張 龍（重慶交通大學(xué) 土木建筑學(xué)院,重慶 400074）

隧道失火后的結(jié)構(gòu)檢測與處治研究

張 龍
（重慶交通大學(xué) 土木建筑學(xué)院,重慶 400074）

結(jié)合摩天嶺隧道失火后的快速檢測方法及內(nèi)容，介紹了各項檢測內(nèi)容的原理及檢測結(jié)果，并對這些結(jié)果做出有效分析，提出針對受損混凝土結(jié)構(gòu)的處治意見，為今后失火隧道快速檢測與處治提供借鑒。

隧道失火；檢測與評價；處治

0 引言

公路隧道是細長比很大的狹長通道，運營期間隧道內(nèi)車流密度大、車速快，一旦發(fā)生事故產(chǎn)生起火，由于隧道空間相對封閉、通風條件較差，就會導(dǎo)致火勢迅速蔓延，這種高溫條件下勢必對隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的破壞,從而嚴重威脅著日后的運營使用安全關(guān)于失火隧道的質(zhì)量檢測尚無較明確的規(guī)范和方法，在此本文結(jié)合摩天嶺隧道失火的檢測方法，及時對襯砌結(jié)構(gòu)的損傷狀況做出合理判定，為類似火災(zāi)隧道快速檢測提供借鑒。

1 隧道火災(zāi)情況

2015年1月9日14時，一裝滿塑料管的大貨車行至重慶奉巫路摩天嶺隧道內(nèi)ZK1329+800處發(fā)生自燃，由于塑料制品極易燃燒，火勢逐漸變大并且快速蔓延，引發(fā)隧道行車中斷，大火于1小時后被撲滅。此次事故由于發(fā)生在隧道中段，加之隧道較為偏遠，從發(fā)生火災(zāi)到撲滅持續(xù)時間較長，導(dǎo)致隧道ZK1329+ 800附近約40m范圍內(nèi)照明燈具、電力通訊電纜、等設(shè)備全部損毀，拱頂和邊墻混凝土出現(xiàn)不同程度的脫落現(xiàn)象，隧道內(nèi)起火點前后100m范圍拱頂及邊墻有不同程度燒損。

發(fā)生火災(zāi)前后的隧道情況如圖1 和圖2。

2 失火隧道檢測內(nèi)容和方法

為了弄清楚火災(zāi)中隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受損位置及受損情況，火災(zāi)發(fā)生后第一時間對火損路段的隧道襯砌受損情況進行全面檢測，盡快了解災(zāi)后隧道的安全狀況。在此檢測評估的重點是襯砌結(jié)構(gòu)，兼顧路面受損情況。了解襯砌結(jié)構(gòu)損傷的范圍大小及損傷程度，依據(jù)襯砌材料的物理力學(xué)性能及火損后有效厚度對隧道受損前后的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進行計算分析，評估隧道的受力安全穩(wěn)定性。

2.1 隧道外觀檢測

通過目視查看襯砌結(jié)構(gòu)受損長度及范圍，量測混凝土剝落最大厚度，根據(jù)路面剝落殘渣估測剝落總量；利用手錘敲擊受損部位混凝土，判斷其表面的酥化深度；查看燒傷部位襯砌混凝土在高溫情況下的灼燒顏色變化；查看隧道襯砌有無開裂情況；檢查路面的破壞情況，查看洞內(nèi)排水設(shè)施是否通暢，襯砌有無滲漏水。

2.2 襯砌強度檢測

2.2.1 回彈法檢測

通過對損傷范圍內(nèi)襯砌回彈強度的測定，可了解結(jié)構(gòu)災(zāi)后的強度大小是否滿足設(shè)計要求。針對隧道襯砌結(jié)構(gòu)受損范圍強弱選取受災(zāi)較為嚴重的區(qū)域ZK1329+770-ZK1329+820之間的檢測區(qū)，斷面沿隧道縱向每5m一個測區(qū)，每個測區(qū)取拱頂測區(qū)、兩側(cè)邊墻起拱線測區(qū)，如下圖3。

2.2.2 超聲波檢測

超聲波法在無損檢測中有較廣泛的應(yīng)用, 因此也常常被采用檢測災(zāi)后混凝土的強度[1]。超聲波儀通過超聲波在混凝土中的聲速大小及推定公式得出混凝土的強度值。

超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程明確指出該方法并不適用測定火災(zāi)混凝土的強度大小[2]、損傷層深度[3]及受火溫度[4-5]等，但目前對于火災(zāi)混凝土的強度檢測還沒有較好的方法，在此超聲回彈綜合法只是作為受損混凝土強度的一個參考評價值。

2.3 失火隧道凈空斷面檢測

對受災(zāi)隧道二襯表面，采用斷面儀沿斷面縱向根據(jù)受損情況檢測斷面疏密結(jié)合，對嚴重區(qū)域適當加密,每隔1m一個斷面對其檢測，如下圖4。該項檢測在于確定失火受損結(jié)構(gòu)二襯局部剝落厚度以及二襯凈空，為隧道災(zāi)后處置提供參考依據(jù)。

