某大型鋼筋混凝土筒倉整體坍塌事故分析

池 海，楊若愚

（重慶市建筑科學研究院重慶400015）

某大型鋼筋混凝土筒倉整體坍塌事故分析

池 海，楊若愚

（重慶市建筑科學研究院重慶400015）

某大型鋼筋混凝土筒倉在生產線調試過程中發生整體坍塌事故，本文通過對該筒倉整體坍塌事故現場進行調查與檢測，分析確定了筒倉坍塌的原因，供同類工程參考。

大型鋼筋混凝土筒倉；整體坍塌；事故分析

1 工程概況

某水泥廠生料均化庫為鋼筋混凝土筒倉結構，由倉下支承結構、倉體、倉頂建筑等幾部分組成，總高度為65.950m，內徑為20m，為圓型深倉；筒倉基礎為鋼筋混凝土環形基礎，倉下支承結構為帶有扶壁柱的支承筒體。筒倉平面、立面示意圖如圖1、圖2所示。

該生料均化庫于2009年初安裝工程完成，同期開始進行生產線調試工作。2009年3月21日21時17分，在生產線調試過程中生料均化庫發生整體坍塌事故，造成重大損失。

圖1 生料均化庫立面、平面示意圖

圖2 垮塌現場概貌

2 現場調查與檢測

2.1 生料均化庫修建及使用情況

該生料均化庫于2007年4月開始動工修建，2007年6月8日基礎工程施工完畢，2008年5月2日開始倉體滑模施工，至5月12日時施工至筒倉標高+41.000m位置，2008年7月25日土建工程基本完畢，2009年初安裝工程完成，同期開始進行生產線的調試工作，2009年3月21日21時17分發生整體坍塌事故。

據有關人員介紹，垮塌事故當天白天及前段時間，廠內未接到筒倉具有異響或傾斜等異常現象的報告。根據筒倉垮塌前兩天運行記錄可知：垮塌時筒倉內貯料共約16720t，筒倉內貯料高度約為40m。倉內貯料最高溫度達80℃。

2.2 坍塌現場情況

據調查，該生料均化庫垮塌后上部倉體倒向西南方向，撞擊周圍多個建筑物后與地面呈60°斜靠在增濕器塔架及余熱發電框架上，坍塌后倉壁部分較為完好、標高約為+45.000m～+65.743m；鋼筋混凝土錐體從原底標高+11.166m豎向下塌至標高約+2.000m，向西南方向略有傾斜；鋼結構倉頂大部分在較為完好的筒體內。生料均化庫周圍附屬結構及大部分庫體構件被掩埋在生料均化庫內溢出的生料粉中，形成高度為7.7m的垮塌堆積物，倉下支承結構被埋在垮塌堆積物中。鋼筋混凝土錐體及錐體下部環梁2在垮塌后保持了比較完好的狀態，上部倉壁從環梁2上部斷開，斷口比較整齊。

坍塌現場照片如圖2所示，采用全站儀及鋼尺等對垮塌現場及附近散落物進行了測量，繪制垮塌現場及散落物情況如圖3所示。

2.3 生料均化庫坍塌時與周邊建筑位置關系

生料庫垮塌后，位于其西南方向的增濕器塔架上部鋼結構圓筒在地面高度以上約48m位置有一個較大的凹坑，下部框架柱破損嚴重,柱頂傾斜達400mm。據分析，凹坑應為生料庫垮塌時倉頂撞擊造成的。生料庫與增濕器塔架立面關系見圖4。

2.4 地基與基礎情況調查

生料均化庫采用環型鋼筋混凝土基礎，基礎持力層為中風化砂巖，地基承載力特征值為2700kPa，基坑、基槽開挖至設計標高后，通過了相關人員的驗收并簽字認可，達到設計要求，同時進行了巖石單軸抗壓強度試驗，結果為滿足設計要求。結合現場調查情況分析，筒倉垮塌不是因為基礎不均勻變形引起的。

2.5 上部結構材料強度檢測結果

對坍塌后的生料均化庫采用取芯法檢測混凝土抗壓強度，倉壁部分共抽取混凝土芯樣20個，錐體及環梁部分共抽取混凝土芯樣12個。檢測結果為：倉壁混凝土抗壓強度推定上限值為31.2MPa，滿足設計強度等級C30的要求。倉下支承結構混凝土抗壓強度推定上限值為36.6MPa，滿足設計強度等級C30的要求。

在垮塌后的生料均化庫中抽取部分型號的主要受力鋼筋進行鋼筋力學性能試驗，共抽取5種型號鋼筋進行試驗，試驗結果抽樣鋼筋力學性能合格。

2.6 倉壁結構尺寸及配筋情況檢測

對倉壁主筋進行檢查，倉壁厚度及主筋型號滿足設計要求，但部分環向鋼筋間距偏差較大（抽檢環向筋間距最大值160mm）。

對垮塌后的倉壁進行觀察，局部存在多根環向鋼筋在同一部位接頭等連接不規范的現象。

圖3 垮塌現場散落物情況示意圖

圖4 生料均化庫與增濕器塔架立面關系圖

3 生料均化庫坍塌原因分析

該生料均化庫筒倉垮塌具有突然性，在垮塌之前一直未見有明顯傾斜等異常情況。根據地基與基礎情況調查結果，筒倉垮塌不是因為基礎不均勻變形而引起的。

3.1 筒倉坍塌破壞位置分析

根據筒倉與臨近建筑物（構筑物）立面關系以及增濕塔架撞擊凹坑位置關系情況分析，筒倉顯然不是由于倉頂建筑、倉壁中上部失效等因素而引起垮塌；鋼筋混凝土錐體及錐體下部環梁2在垮塌后保持了比較完好的狀態，上部倉壁從環梁2上部斷開，斷口比較整齊。說明垮塌事故源應位于環梁2與倉壁結合處附近。

3.2 貯料效應

事故垮塌當天庫內貯料總重量約16720t，換算后貯料高度約40m，倉壁中下部環向處于較大應力狀態。

3.3 溫度效應

該筒倉倉內減壓錐與漏斗、倉壁為剛性連接，溫度效應明顯。垮塌時倉內貯料溫度達80℃，同時疊加環境溫度效應等因素，在溫差作用下倉壁環向應力進一步增大。

3.4 其他不利因素影響

（1）倉壁局部存在多根環向鋼筋在同一部位接頭等連接不規范的現象，鋼筋骨架整體性較差。

（2）由于施工速度快，加上滑模施工特殊性，混凝土強度較低時又遭遇地震損傷（筒倉倉壁中下部混凝土澆筑時間距離地震時間約10天），鋼筋與混凝土之間粘結力有一定削弱。

5 事故分析結論

綜上分析，該筒倉存在多根環向鋼筋在同一部位接頭等連接不規范、鋼筋骨架整體性較差，混凝土澆筑早期在地震作用影響下鋼筋與混凝土之間粘結力有一定削弱，設計缺陷等先天不足因素，在生產調試階段裝料后倉內溫度升高導致減壓錐膨脹，疊加貯料產生內壓等綜合因素使倉壁中下部環向處于高應力工作狀態，倉壁中下部環向承載力不足導致垮塌事故。

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，重慶人，工程師，主要從事建筑工程質量檢測工作。