BALCO电厂烟囱坍塌对高烟囱结构设计的启示.docxVIP

BALCO电厂烟囱坍塌对高烟囱结构设计的启示华北电力设计院工程有限公司 马申/tjzyw/before/gckjlt/lt110202.htm返回【摘要】 追索BALCO电厂2号钢筋混凝土271m高烟囱筒壁现场坍塌的现状，从地基基础、烟囱薄弱部位构造、结构安全度设计、雷击和瞬时阵风效应多方面分析了筒壁坍塌的几种可能性。　对BALCO烟囱结构设计的标准和构造要求于中国现行设计标准进行了具体比较。提出了烟囱结构设计的几点启示，供今后国内高烟囱工程设计参考。【关键词】 高烟囱 坍塌 瞬时阵风 结构构造 防雷接地　印度BALCO电厂二期工程燃煤自备电站，装机4×300MW，由中国山东电力基本建设总公司以EPC方式工程总承包。每两台机组配置一座275米高的双管钢内筒混凝土烟囱。两个烟囱工程均按EPC合同要求，业主指定承包商为印度GDCL公司，设计监理及施工监理为DCPL公司。　该期工程有1号、2号两座完全相同的双管钢内筒的套筒烟囱，两个烟囱相距150m。钢内筒高275m，钢筋混凝土外筒总高271m，壁厚600mm，顶部外直径为14.2米，壁厚300mm。2009年9月BALCO电厂1号烟囱钢筋混凝土筒壁已施工完成，钢内筒正在准备安装；2号烟囱钢筋混凝土筒壁已施工至247.5米。在印度当地时间2009年9月23日下午3点40分左右，现场天气突变，狂风并伴随雷电，随即下起暴雨，在下午3点50左右，2号烟囱发生坍塌。出现了极其罕见的高烟囱工程施工的重大事故，在我国没有出现过这样的事故，世界上也是前所未有的。1 高烟囱倒塌的几个案例　钢筋混凝土高烟囱（＞120m）在建成运行后出现倒塌的事很少见，在烟囱施工过程中倒塌或坍塌事故也比较少见。在国内，过去仅出现过两个。唐山陡河发电厂1#钢筋混凝土180m烟囱在1976年唐山大地震时折断。江苏戚墅堰发电厂120m烟囱1983年11月施工到65m标高处坍塌。　1，陡河发电厂1#钢筋混凝土烟囱高度180m，是当时国内第一设计高度，主要根据“烟囱及烟道设计手册”（65年），地震设防烈度按6度设计，设计时在结构强度和构造上都是很谨慎的。在1976年7月28日唐山大地震时，当地地震烈度达到11度以上。29日15时左右再次余震时，烟囱筒身从134m处折断，上部约46m混凝土筒身掉下，穿过输煤栈桥，扎入地面40m以下。　2，1983年11月戚墅堰发电厂120m钢筋混凝土烟囱采用滑模工艺，施工到65m标高时，平均滑膜每天2.5m左右，由于天气严寒，混凝土龄期强度跟不上，滑模平台在施工过程中的不均匀荷载和振动，引起筒身上部混凝土松散脱落，筒身垂直钢筋和滑模架立钢筋不能稳定支撑滑模平台，造成烟囱钢筋摇晃，筒身坍塌。有4个工人从滑模平台上摔下，出现伤亡。　3，BALCO电厂1号烟囱钢筋混凝土筒壁坍塌　现场中方一个目击者描述：9月23日2号烟囱钢筋混凝土筒壁已施工至247.5米，下午3点40分左右，现场天气突变，狂风并伴随雷电，随即下起暴雨，在下午3点50左右，烟囱顶部20米左右（烟囱变截面以上约三分之二）处折断，向左侧（南侧）倾斜约30到45度角，筒壁上出现明显的V型裂口，感觉烟囱被拧断一样，倾斜段伴随下部筒壁的坍塌下沉，最后向南倒塌，看到倒塌后腾起尘雾，向下坍塌的过程中没有看到下部烟囱倾斜的现象。　中方另一个目击者描述：当时黑云压顶大雨点开始落下，接着听到轰隆一声巨雷响，同时看到＃2烟囱上部和下部有白雾冒出，只见中部往下沉下去。从下雨打雷、烟囱倒塌大约2分钟，烟囱倒塌的声音不大。图1 烟囱坍塌现场照片（北侧）　2 BALCO电厂烟囱倒塌原因的初步分析　该电厂同时在建1#、2#两座完全相同的钢筋混凝土套筒烟囱，2#烟囱倒塌而1#烟囱完好，我们只能从两个烟囱的差异来分析。目前，有关专家关于倒塌原因的疑点集中在：瞬时阵风作用、雷电击中钢筋或电焊用气瓶产生的爆炸、施工质量差、地基基础、材料品质、烟囱洞口和其他关键部位的配筋不足等。图2 还原事故现场倒塌烟囱残骸分布示意图　2.1 地基基础的影响　BALCO电厂二期工程中，1#烟囱采用天然地基，基础外直径31米，基础埋深—14.2米，地基持力层为中风化基岩；工程结顶后半年内基础沉降观测数据表明绝对沉降35mm左右，差异沉降很小。2#烟囱地基处理采用混凝土灌注桩，桩直径1米，数量167根，基础外直径44米，基础埋深—6.2米，零米处筒壁外直径25米，壁厚600mm。烟囱坍塌以后，清理出完整的烟囱基础，测量基础底板四周的沉降显示，烟囱坍塌方向基础底板两侧的沉降差异仅4-5mm。说明烟囱坍塌不可能是地基失效或基础破坏而引起。2.2 烟囱薄弱部位强度　有专家提出：是否烟道入口烟囱薄弱部位强度不足引起烟囱倒塌？烟囱坍塌方向的残渣堆积高度约10-12m，长度约80m，滑模平台钢结构坠落在烟囱基础