磚煙囪裂縫抗震加固施工技術(shù)工藝：

本文結(jié)合實際煙囪工程,采用鋼板加固法處理舊磚煙囪裂縫和整體噴射鋼筋混凝土筒法進行煙囪抗震加固,并給出了計算方法和具體構(gòu)造措施。

  由于舊磚筒剛度很大,外表面經(jīng)處理后與混凝土筒粘結(jié)成為整體,舊磚筒對混凝土筒有較強的側(cè)向約束作用,實際附加彎矩值小于計算值。同時混凝土筒對舊磚筒也有環(huán)箍作用,使舊磚筒

   處于有利受力狀態(tài)。本磚煙囪經(jīng)采用上述方法于1999年初加固后,使用至今已近3年,表面再沒有出現(xiàn)裂縫,證明加固效果良好。舊磚煙囪被混凝土包裹后,可以避免風雨日照等侵蝕,相應(yīng)延長使用壽命。此加固方法可以廣泛應(yīng)用于加固50年代末至70年代初(唐山地震以前)修建的磚煙囪,這些磚煙囪設(shè)計時,均未考慮抗震措施,而且相當一部分至今仍在繼續(xù)使用,采用本文的方法進行加固,即可以消除安全隱患,又可以適當?shù)匮娱L其使用壽命。

一、磚煙囪概況

沈陽市某小區(qū)供熱鍋爐房33m高磚煙囪,建于1957年,筒壁采用100#(MU10)紅磚,50#(M5)混合砂漿砌筑。磚煙囪設(shè)計時未考慮抗震措施,磚煙囪筒壁和內(nèi)襯分別為4節(jié)和2節(jié),每節(jié)度為8m(內(nèi)襯總高13m),內(nèi)襯為耐火磚加耐火泥砌筑,在頂部沒有內(nèi)襯之處抹礬土水泥砂漿,筒身未配縱向鋼筋,環(huán)向配筋為Φ6@300。1998年底發(fā)現(xiàn)煙囪上部出現(xiàn)一條長約5m的豎向裂縫(略傾斜),頂端1?5m左右裂縫較為嚴重,縫寬最大值約3cm,如圖1所示。

二、裂縫原因分析

經(jīng)現(xiàn)場檢測,發(fā)現(xiàn)斜裂縫基本上是沿著灰縫出現(xiàn)。根據(jù)調(diào)查,沈陽地區(qū)在20世紀未發(fā)生過地震,即使1975年海城大地震,也未發(fā)現(xiàn)該磚煙囪出現(xiàn)裂縫,故首先排除了地震作用的可能性?，F(xiàn)場以經(jīng)緯儀測量,測得煙囪基本上沒有傾斜,而且也不符合由于地基傾斜出現(xiàn)裂縫的特征,因此也排除了基礎(chǔ)傾斜的因素。在拆除頂部筒身時發(fā)現(xiàn),內(nèi)壁礬土水泥砂漿部分脫落,露出紅磚。根據(jù)初步分析,認為是由于內(nèi)筒壁礬土水泥砂漿脫落,在煙氣溫度作用下引起的裂縫。

三、處理措施

由于該磚煙囪已使用42年,設(shè)計時又未考慮抗震措施,而且甲方又要求加固處理后,磚煙囪可

以繼續(xù)使用15年左右。經(jīng)專家現(xiàn)場評估,該磚煙囪可靠性綜合評級[1]為3下級,建議煙囪加固在對縫進行加固處理的同時,也對其進行整體抗震加固,消除安全隱患并相應(yīng)延長使用壽命。采取的具體措施如下:

1?該磚煙囪基礎(chǔ)的持力層為粘土夾礫砂層,又經(jīng)過多年沉降固結(jié),地基承載力顯著提高,因此

2?將頂部1?5m區(qū)段裂縫較寬的筒壁予以拆除重新砌筑。

3?對頂部1?5m以下區(qū)段裂縫部位采用在裂縫處噴射M10水泥砂漿,裂縫區(qū)段筒壁用60×8

鋼板間距1000mm箍緊。

4?對磚煙囪采用整體配筋噴射混凝土進行抗震加固。

5?對煙囪頂部6m區(qū)段磚筒內(nèi)壁重新抹2cm厚耐熱水泥砂漿。

四、加固驗算

本次加固驗算,均按現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范執(zhí)行。計算中考慮豎向荷載由舊磚煙囪和新加混凝土筒

共同承擔,水平荷載(風荷載、地震作用、溫度作用)全部由新加混凝土筒承受。計算中不考慮舊磚煙囪繼續(xù)承受水平荷載,以偏于安全,計算附加彎矩時,也不考慮舊磚煙囪加固對新加混凝土筒的約束作用。

