某貯倉爆炸后的損傷檢測與評(píng)估

崔 瑩，李嘉慶

（寧夏建筑科學(xué)研究院股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

0 引言

在使用過程中，既有建筑物或者構(gòu)筑物如果遭受爆炸、火災(zāi)或者其他損傷，就需要評(píng)估損傷后的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件性能。筒倉作為一種較為理想的特種結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用到工程中，本文通過工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了貯倉爆炸后如何對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行損傷后的檢測與評(píng)估，內(nèi)容包括：爆炸后的現(xiàn)場初步調(diào)查、檢測方案的制定、現(xiàn)場詳細(xì)調(diào)查、現(xiàn)場檢測、結(jié)果分析、編制檢測報(bào)告等，以期能為日后類似工程實(shí)例提供技術(shù)上的幫助。

1 工程概況

某貯倉為現(xiàn)澆鋼筋混凝土筒倉結(jié)構(gòu)，分為 3 層，是由 3 個(gè)方形筒倉組成的。1 層采用剪力墻結(jié)構(gòu)作為倉下支承結(jié)構(gòu)，2 層采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，3 層倉上建筑物為單層框架結(jié)構(gòu)，框架柱布置在該建筑物四角及三倉兩兩相交角點(diǎn)。1 層結(jié)構(gòu)層頂標(biāo)高 9.5 m，2 層結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高 22.5 m，3 層結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高 26.5 m，倉頂為鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，倉底為鋼筋混凝土角錐形漏斗，漏斗距離地面 4.6 m。2016 年 6 月，該貯倉建成并開始投入使用，貯料為電石。該貯倉發(fā)生爆炸的筒倉為北倉（3～4/A～B 軸），因?yàn)橘A倉內(nèi)的貯料電石受潮產(chǎn)生了乙炔，當(dāng)乙炔的濃度超過起爆限值繼而引發(fā)爆炸。為了解該貯倉爆炸后的混凝土損傷狀況，筆者單位檢測人員按照制定的鑒定方案，檢測和評(píng)估損傷后的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件性能。

2 檢測方案

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和該工程的設(shè)計(jì)圖紙資料，制定檢測方案。

1）該貯倉的主體為鋼筋混凝土筒倉結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)，上部承重結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)的整體性都比較好，由于該構(gòu)筑物場地的天然地基土屬于自重濕陷II～I(xiàn)V 級(jí)，故在經(jīng)過爆炸后，現(xiàn)場勘測是否存在因爆炸引起的地基基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象。

2）對(duì)該貯倉爆炸損傷后倉體與支承結(jié)構(gòu)包括倉下支承系統(tǒng)、倉底角錐形漏斗、倉壁、倉頂結(jié)構(gòu)等進(jìn)行檢查具體包括結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造、支撐系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件損傷情況、構(gòu)件間的連接、倉下支承系統(tǒng)損傷情況檢查等。

3）對(duì)外觀未發(fā)現(xiàn)損傷的混凝土墻、梁、柱構(gòu)件，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用回彈鉆芯修正法檢測其混凝土強(qiáng)度；對(duì)一層倉體混凝土墻垂直度、貯倉損傷部位梁板的變形進(jìn)行檢測。

4）結(jié)合現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過綜合分析，出具檢測報(bào)告，并給出處理建議。

3 損傷后調(diào)查與檢測

3.1 損傷情況調(diào)查

爆炸后北倉 9.500 m 標(biāo)高以上倉體受損較為嚴(yán)重，北倉的東、西側(cè)及北側(cè)倉壁、倉頂以及倉上建筑物部分已在爆炸中解體并發(fā)生坍塌。與北倉相鄰的中倉北側(cè)倉壁由于爆炸出現(xiàn)了一些裂縫，中倉的東、西兩側(cè)倉壁外側(cè)鋼筋在強(qiáng)大的爆炸沖擊力作用下發(fā)生拉扯，拉扯長度約 5 m，最外層水平鋼筋已與倉壁混凝土脫離。倉頂建筑物四周的后砌圍護(hù)墻體在爆炸后由于強(qiáng)大的沖擊力發(fā)生解體，僅殘存部分砌塊與構(gòu)造柱；部分混凝土構(gòu)件受強(qiáng)烈的的沖擊力后產(chǎn)生裂縫。

針對(duì)爆炸后現(xiàn)場的初步調(diào)查情況，制定檢測方案，檢測爆炸后構(gòu)件的材料強(qiáng)度、裂縫和變形情況受爆炸的影響程度。

3.2 材料強(qiáng)度檢測

結(jié)合該貯倉的現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)倉體墻、梁、柱構(gòu)件，采用回彈鉆芯修正法檢測其混凝土強(qiáng)度。爆炸后混凝土構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定値均符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)［1，2］。檢測結(jié)果如表 1 所示。

表1 混凝土強(qiáng)度批量評(píng)定檢測結(jié)果

3.3 裂縫檢測

位于爆炸的北倉（3～4/A～B 軸）在 9.5 m 標(biāo)高以上的東西側(cè)及北側(cè)倉壁、倉頂以及倉上框架結(jié)構(gòu)部分已在爆炸中解體并發(fā)生坍塌。現(xiàn)場勘查時(shí)發(fā)現(xiàn)與北倉（3～4/A～B 軸）相鄰的中倉（2～3/A～B 軸）北側(cè)倉壁由于爆炸出現(xiàn)了裂縫，裂縫主要集中在中倉 22.5～26.5 m 標(biāo)高處的倉上框架結(jié)構(gòu)梁、柱，其中 2～3/A 軸主梁和周圍次梁較為嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層脫落，梁底部混凝土受損嚴(yán)重，出現(xiàn)混凝土疏松、底筋外露并發(fā)生彎曲變形，混凝土對(duì)鋼筋失去握裹能力，最大裂縫寬度達(dá)到 2.8 mm，已超過標(biāo)準(zhǔn) GB 50077—2017《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第 5.1.5 條第 1 款的規(guī)定［3］。南倉（1～2/A～B 軸）倉體外部未發(fā)現(xiàn)爆炸引起的混凝土構(gòu)件裂縫或變形。