2.4 災(zāi)后隧道二襯厚度檢測

本次檢測所使用的SIR-20型地質(zhì)雷和400MHz天線，探地雷達主要利用寬帶高頻時域電磁脈沖波的反射探測目的體。由公式

其中Z為反射物深度，x為發(fā)射天線與接收天線距離，V為波速。根據(jù)測得的雷達波行走時間可求出反射物距離探點距離Z，通過介質(zhì)中的波速確定探測面的物質(zhì)屬性。檢測中選取受損段100m范圍（ZK1329+730-ZK1329+830）內(nèi)質(zhì)量進行檢測，并判斷受損段二襯的厚度。地質(zhì)雷達測線布置如圖5所示，測線布置自左向右依次編號為1～5號（面向樁號增大方向定位）。

3 隧道檢測結(jié)果

（1）通過隧道外觀檢測得出：隧道主要受損區(qū)域為ZK1329+770-ZK1329+820段共50m的范圍，該范圍內(nèi)拱頂和邊墻均有不同程度的襯砌剝落現(xiàn)象，拱頂部分由ZK1329+820向ZK1329+770燒損范圍逐漸減小方向成倒錐形，邊墻部分在ZK1329+800的貨車失火點右邊墻剝落較為嚴重，其他部位局部小范圍剝落，同時受損范圍并未有襯砌的開裂現(xiàn)象；通過手錘打擊鋼釘鉆入受損混凝土發(fā)現(xiàn)，除受損表面酥軟部分，鋼釘鉆入較為困難；路面有損壞，局部出現(xiàn)瀝青的焦化，路面毛糙。

（2）此次利用回彈綜合法檢測二襯混凝土強度，在ZK1329+770-ZK1329+820范圍內(nèi)共檢測10 個測區(qū)，兩個測區(qū)之間間隔5m。回彈法和超聲波法實測數(shù)據(jù)分析得出測區(qū)的二襯混凝土強度都滿足設(shè)計要求。

（3）斷面儀數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示最大剝落值在ZK1329+800附近處的拱頂為5cm，其邊墻損傷較小但ZK1329+800處的左邊墻剝落厚度不大。

4 處置及養(yǎng)護意見

由襯砌結(jié)構(gòu)的各項檢測結(jié)果可以得出：襯砌火損導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)影響整體不大，襯砌火損除ZK1329+800處剝落較大外，其余部位剝落量都較小，且結(jié)構(gòu)災(zāi)后測區(qū)強度均滿足設(shè)計要求。由于該隧道地處高速路段，車輛通行量較大，在保證隧道安全的情況下為盡快實現(xiàn)通車提出以下建議處置措施：

（1）對受損襯砌結(jié)構(gòu)進行鑿毛處理，確保表層的損傷酥化混凝土清除干凈，然后測定鑿毛處理的襯砌結(jié)構(gòu)的強度值，要求其強度值不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度值。

（2）針對鑿毛處理的受損部位分層噴射混凝土，要求噴射混凝土表面平整，噴射厚度根據(jù)火損厚度確定。

（3）針對剝落量較大的ZK1329+800處在滿足根據(jù)二襯凈空要求的前提下可以做加固處理確保二襯的承載力。

（4）對于路面損壞處做修復(fù)處理，及時更換火災(zāi)中燒毀的通信、照明等輔助設(shè)施。

（5）損傷段落襯砌結(jié)構(gòu)處置加固后，應(yīng)加強該段落的定期檢測和巡視，并應(yīng)依據(jù)公路隧道養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范JTG H12-2003的有關(guān)要求進行養(yǎng)護。

5 結(jié)論

高速公路由于車流量較大，途中隧道發(fā)生火災(zāi)后的當務(wù)之急是針對受災(zāi)隧道做全面的檢測和安全評估，在保證安全的情況下盡快的恢復(fù)交通。通過具體隧道失火后的結(jié)構(gòu)檢測方法及處理措施介紹，為今后類似隧道事故的快速檢測處治提供了參考。

[1]李清.隧道火災(zāi)后結(jié)構(gòu)物快速檢測評估及處治設(shè)計分析[J].廣東公路交通,2012(03).

[2]閻繼紅,林志伸,胡云昌.高溫作用后混凝土抗壓強度的試驗研究[J].土木工程學(xué)報，2002(05).

[3]張輝.混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷檢測技術(shù)研究[J].火災(zāi)科學(xué),2005(03).

[4]姚堅,朱合華,閆治國,強健. 隧道襯砌受火溫度的評估方法試驗研究[J].地下空間與工程學(xué)報,2007(50).

[5]張輝.混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷檢測技術(shù)研究[J].火災(zāi)科學(xué),2005(03).

張龍（1990-），男，湖北鐘祥人，碩士，隧道及地下工程。