隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)災(zāi)后損傷檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法研究

零芳菲

摘要：現(xiàn)階段，針對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)后損傷的檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法，往往集中在對(duì)某一方面進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，而缺少綜合的、系統(tǒng)的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法。文章依托廣西大端隧道火災(zāi)災(zāi)后檢測(cè)項(xiàng)目，結(jié)合采用外觀檢查、回彈檢測(cè)、超聲波檢測(cè)以及地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)等方法，對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行綜合檢測(cè)與評(píng)價(jià)。相關(guān)檢測(cè)方法可為今后公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)災(zāi)后安全穩(wěn)定性檢測(cè)與評(píng)價(jià)提供參考.

關(guān)鍵詞：隧道火災(zāi);襯砌結(jié)構(gòu)損傷;檢測(cè);評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：U456 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.040

文章編號(hào)：1673-4874（2019）09-0141-05

0引言

火災(zāi)在公路隧道中時(shí)有發(fā)生，盡管發(fā)生概率不高，但一旦發(fā)生會(huì)危及人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)安全，也會(huì)對(duì)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)造成一定程度的損傷.及時(shí)對(duì)隧道襯砌火災(zāi)災(zāi)后的損傷狀況進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)，并對(duì)其損傷狀況作出合理的判斷，便于針對(duì)性地提出維修范圍與加固方案，是保證公路隧道安全與運(yùn)營(yíng)的重要措施。近年來(lái)，針對(duì)公路隧道的襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)災(zāi)后損傷檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法研究也越來(lái)越多。但是，以往的研究多是采用單一的方法對(duì)火災(zāi)災(zāi)后襯砌結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)，缺少對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)。鑒于此，本文依托具體工程項(xiàng)目，采用外觀檢查、回彈檢測(cè)、超聲波檢測(cè)以及地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)等多種方法相結(jié)合，對(duì)火災(zāi)災(zāi)后襯砌結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行綜合檢測(cè)和評(píng)價(jià)，以期為類(lèi)似檢測(cè)工程提供參考。

1工程概況

2017-10-06，桂柳高速公路大端隧道左洞K1195+185處發(fā)生貨車(chē)自燃事故，火災(zāi)影響范圍為K1195+175-K1195+195，襯砌主要受損范圍為K1195+183-K1195+189左側(cè)邊墻和拱腰部位。大端隧道未設(shè)置防火涂層，邊墻兩側(cè)貼有裝飾瓷磚。

2檢測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

目前較為規(guī)范、系統(tǒng)的隧道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定方法是鐵科院、北方交大等單位實(shí)施的鐵道部重點(diǎn)項(xiàng)目“隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定和修復(fù)加固措施”報(bào)告中的評(píng)價(jià)方法。本文參考此評(píng)價(jià)方法，對(duì)大端隧道火災(zāi)后襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合檢測(cè)和評(píng)價(jià)。

2.1外觀檢查結(jié)果

K1195+184-186處，左側(cè)邊墻瓷磚大范圍剝落，未脫落瓷磚呈空鼓狀態(tài)，襯砌表面砂漿層硬化;左側(cè)拱腰至拱頂范圍呈火燒后米白色，并夾雜有紅色斑點(diǎn)，且外表酥松，酥松層厚度約18mm;左側(cè)路面出現(xiàn)大量燒傷坑洞，共有17個(gè)，其中最大0.4m×0.3m，深度約40mm;K1195+184-186處，右側(cè)拱腰至拱頂范圍呈煙熏黑色，未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫，右側(cè)邊墻未熏黑;K1195+175-184和K1195+186-195處，兩側(cè)拱腰至拱頂范圍呈煙熏黑色，未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫，兩側(cè)邊墻未熏黑。詳細(xì)的外觀檢查結(jié)果如表1所示。

2.2 回彈檢測(cè)結(jié)果

本文根據(jù)火災(zāi)外觀檢查結(jié)果，確定火災(zāi)影響范圍為K1125+175-K1195+195，沿隧道縱向間隔2排為一個(gè)構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件布置10個(gè)測(cè)區(qū)，具體如圖1所示。

依次對(duì)構(gòu)件1-4的各測(cè)區(qū)進(jìn)行回彈值檢測(cè)，得到混凝土回彈值在36.56-43.80之間，換算強(qiáng)度在25.24-43.21MPa之間，構(gòu)件1-4的推定現(xiàn)齡期襯砌混凝土強(qiáng)度依次為29.32MPa、24.91MPa、29.49MPa、27.26MPa。隧道各構(gòu)件的現(xiàn)齡期襯砌混凝土強(qiáng)度推定值大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度（20#混凝土），混凝土強(qiáng)度狀況良好。以距離火災(zāi)事故點(diǎn)較遠(yuǎn)，影響較小的K1195+200-K1195+202左拱腰強(qiáng)度（強(qiáng)度推定值30MPa）作為該隧道襯砌混凝土初始強(qiáng)度，計(jì)算得到火災(zāi)區(qū)構(gòu)件1-4強(qiáng)度損失比依次為0.977、0.830、0.983、0.909。

