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某电厂1、2#机组烟囱高200米,为一座单筒钢筋混凝土烟囱,**部烟气出口内直径为7.0米,1978年底设计,1979年开工建设,采用滑模施工,1982年4月建成投入使用。1989年~1990年间曾对该烟囱进行过普查,未发现明显缺陷。1995年,在日常检查中,发现烟囱筒身存在钢筋锈蚀、混凝土开裂、酥松现象,同年对裂缝进行了修补。2003年~2005年间电厂实施烟气脱硫改造项目,采用湿法脱硫,设烟气加热器GGH,2006年11月~2008年11月两炉相继投入使用。
增加脱硫装置后,可以脱去烟气中95%的SO2,但烟气中SO3脱除效率较低,脱硫后由于烟气温度降低,烟囱内较易产生结露现象,对烟囱本体具有较大的腐蚀性。该烟囱虽设有GGH,但情况仍不容乐观。进行烟气脱硫改造项目时,未对烟囱内部进行防腐改造,也没有采取任何防腐措施。原有防腐系统是否能适应脱硫后的烟气环境,在经过近两年的使用后以及未来服役期内,烟囱结构的腐蚀损伤情况均未知。
此外,对于烟囱本身来说,该烟囱从上世纪八十年代初开始使用,按照当时的国情和设计规范的实际情况,地震烈度依6度设计,而目前上海抗震设防烈度为7度,烟囱的设计使用年限为30年,用的是筒壁单侧配筋与300号混凝土(低于现行规范要求),该烟囱已经达到设计使用年限,其安全性和耐久性的现状情况未知。
现甲方拟对这两台发电机组进行综合改造,期望能延长到寿命20~30年,对烟囱,则要判断其现有状态及在新的脱硫脱硝条件下的长期安全性。所以必须搞清烟囱使用的现有损伤状况及实际承载力状态,对烟囱现有状态下的安全性、可靠性、耐久性进行全面评价。同时综合考虑防腐改造增加的荷载情况。根据相关标准给出处理意见及处理方案,以便采取相应措施进行加固、防腐或改造处理,确保烟囱结构的长期可持续安全正常使用。
烟囱概况及使用情况调查:
在进场检测前,通过向委托方、原设计单位等了解和收集该建筑的施工验收资料、设计图纸、使用期间的改造、维修记录等资料,了解烟囱使用期间的运行维护记录、使用期间是否修缮等问题,通过详细了解该烟囱当前的结构承重体系和维修改造情况及现状,准确的评价烟囱的安全性能提供基本依据。
结构材料强度检测:
混凝土强度—采用回弹法:根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2019)采用ZC3-A混凝土回弹仪对烟囱筒体进行混凝土强度检测。按照行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001)检测规范对检测区域进行抽样布点,对现场数据进行采集,后期对该检测数据进行整理推定。将筒体混凝土表面装饰层凿除干净,形成一个200mm×200mm的区域,现场采用ZC3-A混凝土回弹仪对烟囱筒体进行混凝土强度检测,并采用酞试剂对回弹区域混凝土碳化深度进行测试。测点数量及位置根据规范和现场实际情况确定。参照《混凝土中钢筋检测技术规(JGJ/T152-2008),对筒体钢筋布置(钢筋数量、间距)进行检测,现场采用局部破损的方式对筒体钢筋直径和保护层厚度进行检测复核。同时采用表面硬度法对钢筋强度进行检测。
火力发电厂的烟囱、冷却塔和水塔等高耸建筑物在建造和运行时一旦发生倾斜,其后果是不言而喻的。同时,随着使用年限的延伸,因周围地形不均匀沉降、风吹日晒、自身反复热胀冷缩等原因,也会产生一定的倾斜变形,且不同高度变形量的大小和规律也不同。因此应定期对烟囱进行检测,以确保烟囱的安全运行。
传统的烟囱倾斜观测方法主要有前方交会法和竖直投点法两种。
1、前方交会法是通过在建筑物附近两个观测基点上架设仪器,利用前方交会原理测量观测点的坐标变化量,以确定其水平位移值及位移方向。优点是观测精度较高,缺点是精度由交会角的大小决定,一般要求交会角满足60°~ 120°,但监测现场往往受通视条件限制,难以满足图形条件的要求。
2、竖直投点法,首先放样出两条相互垂直的控制轴线作为性测量控制桩。在轴线控制点上安置全站仪,并在垂直于该轴线的烟囱边缘放置钢尺,用仪器将烟囱**部边缘和底部边缘投放到钢尺上,设其读数为T ′1、T ′2 和F ′1、F ′2。将仪器移至另一轴线控制点上,按同样方法测量和计算出烟囱在该轴线上的偏移分量e2,此方法原理简单,观测精度也较高。但需在烟囱底部安置高精度的水平读数设备,故对场地和通视条件要求较高,易影响观测精度。
另外,三点圆心监测法。根据烟囱周围已知控制点A 和B,利用免棱镜全站仪较坐标测量法,直接测量出观测点坐标,由坐标差值计算水平位移分量和位移方向,根据各个不同高度的观测圆和底部中心坐标,可以较方便地计算各点位移量和位移方向。实际工程中常采用增加观测组求均值的方法,以剔除粗差,提高测量精度和可靠性。
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