徐海軍

（甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團）有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

人民防空是國防的重要組成部分，也是城市建設(shè)的重要內(nèi)容。20 世紀(jì)七八十年代，根據(jù)當(dāng)時的國際環(huán)境，中央提出“深挖洞、廣積糧、不稱霸”的指示，發(fā)動廣大群眾，大打人民戰(zhàn)爭，大力開展人防工程建設(shè)，修建了許多早期人防工程。此類人防工程受當(dāng)時歷史條件所限，建造時缺乏標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)、施工圖紙，且大部分都是就地取材而建，材料原始；加之人防工程在幾十年中受自然環(huán)境和城市建設(shè)等人為因素的長期作用，工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料老化，很多部位都出現(xiàn)了腐蝕、開裂、破損及變形等病害，且病害日趨嚴(yán)重，安全問題日漸顯現(xiàn)，一旦發(fā)生塌陷，將嚴(yán)重威脅到人民生命財產(chǎn)安全和地面交通及建筑安全。因此，對此類人防工程進(jìn)行安全性鑒定十分必要，通過對此類人防工程進(jìn)行全面檢測鑒定，可以提前發(fā)現(xiàn)問題，從而有針對性地解決、消除安全隱患，減少或避免公共安全事故，也可為人防工程的管理提供技術(shù)依據(jù)。

1 早期人防工程概述

1.1 早期人防工程的概念

人防工程也叫人防工事，是指為保障戰(zhàn)時人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫(yī)療救護(hù)等修建的防護(hù)建筑，而早期人防工程，是指建造于 1980 年及以前的人防工程。

1.2 早期人防工程的分類

早期人防工程按構(gòu)筑形式可分為坑道式人防工程和地道式人防工程；按戰(zhàn)時功能可分為指揮工程、人員掩蔽場所、疏散干道、醫(yī)療救護(hù)工程和配套工程等；按結(jié)構(gòu)體系可分為砌體結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)等?？拥朗饺朔拦こ桃话阍诘叵麻_挖，地道式人防工程一般在山體內(nèi)開挖，整個走勢沿著山體向上；現(xiàn)存的早期人防工程以地道式人防工程為主。

2 早期人防工程安全性檢測鑒定內(nèi)容

2.1 檢測鑒定流程

早期人防工程安全性檢測鑒定工作流程如圖1 所示。

圖1 早期人防工程安全性檢測鑒定流程

2.2 檢測鑒定內(nèi)容

早期人防工程安全性檢測鑒定主要包括初步調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查、現(xiàn)場檢測、計算分析等［1］，具體檢測鑒定內(nèi)容如下所述。

2.2.1 初步調(diào)查

對早期人防工程進(jìn)行初步調(diào)查，確定鑒定范圍，并搜集和分析工程原始資料，主要包括地質(zhì)勘察報告、施工竣工圖、施工驗收資料、加固及維修改造資料等。

2.2.2 測繪

對于無原始資料和施工圖紙的早期人防工程，可采用測量儀器對人防工程的平面及斷面進(jìn)行測繪和掃描，并可與人防工程外部地形圖合并。

2.2.3 詳細(xì)調(diào)查和檢測

1）工程地質(zhì)調(diào)查。查閱早期人防工程所在地相關(guān)地質(zhì)資料，可在人防工程內(nèi)采用輕型鉆探方式辨別地層，鉆取土試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗。

2）水文地質(zhì)調(diào)查。查閱早期人防工程所在地相關(guān)水文資料，分析判斷地下水位，對人防工程存在的滲漏水、積水狀況及水淹程度進(jìn)行調(diào)查，查明其產(chǎn)生的原因，在滲漏水及積水位置處采取水樣做室內(nèi)試驗。

3）災(zāi)害記錄調(diào)查。對人防工程所在地曾發(fā)生的自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行調(diào)查。

4）地面建筑物調(diào)查。對人防工程所在地面建筑物的情況進(jìn)行調(diào)查，主要調(diào)查基礎(chǔ)型式、埋深等。

5）結(jié)構(gòu)上作用調(diào)查。對人防工程結(jié)構(gòu)上作用進(jìn)行調(diào)查，主要包括永久作用、可變作用等。

6）結(jié)構(gòu)工作環(huán)境調(diào)查。對人防工程結(jié)構(gòu)所處的工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)查。

