土木吧丨施工闯祸！钢筋滑移，整体垮塌

本文是本专委会刘汉昆、齐年平对某钢筋混凝土水泥筒仓垮塌事故，分析实例的分享...

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作者：刘汉昆 齐年平

四川省建筑科学研究院有限公司

首发：鉴定与加固

通过现场检查及检测，并经过计算分析，指出了该储料库垮塌的主要原因为施工质量较差，环向钢筋配置和混凝土强度不符合设计要求所致。四川某地一水泥厂水泥储料库为圆形钢筋混凝土筒仓结构，抗震设防烈度为6度，筒仓基础为，钢筋混凝土桩基础，结构的设计使用年限为50年，建筑高度为50.0m，筒仓内径为18m，仓壁厚为350mm，设计库容为10000吨。筒仓结构由仓上建筑物、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构及基础等，部分组成。仓下支承结构为700mm厚，钢筋混凝土筒壁。

该筒仓于2010年6月建成，并投入使用，2015年12月18日该，库发生垮塌事故，见图1，造成了重大损失。为明确该水泥储料，库垮塌的原因，四川省建筑科学研究院组织事故，调查小组，对该水泥储料库，垮塌事故进行分析。经查该工程基础设计图纸表明，该工程基础采用冲孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为C30，桩直径为1200mm及1600mm两种，桩端全断面进入中，风化石灰岩层不少于0.8m。场地内存在溶岩，不良地质作用。桩基础顶部设置钢筋混凝土，承台。根据现场委托方介绍，与该水泥储料库相邻库体地基存在，不均匀沉降现象，且进行了加固处理。

该工程-2.400m～9.000m标高筒壁支撑设计，壁厚为700mm，环向钢筋设计为2Φ20@200；9.000m～11.000m标高筒壁设计为，锥底环梁；11.000m~库顶设计为钢筋，混凝土水泥库，库壁厚度设计为350mm，水平环向钢筋沿高度方向每隔，4m发生变化，库底环向钢筋配置为Φ25@90，向上依次减小，库顶环向钢筋配置为Φ20@200，竖向钢筋为Φ16@220。仓壁混凝土设计强度，等级为c30，库壁环向钢筋采用20mm及，25mm直径的hrb335级钢筋，混凝土保护层厚度，设计值为30mm。

据调查，该水泥库仓体，采用滑模施工工艺，2010年6月建成并投入使用。垮塌当日仓内装料接近，库顶部位，厂方工作人员早上发现该库库壁，外侧靠水泥磨方向局部混凝土保护层脱落、钢筋裸露，且库身存在明显肉眼可见，的局部鼓胀，见图2。委托方即采取卸料措施，在卸料过程中，发现仓壁有水泥粉料，从仓壁鼓胀处附近泄漏，见图3，随着水泥粉料泄漏量的，不断增加，泄漏点周边裂缝迅速开展，约14时50分左右水泥储料库上部，向东侧垮塌。该水泥储料库发生垮塌事故后，为确保安全，厂方对垮塌部位部分外露钢筋及脱落的，混凝土进行了切割清理。此外，为尽快恢复生产，厂方组织人员对该水泥储料库附属钢结构，设施进行加紧抢修，对现场检测鉴定工作，带来了一定的难度。经多方协调，我方重点对该水泥储料库垮塌部位周边仓壁，施工质量进行了详细检测，检测项目如下：

（1）根据现场检查，水泥储料库垮塌部位发生在，距地面约29m~32m高度范围，垮塌部位处钢筋裸露，部分环向钢筋被拉出，现场未发现仓壁受力钢筋存在拉伸屈服，及断裂现象。

（2）经现场检查、检测，该水泥库垮塌部位下部，外壁存在多处竖向裂缝，最大裂缝宽度大于3.0mm。

（3）现场对水泥库垮塌部位下约，3m范围内环向钢筋间距进行检测，仓壁环向钢筋平均间距，在202mm~242mm之间，远大于原设计图纸环向钢筋间距，120mm的相关要求。混凝土保护层厚度在18mm，~59mm之间。

（4）现场对筒仓垮塌部位裸露，环向钢筋连接情况进行检测，检测部位的钢筋连接，均采用绑扎连接，环向钢筋搭接长度在0.8m～1.1m之间，不符合《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB 50077-2003第6.1.4条 “当采用绑扎接头时，搭接长度不应小于，50倍钢筋直径”的规定。

