某大型钢筋混凝土筒仓整体坍塌事故分析

池 海，杨若愚

（重庆市建筑科学研究院重庆400015）

某大型钢筋混凝土筒仓整体坍塌事故分析

池 海，杨若愚

（重庆市建筑科学研究院重庆400015）

某大型钢筋混凝土筒仓在生产线调试过程中发生整体坍塌事故，本文通过对该筒仓整体坍塌事故现场进行调查与检测，分析确定了筒仓坍塌的原因，供同类工程参考。

大型钢筋混凝土筒仓；整体坍塌；事故分析

1 工程概况

某水泥厂生料均化库为钢筋混凝土筒仓结构，由仓下支承结构、仓体、仓顶建筑等几部分组成，总高度为65.950m，内径为20m，为圆型深仓；筒仓基础为钢筋混凝土环形基础，仓下支承结构为带有扶壁柱的支承筒体。筒仓平面、立面示意图如图1、图2所示。

该生料均化库于2009年初安装工程完成，同期开始进行生产线调试工作。2009年3月21日21时17分，在生产线调试过程中生料均化库发生整体坍塌事故，造成重大损失。

图1 生料均化库立面、平面示意图

图2 垮塌现场概貌

2 现场调查与检测

2.1 生料均化库修建及使用情况

该生料均化库于2007年4月开始动工修建，2007年6月8日基础工程施工完毕，2008年5月2日开始仓体滑模施工，至5月12日时施工至筒仓标高+41.000m位置，2008年7月25日土建工程基本完毕，2009年初安装工程完成，同期开始进行生产线的调试工作，2009年3月21日21时17分发生整体坍塌事故。

据有关人员介绍，垮塌事故当天白天及前段时间，厂内未接到筒仓具有异响或倾斜等异常现象的报告。根据筒仓垮塌前两天运行记录可知：垮塌时筒仓内贮料共约16720t，筒仓内贮料高度约为40m。仓内贮料最高温度达80℃。

2.2 坍塌现场情况

据调查，该生料均化库垮塌后上部仓体倒向西南方向，撞击周围多个建筑物后与地面呈60°斜靠在增湿器塔架及余热发电框架上，坍塌后仓壁部分较为完好、标高约为+45.000m～+65.743m；钢筋混凝土锥体从原底标高+11.166m竖向下塌至标高约+2.000m，向西南方向略有倾斜；钢结构仓顶大部分在较为完好的筒体内。生料均化库周围附属结构及大部分库体构件被掩埋在生料均化库内溢出的生料粉中，形成高度为7.7m的垮塌堆积物，仓下支承结构被埋在垮塌堆积物中。钢筋混凝土锥体及锥体下部环梁2在垮塌后保持了比较完好的状态，上部仓壁从环梁2上部断开，断口比较整齐。

坍塌现场照片如图2所示，采用全站仪及钢尺等对垮塌现场及附近散落物进行了测量，绘制垮塌现场及散落物情况如图3所示。

2.3 生料均化库坍塌时与周边建筑位置关系

生料库垮塌后，位于其西南方向的增湿器塔架上部钢结构圆筒在地面高度以上约48m位置有一个较大的凹坑，下部框架柱破损严重,柱顶倾斜达400mm。据分析，凹坑应为生料库垮塌时仓顶撞击造成的。生料库与增湿器塔架立面关系见图4。

2.4 地基与基础情况调查

生料均化库采用环型钢筋混凝土基础，基础持力层为中风化砂岩，地基承载力特征值为2700kPa，基坑、基槽开挖至设计标高后，通过了相关人员的验收并签字认可，达到设计要求，同时进行了岩石单轴抗压强度试验，结果为满足设计要求。结合现场调查情况分析，筒仓垮塌不是因为基础不均匀变形引起的。

2.5 上部结构材料强度检测结果

对坍塌后的生料均化库采用取芯法检测混凝土抗压强度，仓壁部分共抽取混凝土芯样20个，锥体及环梁部分共抽取混凝土芯样12个。检测结果为：仓壁混凝土抗压强度推定上限值为31.2MPa，满足设计强度等级C30的要求。仓下支承结构混凝土抗压强度推定上限值为36.6MPa，满足设计强度等级C30的要求。

在垮塌后的生料均化库中抽取部分型号的主要受力钢筋进行钢筋力学性能试验，共抽取5种型号钢筋进行试验，试验结果抽样钢筋力学性能合格。

2.6 仓壁结构尺寸及配筋情况检测

对仓壁主筋进行检查，仓壁厚度及主筋型号满足设计要求，但部分环向钢筋间距偏差较大（抽检环向筋间距最大值160mm）。

对垮塌后的仓壁进行观察，局部存在多根环向钢筋在同一部位接头等连接不规范的现象。

图3 垮塌现场散落物情况示意图

图4 生料均化库与增湿器塔架立面关系图

3 生料均化库坍塌原因分析

该生料均化库筒仓垮塌具有突然性，在垮塌之前一直未见有明显倾斜等异常情况。根据地基与基础情况调查结果，筒仓垮塌不是因为基础不均匀变形而引起的。

3.1 筒仓坍塌破坏位置分析

根据筒仓与临近建筑物（构筑物）立面关系以及增湿塔架撞击凹坑位置关系情况分析，筒仓显然不是由于仓顶建筑、仓壁中上部失效等因素而引起垮塌；钢筋混凝土锥体及锥体下部环梁2在垮塌后保持了比较完好的状态，上部仓壁从环梁2上部断开，断口比较整齐。说明垮塌事故源应位于环梁2与仓壁结合处附近。

3.2 贮料效应

事故垮塌当天库内贮料总重量约16720t，换算后贮料高度约40m，仓壁中下部环向处于较大应力状态。

3.3 温度效应

该筒仓仓内减压锥与漏斗、仓壁为刚性连接，温度效应明显。垮塌时仓内贮料温度达80℃，同时叠加环境温度效应等因素，在温差作用下仓壁环向应力进一步增大。

3.4 其他不利因素影响

（1）仓壁局部存在多根环向钢筋在同一部位接头等连接不规范的现象，钢筋骨架整体性较差。

（2）由于施工速度快，加上滑模施工特殊性，混凝土强度较低时又遭遇地震损伤（筒仓仓壁中下部混凝土浇筑时间距离地震时间约10天），钢筋与混凝土之间粘结力有一定削弱。

5 事故分析结论

综上分析，该筒仓存在多根环向钢筋在同一部位接头等连接不规范、钢筋骨架整体性较差，混凝土浇筑早期在地震作用影响下钢筋与混凝土之间粘结力有一定削弱，设计缺陷等先天不足因素，在生产调试阶段装料后仓内温度升高导致减压锥膨胀，叠加贮料产生内压等综合因素使仓壁中下部环向处于高应力工作状态，仓壁中下部环向承载力不足导致垮塌事故。

Analysison the Collapseof A Large Reinforced ConcreteSilo

A large reinforced concrete silo collapsed during the commissioning of its production lines.Through on-site investigation,inspection and analysis,the causesof the collapseobtained can serveas referenceand caution for other sim ilarprojects.

a large reinforced concretesilo;collapse;accidentanalysis

TU 712+.4

A

1671-9107（2012）05-0036-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.05.036

2012-03-20

池海（1976-），男，重庆人，工程师，主要从事建筑工程质量检测工作。