某制藥廠危化品車間火災后的檢測與鑒定

舒宏博，連云飛

（寧夏建筑科學研究院股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

0 引言

近年危化品的燃爆時有發生，其火災危險性高，撲滅難度大，對建筑結構的破壞嚴重。如何對此類型火災的危險構件、危險點做出及時、準確判斷，對建筑整體損傷情況進行鑒定評估，為后續的加固、維修、復產提供技術數據，是此類鑒定的工作要點。本文通過對某制藥廠車間內危化品燃爆后的應急評估鑒定，做到了快速排險，準確定損，優化加固，盡快復產。

1 工程概況

某制藥企業車間整體呈“C”型布置，3 層框架結構，建于 2013 年，總長 121.3 m，寬 73.3 m，總高度 23.65 m，1～3 層層高為：7.46、7.50、8.96 m。1 層設備林立、管道密布，頂板洞口多，2、3 層空曠；1 層柱尺寸 900 mm×900 mm，2、3 層柱尺寸 800 mm×800 mm，混凝土抗壓設計強度除 1 層柱為 C40 外其余均為 C30；填充墻為混凝土砌塊砌筑：外墻厚 300 mm，內墻厚 200 mm；建筑外側為 120 mm 輕質泄爆墻，飾面層為 50 mm 玻鎂空心彩鋼復合板。2018 年 10 月 30 日 19 時，該廠房 1 層 14-16/J-K 區域，儲罐內甲苯發生燃爆，因 1 層頂板洞口多，火勢迅速蔓延至 2、3 層，3 層空曠通風條件好，火勢猛烈，至當日 22 時火情得到有效控制，過火時間 4 h，過火面積約 3 000 m2。

2 應急處理

不同于一般火災鑒定，此次危化品火災現場檢測、鑒定均在應急指揮小組的統一指揮下進行。在檢測人員進場前應做到以幾點：①過火廠房外側設置隔離區，封閉管理，廠房內、外空氣進行實時監測；②廠房內所有閥門、開關進行逐一排查、關閉；③廠房內所有危化品進行轉移；④泄漏物、污水、沙土等進行全面妥善處理，防治二次污染；⑤廠房內嚴重變形，存在危險的管道、線路、設備進行拆除、清理；⑥進場前應再次確認安全，并做好防護。

3 火災鑒定

3.1 現場檢測

確認安全后，方可進入現場踏勘，通過對過火混凝土損傷情況及鋼結構構件及管道的變形情況初步判斷：3 層受損最嚴重，2 層次之，1 層較輕（除罐體周圍構件外）。該廠房層高均在 7 m 以上，1 層設備、管道密集通風條件差，火勢由一層洞口向 2、3 層蔓延，由于上部空曠、空氣流通好，造成 3 層燃燒充分而劇烈，造成破壞最大。根據從整體到細部，從宏觀判斷至微觀，通過結構材料性能檢測，結構灼傷情況檢查，對損傷構件逐一排查，據此對受損情況進行區域劃分，現場檢測照片如圖 1、2 所示。

圖1 現場檢測梁、板照片

3.2 過火后混凝土構件強度檢測

鉆取 40 個直徑 75 mm 混凝土芯樣，進行抗壓強度檢測。從結果分析（見表 1），火災后混凝土表面未發生大面積剝落，崩裂的混凝土構件在混凝土表層下部 3～6 mm（鉆心樣品，修樣時截取外表面 5 mm）的混凝土強度無明顯劣化；出現混凝土表面大面積剝落、崩裂的混凝土構件在受損層下部 5 mm 以下混凝土劣化程度有限。

表1 混凝土構件強度檢測

3.3 鋼筋力學性能檢測

分別從 1～3 層受火災損傷較為嚴重，已發生混凝土剝落、崩裂部位截取鋼筋（見圖 2）進行力學性能實驗，主要測定鋼筋的屈服強度及伸長率。混凝土結構鋼筋力學性能檢測結果如表 2 所示。結果表明，混凝土構件中鋼筋在受火灼燒后其力學性能（屈服強度和極限抗拉強度）無明顯影響，對鋼筋材質劣化程度有限。

圖2 現場檢測框架柱照片

表2 鋼筋力學性能檢測結果

4 微觀分析及外觀檢查

根據 CECS 252∶2009《火災后建筑結構鑒定標準》（以下簡稱“CECS 252∶2009”）對混凝土材料 X 衍射分析對火災區域溫度、受損情況進行分析對比。通過實驗室對混凝土材料 X 衍射分析與衍射譜圖庫卡片對比，并依據 CECS 252∶2009 附錄 D 進行對分析判斷其過火溫度［1］，結果如表 3 所示。

表3 火災后混凝土結構微觀分析結果

現場宏觀檢測是根據 CECS 252∶2009 對混凝土結構構件過火后表面顏色、敲擊聲音、表面裂縫等性狀進行調查；對車間內的鋼結構構件、管道、線路的變形損毀情況進行調查；對現場過火殘留物、通風條件等進行分析（見表 4）。

