劉文興

（四川華騰公路試驗(yàn)檢測(cè)有限責(zé)任公司，四川 成都 230000）

0 引言

近年國(guó)內(nèi)公路建設(shè)高速發(fā)展，隧道建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，加之道路上各種車輛較多，車流密度較大，隧道內(nèi)光線變化，對(duì)駕駛?cè)藛T駕車安全產(chǎn)生較大的影響，隧道內(nèi)出現(xiàn)交通事故的概率有所增加，由汽車自燃、?；芬兹计吩斐傻慕煌ㄊ鹿室搽S之增多。因此，為了隧道的安全運(yùn)行，隧道火災(zāi)后的深度檢測(cè)勢(shì)在必行。本文對(duì)于家灣隧道一起火災(zāi)事故后隧道受損情況的檢測(cè)及判定過(guò)程進(jìn)行分析總結(jié)。

1 隧道位置及火災(zāi)概況

于家灣隧道為一座上、下行分離的四車道高速公路中隧道。隧道左線起訖樁號(hào)ZK134+135～ZK135+017，長(zhǎng)882m，縱坡為-2.7%單向下坡，最大埋深109m；隧道右線起訖樁號(hào)YK134+190～YK135+036，長(zhǎng)846m，縱坡為-2.7%單向下坡，最大埋深108m，洞軸線走向方位角232°。隧道平面線形：左線進(jìn)口位于R=3100m 的圓曲線上，中部位于直線上，出口位于R=3000m的圓曲線上；右線進(jìn)口位于R=2800m的圓曲線上，中部位于直線上，出口位于R=3100m 的圓曲線上。隧道左右線路面橫坡均不存在超高。2017 年7 月28 日凌晨3 點(diǎn)左右，在于家灣隧道左線ZK1318+540～ZK1318+550 處由于兩輛汽車追尾引起貨車內(nèi)運(yùn)輸?shù)墓扪b瀝青燃燒起火。經(jīng)調(diào)查，本次火災(zāi)起火點(diǎn)位于車禍處隧道左側(cè)電纜溝附近，火勢(shì)持續(xù)時(shí)間約為35min。

2 檢測(cè)內(nèi)容及方法

（1）檢測(cè)內(nèi)容。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)火災(zāi)隧道的檢測(cè)一般包含隧道外觀受損情況判定、襯砌結(jié)構(gòu)受損厚度判定、隧道襯砌結(jié)構(gòu)的剩余有效厚度、隧道襯砌混凝土強(qiáng)度經(jīng)過(guò)火災(zāi)后的損失情況、隧道斷面尺寸變化情況，基于上述方面的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)隧道的受損情況基本可以準(zhǔn)確判斷，同時(shí)為隧道的后期維修加固處置提供相關(guān)依據(jù)。

（2）主要檢測(cè)方法。外觀檢測(cè)主要采用目測(cè)、錘擊及表層剝離等方法對(duì)各襯砌混凝土進(jìn)行逐一檢查，根據(jù)構(gòu)件的損傷程度對(duì)其進(jìn)行區(qū)域分類。應(yīng)詳細(xì)記錄因火災(zāi)導(dǎo)致襯砌混凝土出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)表觀性病害，在結(jié)構(gòu)物表面進(jìn)行標(biāo)示并拍照。檢測(cè)混凝土的脫落主要從脫落部位、面積等方面進(jìn)行，當(dāng)脫落較為嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)測(cè)量脫落的具體部位、面積及最大深度。損傷層厚度檢測(cè)采用超聲儀進(jìn)行，具體如下：

采用低頻超聲波檢測(cè)儀對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量超聲脈沖縱波在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度、首波幅度和接受信號(hào)頻率等聲學(xué)參數(shù)，并根據(jù)這些聲學(xué)參數(shù)的相對(duì)變化，判定混凝土的損傷狀況。本項(xiàng)檢測(cè)需根據(jù)結(jié)構(gòu)的損傷情況和外觀質(zhì)量選取有代表性的部位，采用超聲波平測(cè)法對(duì)混凝土構(gòu)件受高溫影響后的表面損傷厚度檢測(cè)。

