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公路隧道灾后技术状况检测及评价

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摘要:基于某高速公路隧道灾后实际情况与事故描述,采用激光断面仪、超声回弹仪、地质雷达等仪器设备,对灾后隧道洞门、洞口、检修道、内壁结构、断面、衬砌强度、衬砌厚度、路面等进行结构安全性检测,并对灾后隧道的技术状况作出评定。结果表明:受火灾与爆炸影响较大的区域衬砌遭到严重破坏出现变形与侵限,混凝土受损严重,强度明显不足;过火严重段防火层主要沿隧道施工缝呈环状脱落,防火层已基本丧失防火功能;隧道路面产生的裂缝较为密集,损坏情况严重。

关键词:公路隧道;灾后检测;灾后技术状况评定

0引言

隧道事故后结构安全性检测与技术状况评定对找出事故发生原因、了解隧道各部位受损情况、判断结构技术状况、为后续事故处理工作提供依据均有重要作用和意义。

1隧道基本情况

某高速公路隧道发生特别重大道路交通危化品燃爆事故,造成隧道内1500多吨煤炭燃烧,并引发液态天然气车辆爆炸,大火持续燃烧,对隧道主体结构安全性造成了较大影响。某高速公路隧道全长786.875m,其中:691.194m位于直线上,95.681m位于R=835m、Lh=160m、i=3%的左转缓和曲线内,洞内纵坡为2.2%。隧道建筑限界宽9.75m,采用半径5.29m、净宽10.58m、净高6.9m的单心圆曲墙式断面,隧道围岩地质属二、三、四类,衬砌材料为素混凝土与钢筋混凝土,路面铺装为4cm+6cm改性沥青混凝土。

2隧道灾后检测

根据《公路隧道养护技术规范》(JTGH12-2003)专项检测的要求,结合灾后隧道具体情况,本次检测采用激光断面仪、超声回弹仪、地质雷达等仪器设备,对灾后隧道洞门、洞口、检修道、内壁结构、断面、衬砌强度、衬砌厚度、路面等进行结构安全性检测。

2.1洞门与洞口

进口采用削竹式洞门,出口采用端墙式洞门,进口洞门右侧边墙的瓷砖发生脱落,其他部位无明显损坏,无大裂缝。出口洞门由于火烧变黑,顶部出现断裂和脱落,墙面出现裂缝。边仰坡未见塌落与滑坡。顶部植被烧毁,无可见裂缝,截水沟等结构完好。

2.2表观检测

隧道灾后内壁主要出现以下病害:防火层变色或脱落、衬砌开裂或剥离脱落。防火层变色是指由于火烧防火层的原色出现显著变化,而脱落是指直接剥离脱离。防火层呈浅蓝色、烟灰色,该区段防火层主要沿隧道施工缝呈环状脱落,初步判断防火层已基本丧失防火功能。通过检查发现,检修道的盖板出现较大缺损,墙身开裂;此外,有一段,火烧后盖板锤击会留下印迹,甚至粉碎,多处墙身由于火烧已彻底损毁。

2.3隧道断面

按50m间距对断面进行测量,测量结果如图2所示。通过对标准断面与检测结果的对比发现:(1)受火灾与爆炸影响较小的区域,断面未出现变形与侵限;(2)受火灾与爆炸影响较大的区域,有两段断面变形较大,说明衬砌遭到严重破坏。

2.4衬砌强度

(1)未过火段无论是回弹强度推定值、超声回弹强度推定值,还是钻芯试件强度,均大于设计强度25MPa。回弹强度推定值、超声回弹强度推定值数据吻合良好,且与钻芯测试强度基本一致,说明该段隧道在火灾后强度方面基本没有损失,衬砌混凝土强度满足设计强度要求。

(2)火灾严重段钻芯检测14个试样,强度均小于设计强度25MPa,平均强度14.1MPa,最大强度23.1MPa,最小强度8.0MPa,说明该段受爆炸与火灾影响,衬砌混凝土受损严重,强度明显不足,需进行加固处置。