7）幾何尺寸檢測。對人防工程的斷面尺寸進(jìn)行檢測，并可采用探地雷達(dá)對襯砌厚度進(jìn)行檢測。

8）材料強度檢測。對人防工程襯砌材料的強度進(jìn)行檢測，混凝土材料可采用回彈法、鉆芯法，毛石砌體材料可采用鉆芯法，磚砌體材料可采用回彈法、貫入法等。

9）鋼筋檢測。對人防工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋配置采用電磁感應(yīng)法或開鑿法進(jìn)行檢測，對出現(xiàn)銹蝕的鋼筋測量其銹蝕程度。

10）結(jié)構(gòu)裂縫檢測。對人防工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)的裂縫采用裂縫檢測儀、讀數(shù)顯微鏡、裂縫比對卡等進(jìn)行檢測。

11）結(jié)構(gòu)變形檢測。對人防工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)的變形采用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀等進(jìn)行檢測。

12）結(jié)構(gòu)損傷、腐蝕檢測。對人防工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)的損傷、腐蝕進(jìn)行檢測。

2.2.4 計算分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，在人防工程中選擇典型斷面，采用有限元計算軟件對人防工程的圍巖穩(wěn)定性和襯砌承載力等進(jìn)行計算分析［2，3］。

3 工程實例

3.1 工程概況

某早期人防工程，建造于 1972 年，位于城市主干道下方，屬地道式人防工程，工程隸屬公共工事，戰(zhàn)時用途為疏散干道，全長約 2.0 km，面積約 4 000 m2。根據(jù)初步調(diào)查，該人防工程無任何設(shè)計及施工等資料，因此，現(xiàn)場對該人防工程進(jìn)行了測繪，繪制了平面布置示意圖如圖 2 所示。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程結(jié)構(gòu)形式采用拱形，側(cè)墻采用毛石砌體，拱圈為鋼筋混凝土拱圈，其斷面形式示意圖如圖 3 所示。

圖2 某早期人防工程平面布置圖

圖3 斷面形式示意圖

3.2 詳細(xì)調(diào)查和檢測

3.2.1 工程地質(zhì)調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程洞底埋深約 9.5～14.3 m，洞身范圍地層及洞頂覆蓋層為卵石和圓礫，洞底持力層為卵石。

3.2.2 水文地質(zhì)調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程在洞身埋深范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水。現(xiàn)場檢測時發(fā)現(xiàn)，該人防工程一支洞內(nèi)存在滲漏水現(xiàn)象，現(xiàn)場在該處采取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。經(jīng)水質(zhì)分析，該處滲漏水水源為污水，且積水與滲漏水長期浸水及干濕交替作用下對混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具弱腐蝕性。

3.2.3 災(zāi)害記錄調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程所處地區(qū)近年來未發(fā)生過自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害。

3.2.4 地面建筑物調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程口部上部地面有 1 棟 3 層磚混房屋，基礎(chǔ)為磚砌條形基礎(chǔ)，埋深為 1.5 m。

3.2.5 結(jié)構(gòu)上作用調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程結(jié)構(gòu)上的作用主要為永久作用和可變作用，具體如表 1 所示。

表1 結(jié)構(gòu)上作用調(diào)查

3.2.6 結(jié)構(gòu)工作環(huán)境調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該人防工程結(jié)構(gòu)工作環(huán)境主要為地下潮濕環(huán)境，部分支洞存在滲漏水和積水，對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋具有弱腐蝕性。

3.2.7 幾何尺寸檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該人防工程凈寬b=2.0 m，側(cè)墻高h(yuǎn)1=1.7 m，拱圈矢高h(yuǎn)2=0.8 m，側(cè)墻厚度d=0.3 m，拱圈厚度t=0.1 m。

3.2.8 材料強度檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該人防工程毛石側(cè)墻毛石強度等級為 MU 60，砂漿強度等級為 1.5 MPa，拱圈混凝土強度等級為 C15。