為了避免T、R 換能器的連線方向與附近主鋼筋的軸線平行，每個(gè)測(cè)區(qū)沿隧道橫向布置測(cè)點(diǎn)，同時(shí)盡量遠(yuǎn)離附近橫向鋼筋以減少干擾，測(cè)試示意見圖1所示。

測(cè)試時(shí)T 換能器應(yīng)耦合好，并保持不動(dòng)，然后將R換能器依次耦合在測(cè)點(diǎn)1、2、3……位置上，讀取相應(yīng)的聲時(shí)值t1、t2、t3……，并測(cè)量每次 T-R 換能器內(nèi)邊緣之間的距離l1、l2、l3……。每一測(cè)區(qū)的測(cè)點(diǎn)數(shù)為9個(gè)，當(dāng)損傷層較厚時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)數(shù)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的損傷層厚度不均勻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)區(qū)數(shù)，如圖1所示。

圖1 損傷層檢測(cè)的換能器布置

最后結(jié)合隧道外觀受損情況確定火損區(qū)域劃分、火災(zāi)溫度、損傷層厚度三者數(shù)據(jù)，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的合理性、準(zhǔn)確性。

（3）隧道襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。采用鉆芯法鉆取隧道不同受損區(qū)域內(nèi)的二次襯砌混凝土，對(duì)不同深度范圍內(nèi)的襯砌混凝土分別做抗壓試驗(yàn)，以此來(lái)檢測(cè)襯砌混凝土在受火災(zāi)影響后，不同深度范圍內(nèi)的抗壓強(qiáng)度值，判定隧道在火災(zāi)中的受損情況，為后期加固處治提供依據(jù)。

3 隧道受損情況判定

3.1 外觀檢測(cè)情況

隧道內(nèi)著火點(diǎn)處左邊墻至拱頂燒毀現(xiàn)象較為嚴(yán)重，出現(xiàn)大面積的混凝土剝落現(xiàn)象，其中著火點(diǎn)處左拱腳至左拱腰處剝落最為嚴(yán)重，剝落體最大厚度約10cm，右拱腰處也存在幾處面積較小的表層混凝土輕微剝落的現(xiàn)象。同時(shí)在著火點(diǎn)附近拱頂?shù)幕炷劣捎跓瞥霈F(xiàn)大面積的網(wǎng)狀裂紋，鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋深度普遍在5～10cm 左右。其他結(jié)構(gòu)及設(shè)施的主要病害表現(xiàn)為：著火點(diǎn)處路面出現(xiàn)大面積燒熔現(xiàn)象，導(dǎo)致洞內(nèi)路面凹凸不平，影響行車安全；檢修道破損嚴(yán)重，左邊墻消防設(shè)施、右拱腰線纜槽、燈具燒毀變形，無(wú)法正常使用，同時(shí)隧道內(nèi)大部分襯砌受煙熏呈黑色，嚴(yán)重影響隧道美觀。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判定該隧道ZK1318+520～ZK1318+560為Ⅲ級(jí)損傷，屬于嚴(yán)重?zé)齻?，顏色呈灰白、顯淺黃，局部混凝土剝落，表層混凝土碳化嚴(yán)重，顯著影響結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生不利影響 ；ZK1318+506～ZK1318+520、ZK1318+560～ZK1318+570為Ⅱb級(jí)損傷，顏色呈灰白，屬于輕度燒灼，未對(duì)結(jié)構(gòu)及材料產(chǎn)生顯著影響，尚不影響結(jié)構(gòu)安全；ZK1318+460～ZK1318+506、ZK1318+570～ZK1318+595 為Ⅱa 級(jí)損傷，未直接受到燒灼作用，顏色近視正常，結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能僅受輕微影響。

3.2 隧道襯砌混凝土碳化情況

隧道Ⅲ級(jí)損傷區(qū)域二次襯砌混凝土碳化狀況較為嚴(yán)重，局部碳化深度達(dá)到12mm，表明火災(zāi)對(duì)該區(qū)域混凝土碳化狀況影響較大；Ⅱb、Ⅱa 類損傷區(qū)域襯砌混凝土碳化程度均較輕，表明該區(qū)域其受火災(zāi)影響相對(duì)較小。