表4 結構火災分區及溫度判斷［2］

5 火場溫度的判定

通過對燃燒條件、通風條件、可燃物的種類、特性、分布等的詳細調查，并結合混凝土抗壓強度和鋼筋的力學檢測等宏觀判定，火場溫度在 900 ℃ 以上，中心溫度高于 1 000 ℃；通過混凝土材料 X 衍射分析證明了宏觀判斷的正確［3］。火災在 4 h 得到控制，但經對可燃物的燃燒質量、燃點和分布情況和混凝土構件受熱損傷的程度初步判定，實際火災損傷與標準火災 90 min 的損傷基本吻合。根據 CECS 252∶2009 計算其對應火場溫度。

式中：Tf（t）為t時刻的溫度，℃；18 為初始環境溫度，℃；t為升溫時間，min。

根據計算得，Tf（90）=1 004℃。

6 受損區域劃分與判定

甲苯爆燃，其外焰溫度可達 1 300 ℃，爆炸沖擊波造成外部防爆墻損毀嚴重。通過微觀 X 射線衍射分析（見表 3）、受損情況調查、強度檢測、火場溫度的計算，三者綜合判斷表明微觀分析結果、宏觀檢測、理論計算得出的火場溫度的判定基本吻合。據此每層劃分損傷區域為：Ⅳ 破壞構件、Ⅲ 嚴重損傷、Ⅱb中度損傷、Ⅱa輕度損傷 4 個區域［4］（見表 5），并繪制損傷區域分布圖，以 1 層為例如圖 3 所示。

圖3 車間一層平面及受損區域劃分（1 層頂標高：7.46 m）（單位：mm）

表5 混凝土構件灼燒層厚度檢測結果

6.1 混凝土灼傷深度

在區域劃分的基礎上，依據 CECS 252∶2009 通過微觀分析、廠房內溫度判定結果、過火的時間（T），根據廠房內混凝土結構構件尺寸，繪制混凝土構件標準升溫曲線圖（見圖 4、5）。

圖4 混凝土構件標準升溫曲線-1

圖5 混凝土構件標準升溫曲線-2

6.2 混凝土損傷強度判定

依據 CECS 252∶2009 《火災后建筑結構鑒定標準》相關條文繪制此次火災后混凝土構件溫度變化曲線，根據混凝土強度檢測結果與變化曲線進行對比分析，可判斷混凝土的損傷程度，對單個構件的損傷進行判斷。分析損傷區域混凝土強度的折減如表 6 所示。

表6 混凝土強度折減

6.3 鋼筋損傷程度判定

對于混凝土結構內部鋼筋，由于構件與燃燒點距離、通風條件的差異，鋼筋的劣化程度差異大，表現在：對于破壞構件（Ⅳ），混凝土逐層崩裂，造成鋼筋裸露局部液化、變形嚴重；（Ⅲ）嚴重損傷區域，鋼筋保護層局部脫落，鋼筋與混凝土間握裹力喪失，對鋼筋的強度劣化有限；中度損傷（Ⅱb）、輕度損傷（Ⅱa）區域，混凝土構件中鋼筋基本完好。

未發現局部液化、變形的鋼筋其力學性能（屈服強度和極限抗拉強度）無明顯影響，對鋼筋材質劣化程度有限，在（Ⅲ）嚴重損傷區域，溫度在 600～900 ℃，平均溫度在 750 ℃，其鋼筋屈服強度折減系數為 0.848，加固設計時可考慮其折減［5］。檢測發現，在嚴重火災區域，柱角部位混凝土崩裂，鋼筋外露，局部混凝土與鋼筋間握裹力損失嚴重，其折減系數為 0.45。

6.4 鋼結構損傷程度判定

過火時間約 4 h，過火區域的鋼結構平臺、管道支架、管道等變形嚴重，局部出現液化。由于鋼結構構件抵抗火災變形能力差，對于其劃分可在規范的基礎進行明晰，對于變形構件均進行拆除，對于未變形構件，進行除銹重新涂裝維修。

7 結語

該制藥車間過火后，2018 年 10 月經過火災鑒定，準確地判定了火災后建筑結構的損傷情況，為后續加固設計施工提供了準確、詳實的檢測數據。對破壞構件（Ⅳ）進行拆除新作；對（Ⅲ）嚴重損傷區域構件進行整體加固［6］，對中度損傷（Ⅱb）、輕度損傷（Ⅱa）區域，構件進行必要的加固維修。加固設計、施工過程與鑒定結構緊密結合，根據損傷程度差異，制定與之對應的加固方法。此次加固過程中應用高延性混凝土技術對鋼筋保護層脫落及局部受損梁、板等受彎構件結合外包型鋼與高延性混凝土面層加固方法，取得良好的加固效果。該項目于 2019 年 2 月加固完畢，投入生產，經過 2 年的觀察，加固效果良好。此次火災后的針對性的鑒定做到了：微觀分析，宏觀把握；整體控制，精細處理的原則；達到了鑒定與加固設計、加固施工的無縫連接，最大限度地減少了企業的損失，創造了良好的社會效益和經濟效益。

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