1?已知條件

①舊磚煙囪砌筑材料為MU10磚,M5混合砂漿,基本尺寸見圖2。

②地震基本烈度為7度,Ⅱ類場地,基本風壓0?5kPa。

③新加混凝土筒壁厚80mm,采用C20細石混凝土噴射成型。

2?受熱溫度計算

煙氣溫度T=400°C,夏季室外最高溫度取為35°C,冬季室外最低溫度取為-30°C,根據(jù)《煙囪

設(shè)計規(guī)范》[2](GBJ51-83),計算得混凝土筒內(nèi)壁最高受熱溫度tmax=130°C,外壁最高受熱溫度tmax=75°C,均小于規(guī)范規(guī)定限值tmax=200°C,為簡化計算,取混凝土筒壁平均溫度tc=100°C,鋼筋平均溫度ts=100°C。按規(guī)范計算混凝土和鋼筋在溫度作用下的材料特性見。

3?內(nèi)力計算

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[3](GBJ11-89),磚煙囪維修(H≤60m)基本自振周期可按下式計算:

T1=0?26+0?0024*H2/d2(1)

　　H—自基礎(chǔ)頂面算起的煙囪高度(m)d—煙囪筒身半高處截面外徑(m),對本工程

應(yīng)考慮混凝土筒壁厚T1—煙囪基本自振周期(S),本工程經(jīng)計算T1得

T1=0?26+0?0024*332/2?832=0?586(s)

　　根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[4](GBJ7-89),《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GBJ11-89),《煙囪設(shè)計規(guī)范》(GBJ51-83),進行恒載、風荷載、地震作用計算,計算附加彎矩時考慮基礎(chǔ)傾斜及日照影響(取tanθ=0?06,ΔT=20°C),計算的各截面控制內(nèi)力見表2~表3。

截面號標高(m)恒載NK(kN)風荷載地震作用

4?截面配筋驗算

在承載能力極限狀態(tài)下,新加混凝土筒的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0取1?1,筒身抗震承載力調(diào)整系

數(shù)γRE取0?85,考慮2種荷載組合進行截面強度驗算。

1?4*風荷載

根據(jù)《煙囪設(shè)計規(guī)范》,對各水平截面進行承載能力計算,得縱筋面積組合ⅠAs=3400mm2,組

合ⅡAs= 4100mm2,實配縱筋40Φ12,As=4524mm2,環(huán)向配筋采用Φ8@250。

5?使用階段驗算

在使用階段考慮如下3種組合對各截面進行應(yīng)力及裂縫寬度驗算。

組合Ⅰ:恒載+風荷載

組合Ⅱ:恒載+風荷載+溫度作用

組合Ⅲ:恒載+溫度作用

計算得:混凝土壓應(yīng)力σcmax=2?4MPa,鋼筋應(yīng)力σs=50MPa,水平裂縫寬度wmax=0?13mm,豎向裂縫寬度wmax=0?11mm,均滿足正常使用極限狀態(tài)要求。

五、加固施工步驟與構(gòu)造措施

1?將煙囪頂部1?5m區(qū)段裂縫較寬的舊磚煙囪筒壁予以拆除。

2?將煙囪頂部1?5m以下區(qū)段裂縫噴注M10水泥砂漿,使裂縫閉合。

3?用60×8鋼板,間距1000mm箍緊裂縫區(qū)段,并超出裂縫區(qū)段1000mm,以防止裂縫繼續(xù)擴展。

4?將頂部1?5m區(qū)段重新用MU10磚,M5混

合砂漿砌筑至頂圈梁下,砌筑時配置環(huán)向鋼筋Φ8@250,縱向鋼筋Φ12@300,并錨入頂圈梁250mm。

5?將舊磚煙囪表面鑿毛,消除酥碎部分及污物,用清水沖洗,并刷素水泥漿一道,以使新加混

凝土筒與舊磚煙囪牢固粘結(jié)。

6?在舊磚煙囪加固基礎(chǔ)頂面加設(shè)基礎(chǔ)圈梁240×300,配筋6Φ12/8Φ@200。

7?綁扎縱向鋼筋和環(huán)向鋼筋,縱向鋼筋應(yīng)錨入新加基礎(chǔ)圈梁和重新砌筑的頂圈梁內(nèi),使新加混凝土筒與舊磚煙囪從基礎(chǔ)到頂端均連成整體。

8?沿煙囪周身噴射C20細石混凝土80mm厚,澆筑頂圈梁360×240,配筋6Φ12/Φ8@200。

9?將頂部6m區(qū)段的磚筒內(nèi)壁松動的礬土水泥沙漿清除,重新抹2cm厚耐熱水泥砂漿。

磚煙囪拆除改造工程方案

一、建設(shè)單位：

河南家紡實業(yè)有限公司

二、施工項目：

48m磚煙囪拆除恢復(fù)原高度放大口徑

三、施工部位：

生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)