3.3 襯砌混凝土損傷層厚度判定

根據(jù)結(jié)構(gòu)的損傷情況和外觀質(zhì)量選取有代表性的部位，采用超聲波平測(cè)法對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行受高溫影響后的混凝土的表面損傷厚度檢測(cè)。依據(jù)火災(zāi)后混凝土脫落的位置、表面顏色、龜裂裂紋，并結(jié)合小錘錘擊時(shí)的聲音，確定損傷厚度檢測(cè)范圍，分別選擇Ⅲ類損傷區(qū)域、Ⅱb、Ⅱa襯砌混凝土測(cè)試其損傷層厚度。

以各測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值和相應(yīng)測(cè)距值繪制“時(shí)—距”坐標(biāo)圖，如圖2所示。

圖2 測(cè)點(diǎn)聲時(shí)值和測(cè)距坐標(biāo)圖

由圖2 可得到聲速改變所形成的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該轉(zhuǎn)折點(diǎn)前、后分別表示損傷和未損傷混凝土的距離與聲時(shí)相關(guān)直線。用回歸分析方法分別求出損傷、未損傷混凝土距離與聲時(shí)的回歸直線方程：

式中各符號(hào)含義詳見《超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS 21∶2000）第8 節(jié)，根據(jù)混凝土損傷厚度測(cè)試結(jié)果可知：在Ⅲ類損傷區(qū)混凝土損傷層普遍較厚，最大厚度約11.7cm，表明火災(zāi)對(duì)該區(qū)域襯砌結(jié)構(gòu)的整體性、安全性有較大影響；Ⅱb類損傷區(qū)域火災(zāi)損傷厚度約2.0cm，表明本次火災(zāi)對(duì)該區(qū)域襯砌結(jié)構(gòu)整體性有輕微影響；Ⅱa類損傷區(qū)域火災(zāi)損傷厚度為0.3cm，表明本次火災(zāi)對(duì)該區(qū)域襯砌結(jié)構(gòu)整體性幾乎沒有影響。本次檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)外觀檢查結(jié)果基本一致，表明測(cè)試結(jié)果合理。

3.4 襯砌混凝土剩余有效厚度判定

采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)火災(zāi)范圍內(nèi)二次襯砌混凝土的厚度及缺陷進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：對(duì)隧道拱頂、拱腰、邊墻5 條測(cè)線進(jìn)行檢測(cè)，并每間隔2m 將厚度實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，共計(jì)檢測(cè)625個(gè)點(diǎn)，合格601個(gè)點(diǎn)，合格率為96.2%。其中ZK1318+400～+507 段襯砌設(shè)計(jì)厚度35cm，實(shí)測(cè)平均厚度60.4cm，ZK1318+507～ZK1318+650設(shè)計(jì)厚度45cm，實(shí)測(cè)平均厚度59.0cm，本次檢測(cè)范圍內(nèi)二次襯砌混凝土實(shí)測(cè)厚度平均值均遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)厚度。

3.5 襯砌混凝土強(qiáng)度判定

混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用鉆芯法鉆取不同受損區(qū)域內(nèi)的二次襯砌混凝土，對(duì)不同深度范圍內(nèi)的襯砌混凝土分別做抗壓試驗(yàn)，以此檢測(cè)襯砌混凝土在受火災(zāi)影響后，不同深度范圍內(nèi)的抗壓強(qiáng)度值，判定隧道在火災(zāi)中的受損情況，為后期加固處治提供依據(jù)。通過(guò)對(duì)芯樣的加工打磨，有2 個(gè)芯樣由于加工等原因造成芯樣無(wú)法滿足試驗(yàn)要求，故未進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，其余10 個(gè)芯樣滿足試驗(yàn)要求，其試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)芯樣進(jìn)行抗壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（1）所進(jìn)行的10個(gè)二次襯砌混凝土芯樣抗壓試驗(yàn)中實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度；（2）不同深度范圍內(nèi)芯樣的抗壓強(qiáng)度存在一定差異，同一位置處表面混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度比內(nèi)部混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度普遍低5～10MPa。