3.4 變形檢測

對(duì)貯倉損傷部位梁板（22.5～26.5 m 標(biāo)高）變形進(jìn)行檢測［4］。中倉 9.5 m 標(biāo)高以上受爆炸沖擊力的影響較大，為防止梁板發(fā)生過大彎曲變形，現(xiàn)場已經(jīng)采用鋼柱作為臨時(shí)支撐。在鋼柱支撐的情況下，倉上框架結(jié)構(gòu)26.5 m 標(biāo)高處主次梁相交部位最大變形值為 31 mm，小于 GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）要求的撓度限值 33 mm。22.5～26.5 m 標(biāo)高范圍內(nèi)的 3/A 軸、3/B 軸框架柱根部主筋與下部倉體的構(gòu)造邊緣構(gòu)件主筋斷開，且倉體的構(gòu)造邊緣構(gòu)件混凝土酥碎，失去傳遞豎向荷載的能力，傳力途徑喪失功能，不適于繼續(xù)承載，評(píng)為危險(xiǎn)構(gòu)件。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場的詳細(xì)調(diào)查、檢測，運(yùn)用現(xiàn)場所采集的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出如下結(jié)論。

1）北倉 9.5 m 標(biāo)高以上東西側(cè)及北側(cè)倉壁、倉頂以及倉上框架結(jié)構(gòu)已在爆炸中解體并發(fā)生坍塌；倉下支承結(jié)構(gòu)角錐形下料口內(nèi)部鋼筋局部保護(hù)層脫落，鋼筋部分裸露；北倉倉下支承結(jié)構(gòu)的剪力墻混凝土表面未產(chǎn)生明顯裂縫、變形。其余倉倉下支承結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)爆炸引起的混凝土構(gòu)件裂縫或變形。

2）中倉倉上單層框架結(jié)構(gòu)中（2/2～3）/A～B 軸主次梁、框架柱混凝土破壞嚴(yán)重，保護(hù)層脫落，與鋼筋剝離，混凝土與鋼筋失去共同作用，梁底主筋外露，彎曲變形，且產(chǎn)生多條貫通裂縫，裂縫寬度最大處達(dá)到2.8 mm，大于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的裂縫寬度限值（0.3 mm），無法繼續(xù)承載；受爆炸影響，結(jié)構(gòu)安全性已不能滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

3）中倉北側(cè)倉壁發(fā)生內(nèi)凹，向南側(cè)傾斜，致使倉上單層框架結(jié)構(gòu) 22.5～26.5 m 標(biāo)高范圍內(nèi)的 3/A 軸、3/B 軸框架柱根部主筋與下部倉體的構(gòu)造邊緣構(gòu)件主筋斷開，且倉體的構(gòu)造邊緣構(gòu)件混凝土酥碎，失去傳遞豎向荷載的能力，傳力途徑喪失功能，不適于繼續(xù)承載。

結(jié)合以上檢測結(jié)果，該貯倉爆炸后，北倉 9.5 m 標(biāo)高以上東西側(cè)及北側(cè)倉壁、倉頂以及倉上建筑物完全損毀；北倉倉下支承結(jié)構(gòu) 9.5 m 標(biāo)高以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料強(qiáng)度受爆炸影響很小，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的要求；中倉北側(cè)、東西側(cè)倉壁及倉上框架結(jié)構(gòu)梁、柱爆炸沖擊力影響較大，致使構(gòu)件產(chǎn)生不同程度的裂縫、變形，但構(gòu)件材料強(qiáng)度受爆炸影響不大。針對(duì)以上檢測結(jié)果，建議拆除北倉 9.5 m 標(biāo)高以上建筑物，并對(duì)北倉倉下支承結(jié)構(gòu)、中倉北側(cè)、東西側(cè)倉壁及倉上框架結(jié)構(gòu)梁、柱進(jìn)行加固處理，對(duì)中倉東西側(cè)倉壁 9.5～22.5 m 標(biāo)高范圍內(nèi)脫離混凝土的水平鋼筋做好相應(yīng)的處理措施；對(duì)受爆炸沖擊力影響較大的框架結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻體全部拆除，按圖紙要求重新進(jìn)行砌筑，保證建筑的整體性。

5 結(jié)語

針對(duì)該貯倉爆炸后的結(jié)構(gòu)損傷檢測，按照本工程實(shí)際情況，制定了詳細(xì)的鑒定方案，繼而對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的檢查、檢測，最后根據(jù)現(xiàn)場的檢測結(jié)果編制檢測報(bào)告。該實(shí)踐結(jié)果表明，爆炸對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料強(qiáng)度影響不大，但是，由于強(qiáng)烈的沖擊力會(huì)對(duì)受爆炸沖擊力影響較大的結(jié)構(gòu)部位產(chǎn)生裂縫、變形等，影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性［5］。爆炸后的結(jié)構(gòu)損傷檢測是一項(xiàng)極其重要且復(fù)雜的工作，目前部分損傷的檢測還只限于目測手段，相信隨著檢測技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步會(huì)有更好的檢測設(shè)備。Q