（5）现场对水泥储料库垮塌，部位周边库壁钻取芯样发现，部分芯样混凝土松散且，断裂，见图4，表明该部位混凝土强度极低。对完好芯样混凝土试件进行，抗压强度检测，混凝土抗压强度值在12.4 MPa～24.3 MPa之间，不符合原设计图纸及《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB 50077-2003第6.1.1条“仓壁和筒壁的混凝土，强度等级不应低于c30”的规定。

（6）现场对水泥储料库剩余，截面的垂直度进行检测表明，库顶向垮塌方向偏移50mm（检测结果包含施工误差等）。

（7）经检查，未见库壁环向受力钢筋存在，明显拉伸屈服现象。现场对该水泥库已垮塌部位的环，向钢筋进行抽样检测，检测结果均合格。作用于筒仓的荷载包括以下方面：

（1）永久荷载：包括结构自重、其他构件及固定设备施加在，筒仓的作用力、贮料及温度作用等。

（2）可变荷载：包括贮料荷载、屋面活荷载、风荷载及固定设备的，活荷载及设备安装荷载等。在筒仓结构的计算时，主要考虑贮料荷载，其影响因素有内摩擦角、贮料的性质及贮料的，水平压力等。

根据现场对水泥储料库垮塌部位的现场检测结果，并按照《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB 50077-2003进行验算，验算结果表明，该水泥库环向承载力不符合承载能力，极限状态要求；裂缝宽度远超过《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB 50077-2003所规定的裂缝宽度允许，值0.2mm。根据现场检测结果和计算分析可以看出，该水泥储料库垮塌部位存在混凝土强度、混凝土保护层、环向钢筋搭接长度及间距等施工质量不符合要求的问题。

由于混凝土保护层和强度，等级均不满足规范要求，导致握裹层混凝土对，受力钢筋锚固能力不足，也无法保证相互搭接的，两根钢筋间的有效传力。而环向钢筋间距不，满足要求，使得每一根环向钢筋，分担的轴向拉力增大。当环向钢筋，搭接接头受力后，相互搭接的两根，钢筋产生相对滑移，由于该工程环向钢筋搭接长度，不符合规范要求，变形刚度较差，在贮料荷载的反复，作用下导致滑移量增大。

在正常使用情况下，根据验算结果，库壁混凝土已经产生宽度较大，的竖向裂缝，随着搭接钢筋之间的滑移及贮料，温度作用影响，竖向裂缝将继续开展。此时，裂缝处环向钢筋，向相邻环向钢筋卸载，使得相邻环向钢筋滑移，量增大。当裂缝开展至一定程度时，开裂处附近库壁的受力模式由环向，受拉转变为平面外受弯，由于库壁面外受弯承载力，较低，在水平压力作用下库壁外侧，发生鼓胀现象，形成受力薄弱部位。在卸料过程中，库壁水平压力进一步增大，当竖向裂缝宽度较大时，水泥料开始泄漏，内部的应力场，进一步发生改变，加剧了库壁竖向裂缝宽度和，长度的发展，在水平压力作用下库壁，发生局部破坏，导致失稳垮塌。

筒仓在使用过程中难免会，受到贮料荷载、温度作用、贮料荷载等作用，施工质量良好的筒仓有足够的安全度，抵抗这些荷载作用。但该库施工质量低劣，安全度大大降低，造成水泥库发生垮塌。该水泥储料库局部垮塌的主要原因是垮塌部位及其周边库体的施工质量严重不满足原设计及施工规范要求，且在使用过程中受到多种荷载，作用的综合影响，导致该水泥储料库发生垮塌。该工程有正规设计图纸、正规施工单位，施工资料齐全并验收合格。但经现场检查及检测，诸多项指标均不符合，相关设计及施工规范要求。表明在施工过程中，施工监管不到位，尤其是钢筋的隐蔽工程和，混凝土抗压强度均存在重大问题，但施工资料中均验收合格，施工、监理及建设单位均签字认可，在使用几年之后，却出现质量事故，的确值得反思。

事故现场的保护。在鉴定单位介入前，委托方已对水泥储料库，垮塌部分进行了清理工作，导致部分工作仅能，依据厂方工作人员的叙述，部分关键性问题失真，给鉴定工作带来了一定，的难度。

事故处理方式。该水泥储料库早上发生局部，鼓胀和混凝土保护层脱落的现象，厂方工作人员即，采取卸料措施，采用这种方式进行处理，是否正确有待商榷。

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