該結(jié)果表明受火災(zāi)影響的區(qū)域襯砌表面混凝土抗壓強(qiáng)度較內(nèi)部混凝土有所降低，但其抗壓強(qiáng)度仍能滿足設(shè)計(jì)要求。

4 火災(zāi)對(duì)隧道的影響及技術(shù)狀況評(píng)定

綜合于家灣隧道的外觀檢測(cè)及相關(guān)實(shí)體檢測(cè)，判定火災(zāi)對(duì)隧道的主要影響如下：

（1）ZK1318+520～ZK318+560 里程范圍內(nèi)襯砌、路面及其他設(shè)施受火災(zāi)影響較大，結(jié)構(gòu)受到較大的損傷，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)整體、安全性有明顯的不利影響，應(yīng)盡快處置，確保隧道結(jié)構(gòu)安全及運(yùn)營(yíng)安全。

（2）ZK1318+506～ZK1318+520、ZK1318+560～ZK1318+570 里程范圍內(nèi)隧道結(jié)構(gòu)受火災(zāi)影響較小，結(jié)構(gòu)整體性、安全性未受到明顯弱化，應(yīng)采取提高耐久性和外觀修復(fù)的措施。

（3）ZK1318+460～ZK1318+506、ZK1318+570～ZK1318+595里程范圍內(nèi)隧道結(jié)構(gòu)僅受輕微影響，僅需進(jìn)行外觀的修復(fù)。

（4）其余段落未受到明顯影響，僅在襯砌及相關(guān)結(jié)構(gòu)表面覆蓋有大量灰塵，影響隧道美觀，需對(duì)隧道進(jìn)行整體的清洗、除塵。

綜合考慮隧道的火災(zāi)受損情況及隧道的技術(shù)狀況，該隧道ZK1318+520～ZK318+560 襯砌結(jié)構(gòu)材料明顯弱化，襯砌強(qiáng)度有相當(dāng)程度的降低，結(jié)構(gòu)功能物受到損傷，根據(jù)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTGH 12-2015）中表B-3的描述，該隧道襯砌結(jié)構(gòu)狀況值為3，同時(shí)依據(jù)該規(guī)范中4.5.4節(jié)第5條的規(guī)定，土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定時(shí)，當(dāng)洞口、洞門、襯砌、路面和吊頂及預(yù)埋件項(xiàng)目的評(píng)定狀況值到達(dá)3或者4時(shí)，對(duì)應(yīng)土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況直接評(píng)定為4類或5類，于家灣隧道左線土建結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況為4類，應(yīng)實(shí)行交通管制，并盡快實(shí)施病害處治。

5 結(jié)束語(yǔ)

雖然目前隧道在設(shè)計(jì)上充分考慮了隧道內(nèi)防火的要求，并采取了設(shè)置消防水箱、消火栓等措施，但對(duì)于較大的火勢(shì)來(lái)說(shuō)，往往不能有效阻斷火勢(shì)的蔓延，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)及行人行車安全造成極大的隱患。

因此隧道火災(zāi)后開展相關(guān)檢測(cè)十分必要，在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)綜合考慮各受檢構(gòu)件結(jié)構(gòu)受損程度各參數(shù)間的相互關(guān)系，確保隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、客觀性、可靠性，并對(duì)后期的維修加固處置提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本次于家灣隧道受火災(zāi)損傷后，各檢測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)互相印證，無(wú)損檢測(cè)與鉆芯檢測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合，現(xiàn)場(chǎng)外觀病害表現(xiàn)與相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)也十分吻合，在各檢測(cè)數(shù)據(jù)的強(qiáng)力支持下，可以客觀準(zhǔn)確地評(píng)定隧道的受損情況，評(píng)定其技術(shù)狀況，并驗(yàn)算其結(jié)構(gòu)承載力。