟囱进行侧向约束，增加对烟囱的环向约束力，以阻止烟囱裂缝的继续延伸扩大，阻止更多裂缝的产生。通过综合分析，对该烟囱采用的加固方案为扁钢构套加固法。步骤为填缝、加设扁钢套箍、紧贴固定。

加固该烟囱的具体设计做法为：

1.对烟囱进行全面检查，查找出烟囱出现的所有裂缝，加固前把出现裂缝的地方清洗干净，清理裂缝周围的剥落碎屑，用膨胀水泥或人造树脂，水灰比为W/C=0.6砂浆进行压力灌浆，以填实裂缝深处，在填实的裂缝外表涂抹憎水的保护性涂料，以避免雨水对该处的冲刷，对原有的裂缝有保护的作用。

2.由于烟囱的长期使用，烟气对烟囱的内衬有一定的腐蚀作用，查找出烟囱内衬腐蚀性较严重的部位，特别是已产生裂缝的部位，清除被腐蚀的碎块，重新抹耐酸砂浆或耐酸胶泥隔离层，以阻止腐蚀性烟气对烟囱筒壁的进一步腐蚀。

3.用扁钢构套法加固烟囱，加固用的扁钢为-60X8，间距为沿烟囱外表圆周长成8等分，即8道竖向扁钢，长度为从烟囱顶端至10m标高处，环向扁钢（环箍）的扁钢为-60X8，环向扁钢的间距为1200mm，竖向扁钢应紧贴烟囱筒壁外侧，扁钢构套与筒壁间的缝隙，应以乳胶水泥砂浆干捻填塞紧密后在表面勾缝平顺，环向扁钢施工好后，用M16的螺栓收紧器拧紧环箍，以形成一个紧密的竖向及环向箍套（做法见图2）。扁钢构套的外表面，应进行防锈处理。做法是：底层环氧铁红底涂料，2遍，60μm厚；中间层环氧云铁中间涂料，1遍，80μm厚；面层高氯化聚乙烯漆，3遍，100μm厚。以防止构套扁钢在使用工程中的锈蚀。环向扁钢宜以花蓝螺栓的方式施加预应力，应与竖向扁钢焊接。施加的预应力见表一。

4.根据该烟囱的实际情况，建议的施工做法为：

（1）用-60X8的扁钢根据烟囱各部位的周长制作环向扁钢箍和竖向扁钢，制作完成后，进行除锈防腐，为除锈等级为Sa2.5，扁钢表面必须干燥，并将表面的浮灰、油污、灰浆等清除干净方可进行，并按设计的防锈要求涂刷防腐涂料，最后面层涂银粉面漆二遍，涂层应涂刷均匀、美观。安装环箍和竖扁钢，竖扁钢按烟囱外周长均匀分布8道，环箍以每1200mm布置一道，并成等距离布置，用-60X8扁钢制作，安装时应平整、紧贴，螺丝应拧紧，竖向扁钢布置在环箍内侧，并用M16的加强螺栓紧固，只有紧箍烟囱外侧，才能对烟囱起到竖向及环向的加固作用。

（2）焊接作业时焊缝应均匀饱满，不得出现漏焊、假焊等现象，焊条采用E4315型，全熔透焊缝的质量等级均为二级，施焊前应检查焊接部位的组装和表面清理的质量，清除干净后可进行焊接。焊接作业时，相对湿度不大于90%，焊缝需达到满焊的要求。烟囱属于外露的构筑物，该地区的雨水也较多，钢构件焊缝质量的好坏，也直接影响扁钢构套的使用年限和效果。

（3）烟囱高度为50m，属高耸构筑物，施工时为高空作业，必须非常注意安全。可采用无脚手架悬挂作业方法进行施工。外部采用座式登高板进行施工，外部施工时，顶部采用Ф16的钢丝绳双股悬挂滑轮，并用三个钢丝夹头交叉夹紧，工作绳采用棕绳时，不应低于Ф20，采用尼龙绳时不应低于Ф18。系在爬梯一侧的保险绳应有专人看管，负责向下移动，严禁不带保险绳直接进行操作施工。座式登高板和操作绳的连接应牢固，登高作业前应有专人检查。登高作业时所用绳索必须进行125%超负荷冲击试验。因此做好以上的保证措施，才能保证烟囱高空作业人员的安全，也是做好烟囱加固施工的难点。

结语

目前，该砖烟囱加固已施工完毕，原竖向裂缝处已用压力灌浆法填实，烟囱内衬处涂抹了耐酸胶泥，烟囱内衬处重新进行了防腐处理，扁钢构套已按设计的施工图紧贴固定于烟囱外表面，并已拧紧螺栓，对原烟囱起到了环箍加固的作用，扁钢构套与原砖烟囱形成一个较好的整体。该糖业生产企业反映原烟囱出现的裂缝没有继续延伸发展，裂缝得到控制，裂缝外侧周围的渗漏物有所减少，也未出现渗烟渗水现象，加固效果良好，烟囱的整体稳定性得到加强，提高了烟囱的安全性能。同时，该扁钢构套加固法较为经济，耗材基本为扁钢、夹紧构件及焊接材料，需施工时需要做好安全措施。本扁钢构套加固法较好的处理了烟囱的裂缝，能做到保证构筑物安全的同时，也获得一定的经济效益。

参 考 文 献

[1] 烟囱设计规范 GB 50051-2002

[2] 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205-2001

[3] 牛春良，于淑琴等，烟囱工程手册，中国计划出版社

[4] 混凝土结构加固设计规范 GB50367-2013

[5] 烟囱工程施工及验收规范 GB50078-2008