四、磚煙囪拆除工程概況：

   1、磚煙囪拆除48m高，口徑為1.4m。

   2、由于生產(chǎn)的需要，磚煙囪拆除的口徑已達不到需求，必須改進。

   3、為了能讓磚煙囪拆除達到需求，口徑達到2.3m。

   4、將磚煙囪拆除30m，重新砌筑放大口徑。

   5、磚煙囪拆除收程比例1：1.25，現(xiàn)改為比例為1：1的收程，到達48m為2.3m口徑。

   6、為了能讓煙囪達到設(shè)計強度，加高完畢后，進行外壁抹灰，再進行加固，包括豎筋。

   7、砌筑加高后，由上而下加固包箍每米1道，加固豎筋48m，8根。

五、磚煙囪拆除施工方案：

   1、施工人員進現(xiàn)場首先將登高的爬梯逐個檢查。

2、由于煙囪在施工期間不能停產(chǎn)，處于不停產(chǎn)狀態(tài)下施工。

3、本公司采用不停產(chǎn)不用腳手架的方式施工。

4、首先將磚煙囪拆除上外直徑為基礎(chǔ)，制作安裝包箍型支架箍二道。

5、在包箍上分九十公分間距焊接固定角鐵扣環(huán)。

6、制作三角支撐長80公分，其中一端勾拽在角鐵扣環(huán)內(nèi)，四周撐好。

7、用40×400×2000規(guī)格的木板在三角支撐上輔平，用繩索固定。

8、煙囪加固施工操作人員在身系安全帶的前提下施工，安全帶系牢在爬梯上，操作人員站在懸空腳手架上拆除。

9、拆除工具使用電鎬、大錘、鑿子等工具，二人一組配合，以此類推往下拆除磚煙囪。

10、拆除廢料，從空中直接落地。

11、從48m高度拆除至18m高度后，清理頂部，用水沖洗加高平面。

12、加高前首先澆筑內(nèi)砼圈梁一道。

13、在砼圈梁上安插抗震豎向筋φ8，12根。

14、開始砌筑紅磚所用紅磚必須制作加工成異形磚，這樣才能確保磚縫橫豎縫隙的比例要求。

15、加高時每米加環(huán)向鋼筋φ6.5抗震筋，抗震裂度按照7度設(shè)計要求。

16、砌筑砂漿按10M砂漿砌筑。

17、所用紅磚必須提前一天飲足水飲夠水，這樣才能確?；铱p的粘結(jié)牢固強度。

18、避雷針、避雷線、爬梯等金屬構(gòu)件按原樣安裝。

19、砌筑完畢后，煙囪外避用15M水泥砂漿抹灰，厚度3公分，外表光滑、平整。

20、水泥砂漿抹完，加固包箍48道，豎筋8根，金屬構(gòu)件必須除銹防腐。

21、這樣一個完整的2.3米口徑的煙囪完成，達到廠方設(shè)計要求，為煙氣排放量18萬m3/h。

22、磚煙囪拆除原設(shè)計選用國標圖集《00G211（三）》50／1.4－0.5－400  91頁，配筋圖為105頁。

23、現(xiàn)加高按照國標圖集《04G211-50/2.0-0.55-250》44頁煙囪囪身圖，配筋圖按88頁施工。

24、磚煙囪拆除按照400度排氣溫度設(shè)計，現(xiàn)按圖44頁250度排氣溫度設(shè)計砌筑，所加高部位采用耐酸膠泥內(nèi)壁防腐，達到大較功效既防腐，又耐溫。

25、煙囪下部18m部位待10月1日放假再次進行內(nèi)壁耐酸膠泥防腐，與上部配套同步，達到防腐功效。

26、煙囪涂刷色環(huán)或廠標，與廠家協(xié)商，再行確定設(shè)計圖案。

六、磚煙囪拆除工程總量：

 1、拆除煙囪高度30m。

 2、重新砌筑加高30m

 3、安裝避雷針2支。

 4、砌筑墻體內(nèi)使用抗震筋箍筋40道。

 5、澆筑水泥圈梁二道（開始砌筑部位和頂口部位）。

 6、墻體內(nèi)加抗震豎向鋼筋8根。

 7、新安裝避雷線50m。

 8、安裝爬梯30m。

 9、煙囪外墻粉刷水泥砂漿573㎡。

 10、加固包箍50×5扁鐵48道。

 11、加固豎筋48m×8根。

 12、內(nèi)壁耐酸膠泥防腐460㎡。

 13、外壁涂刷色環(huán)或廠標。

七、磚煙囪拆除安全措施：

1、施工安全防護措施必須認真貫徹：“預(yù)防為主”的方針，施工人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)情況、嚴格執(zhí)行如下規(guī)定。

2、進場登高人員必須持有特種工操作證，持上崗證。

3、登高人員必須經(jīng)過公司進行保險公司保險。

4、乙方施工人員進場后必須接受甲方有關(guān)安全監(jiān)察部門的安全教育。

5、擔任高處作業(yè)人員必須身體健康、患有精神及高血壓、心臟病等不宜從事高空作業(yè)的病癥人員不準參加高空作業(yè)。

6、地面人員進入現(xiàn)場要戴安全帽，高空作業(yè)人員必須系好安全帶。

7、要有專職安全監(jiān)護人員，主要通道路口有專人看管，易墜落物體的地方設(shè)有警告牌。

8、所有煙囪加固施工工具采用繩索懸吊、袋裝傳遞、做到不傷害他人，不被別人傷害，不傷害自己。

9、所有施工人員嚴格遵守廠紀廠規(guī)，各項安全措施，必須要得到廠方安全部門認可，確保整個工程從上到下施工絕對安全順利施 。