(3)火灾轻微段回弹强度推定值、超声回弹强度推定值有着较大的差异,回弹法共检测49个测区,其中24个测区大于设计强度,平均强度23.8MPa;超声回弹法共检测49个测区,仅1个测区大于设计强度,平均强度7.2MPa。

2.5衬砌厚度与缺陷

检测时所用地质雷达工作原理与组成如图3所示,衬砌厚度数据处理流程如图4所示。共780个测点,合格的有699个,合格率为89.6%。根据相关检测规程规定,衬砌厚度检测合格率为90%时合格。实测合格率比规范要求合格率小0.04%,由严重受损段衬砌厚度减小导致;其他影响较轻段的衬砌厚度可满足要求。

2.6隧道路面

检测重点是检查是否有裂缝及较大的裂损。通过现场巡视检查发现,一些区段由于受到事故及救援等因素的影响,路面出现裂缝,破损情况严重。根据取芯结果,路面的面层与基层均可得到完整的芯样,表观无损坏,且沥青层未见剥落与松散,颜色保持正常,基层混凝土的弯拉强度检测结果为5.5MPa以上。

3隧道灾后技术状况评定

3.1洞口

根据以上检测结果,结合相关技术规范,本隧道进洞口灾后技术状况评定结果为B,出洞口灾后技术状况评定结果为A。

3.2洞身

隧道损伤较为严重的区段长度为381m。该段有24处衬砌直接剥落,深度在5~50cm范围内,其中,衬砌剥离长度最大为51m,大面积混凝土裂损;在此区段没有发生剥落处,衬砌的表面大多变为黄色或灰白色,同时分布大量裂纹,受灾情况也较为严重。通过强度验证,此段混凝土强度大幅下降。隧道损伤情况中等的区段长度为130m。该段1处衬砌直接剥落,深度为10cm左右;衬砌的表面存在微裂缝,颜色以棕色或粉红色为主,龟裂现象较为严重。通过强度验证,此段混凝土强度下降并不明显,承载力损失不大。隧道损伤情况最轻的区段长度为275.875m。该段防火层受到严重破坏,触碰后直接脱落;无衬砌剥落现象,但表面有少量裂缝。通过强度验证,此段混凝土有较高的强度,承载力受火灾的影响很小。

3.3路面

隧道路面因同时受到火灾爆炸和灾后救援两方面因素的影响,其面层产生的裂缝较为密集,损坏情况严重。但取芯试验结果表明:基层颜色完全正常,且强度很高,并未受到火灾和爆炸的影响。基于此,根据路面检测结果和相关技术规范,对本隧道路面灾后技术状况评定为A类。

3.4检修道

检修道部分盖板被损坏,且边沿沟槽被烧毁,墙身损坏严重。根据检修道检测结果与相关技术规范,对本隧道检修道灾后技术状况评定为A类。

4结语

通过对某高速灾后隧道事故后,结构安全性的检测与评定,得出以下结论:(1)本隧道进洞口灾后技术状况评定结果为B,出洞口灾后技术状况评定结果为A;(2)隧道衬砌受火灾与爆炸影响程度不同,可分为严重、中等、轻微三段。严重损坏段多处衬砌剥落,未剥落处也出现大量裂缝,混凝土强度大幅下降。中等损伤段1处衬砌剥落,未剥落处出现少量裂缝,混凝土强度下降不明显。轻微损伤段无衬砌剥落,但防火层严重损坏,混凝土强度较高;(3)隧道路面灾后技术状况评定为A类;(4)隧道检修道灾后技术状况评定为A类。

参考文献:

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[2]曹民,林志,陈思,等.公路隧道技术状况评定方法研究[J].华东公路,2017(3):31-35.

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[4]张士兵,王心刚,宋占辉.运营隧道衬砌结构火灾损伤技术状况检测与评价[J].公路交通科技(应用技术版),2013(7):50-54.

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作者:胡晋川 单位:山西省交通规划勘察设计院

公路隧道灾后技术状况检测及评价责任编辑:张雨    阅读:人次