2.3超聲波檢測(cè)結(jié)果

本次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，隧道結(jié)構(gòu)受損的主要部位發(fā)生在下行線左側(cè)，故本次檢測(cè)主要針對(duì)左側(cè)邊墻、拱腰和拱頂附近進(jìn)行檢測(cè)。選取火災(zāi)受損嚴(yán)重區(qū)段進(jìn)行超聲波檢測(cè)，通過(guò)回彈檢測(cè)可知，隧道襯砌強(qiáng)度降低主要集中在K1195+184-K1195+186段，且降低幅度不大，所以本次超聲檢測(cè)測(cè)區(qū)布置在K1195+185位置左側(cè)邊墻和拱腰。具體測(cè)區(qū)布置如圖2所示。

超聲檢測(cè)結(jié)果如圖3-4所示。通過(guò)分析可知，K1195+185處左側(cè)邊墻損傷層波速為4079.6m/s，新鮮混凝土波速為4852.0m/s，聲速比為0.84，混凝工損傷層厚度為16.31mm;K1195+185處左側(cè)拱腰損傷層波速為3193.8m/s，新鮮混凝土波速為4731.1m/s，聲速比為0.68，混凝土損傷層厚度為35.71mm。

對(duì)兩測(cè)區(qū)進(jìn)行鉆孔，通過(guò)鉆孔可知，邊墻砂漿層剝落7mm，襯砌損傷層深度為12mm，與超聲檢測(cè)結(jié)果16.31mm接近;拱腰酥松層深度6mm，鑿孔得知損傷深度約32mm，與超聲檢測(cè)結(jié)果35.71mm接近。超聲檢測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

2.4地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果

隧道襯砌雷達(dá)檢測(cè)測(cè)線布置如圖5所示.

通過(guò)對(duì)火損區(qū)左邊墻、左拱腰測(cè)線的地質(zhì)雷達(dá)圖像進(jìn)行處理、分析，未發(fā)現(xiàn)襯砌背后存在脫空現(xiàn)象，如圖6所示。

2.5隧道火災(zāi)損傷評(píng)價(jià)

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果，對(duì)隧道火災(zāi)受損情況進(jìn)行分區(qū)域評(píng)價(jià)，詳細(xì)區(qū)域布置如圖7所示。

2.5.1火災(zāi)溫度推算

2.5.1.1 聲速比推算

結(jié)合超聲檢測(cè)結(jié)果，推算各火損區(qū)的溫度如表3所示.由表3結(jié)果可知，火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的隧道左邊墻到左拱腰范圍的溫度在262.2℃-465.4℃之間。

2.5.1.2 強(qiáng)度推算

依據(jù)《隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定和修復(fù)加固措施》中混凝土強(qiáng)度損傷比與受火溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合回彈檢測(cè)結(jié)果，推定火損區(qū)的火災(zāi)溫度分布如表4所示。

2.5.1.3 外觀推算

依據(jù)《隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定和修復(fù)加固措施》中關(guān)于火災(zāi)后襯砌表面特征與受火溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合外觀檢測(cè)結(jié)果，推定火損區(qū)的火災(zāi)溫度分布如表5所示。

2.5.1.4 綜合推定

通過(guò)超聲波聲速比、混凝土強(qiáng)度損失比及災(zāi)后混凝工表面特征確定的火災(zāi)溫度，綜合推定火損區(qū)的火災(zāi)溫度如表6所示。

2.5.2 損傷等級(jí)判定

結(jié)合《隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定和修復(fù)加固措施》中損傷等級(jí)評(píng)定的相關(guān)要素和本次檢查結(jié)果，對(duì)該隧道火損段損傷等級(jí)判定為輕微損傷（I級(jí)）和中度損傷（Ⅱ級(jí)），具體如表7所示。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)大端隧道火災(zāi)災(zāi)后檢測(cè)可知，鐵道部《隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定和修復(fù)加固措施》報(bào)告中的評(píng)價(jià)方法能較好地應(yīng)用于公路隧道中。建議針對(duì)公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)災(zāi)后檢測(cè)和評(píng)價(jià)，應(yīng)結(jié)合外觀檢測(cè)、回彈檢測(cè)、超聲檢測(cè)和地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)等四個(gè)方面進(jìn)行綜合檢測(cè)和評(píng)定。