3.2.9 鋼筋檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該人防工程拱圈鋼筋嚴(yán)重銹蝕，手剝即掉，已完全喪失承載能力。

3.2.10 結(jié)構(gòu)裂縫檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該人防工程部分毛石側(cè)墻和混凝土拱圈連接部位出現(xiàn)水平裂縫，裂縫寬度在 5.0～8.0 mm；部分拱圈出現(xiàn)環(huán)向裂縫，裂縫寬度在 1.0～3.0 mm。

3.2.11 結(jié)構(gòu)變形檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該人防工程部分毛石側(cè)墻出現(xiàn)內(nèi)傾，底板出現(xiàn)隆起，拱圈與拱圈之間出現(xiàn)錯位。

3.2.12 結(jié)構(gòu)損傷及腐蝕檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該人防工程長期處于地下潮濕環(huán)境，引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件侵蝕、剝落，砌筑砂漿嚴(yán)重腐蝕，部分地段襯砌被上部建筑施工錨桿打穿，引起圍巖局部坍塌［4］。

3.3 計算分析

3.3.1 參數(shù)選取

為了驗算人防工程圍巖的穩(wěn)定性及襯砌結(jié)構(gòu)承載力，選取 1 個典型斷面，采用 Midas/GTS NX 有限元計算軟件進(jìn)行計算分析，巖土邊界取 5 倍硐室寬度，計算參數(shù)選取如表 2 所示。

表2 計算參數(shù)選取表

3.3.2 圍巖穩(wěn)定性分析

采用有限元計算軟件，對該人防工程圍巖的位移和變形進(jìn)行計算，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行評價，具體計算結(jié)果如表 3 所示，位移云圖如圖 4、圖 5 所示。

圖4 豎向位移云圖

圖5 水平位移云圖

表3 圍巖穩(wěn)定性評價

3.3.3 襯砌承載力驗算

通過對該人防工程襯砌結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行計算，該人防工程襯砌結(jié)構(gòu)計算截面的最大正應(yīng)力和剪應(yīng)力均超過允許值，襯砌結(jié)構(gòu)承載力不滿足要求，具體計算結(jié)果如表 4 所示，應(yīng)力云圖如圖 6、圖 7 所示［5，6］。

圖6 正應(yīng)力云圖

圖7 剪應(yīng)力云圖

表4 襯砌承載力驗算

3.4 鑒定結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場檢測和計算分析，該人防工程出現(xiàn)側(cè)墻內(nèi)傾、底板隆起等結(jié)構(gòu)變形情況，側(cè)墻與拱圈連接部位開裂，部分側(cè)墻及拱圈被上部施工錨桿打穿，圍巖局部坍塌；部分支洞出現(xiàn)滲漏水，硐室長期處于潮濕環(huán)境，引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕、剝落，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，材料強度低，承載能力不滿足要求?？紤]到該人防工程存在較大安全隱患，加固改造的工程量及技術(shù)難度大，工程無現(xiàn)實或潛在的使用價值，建議對其進(jìn)行報廢處理；報廢處理時可選用灌注素混凝土法、注水泥土法、回填土+注漿法、灌注水砂石法等方法進(jìn)行填埋處理。

4 結(jié)語

目前現(xiàn)存的早期人防工程大部分都存在一定程度的病害，隨著時間的推移，病害會日趨加重。此類早期人防工程不僅無法達(dá)到戰(zhàn)時防護(hù)功能，在平時也可能成為城市里加劇并放大自然災(zāi)害的潛在隱患。因此，對早期人防工程進(jìn)行安全性鑒定和隱患排查十分必要。對存在問題的早期人防工程應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行必要的處理，尤其是存在較大安全隱患的早期人防工程，應(yīng)及時進(jìn)行加固處理或報廢處理，以避免對人民生命財產(chǎn)安全和地面交通及建筑安全造成影響。在對早期人防工程進(jìn)行報廢處理時，應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃等方面選擇合適的方案，并且按照相應(yīng)流程進(jìn)行。Q