隧道失火后的結構檢測與處治研究

張 龍（重慶交通大學 土木建筑學院,重慶 400074）

隧道失火后的結構檢測與處治研究

張 龍
（重慶交通大學 土木建筑學院,重慶 400074）

結合摩天嶺隧道失火后的快速檢測方法及內容，介紹了各項檢測內容的原理及檢測結果，并對這些結果做出有效分析，提出針對受損混凝土結構的處治意見，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，運營期間隧道內車流密度大、車速快，一旦發生事故產生起火，由于隧道空間相對封閉、通風條件較差，就會導致火勢迅速蔓延，這種高溫條件下勢必對隧道襯砌結構產生不同程度的破壞,從而嚴重威脅著日后的運營使用安全關于失火隧道的質量檢測尚無較明確的規范和方法，在此本文結合摩天嶺隧道失火的檢測方法，及時對襯砌結構的損傷狀況做出合理判定，為類似火災隧道快速檢測提供借鑒。

1 隧道火災情況

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ZK1329+800處發生自燃，由于塑料制品極易燃燒，火勢逐漸變大并且快速蔓延，引發隧道行車中斷，大火于1小時后被撲滅。此次事故由于發生在隧道中段，加之隧道較為偏遠，從發生火災到撲滅持續時間較長，導致隧道ZK1329+ 800附近約40m范圍內照明燈具、電力通訊電纜、等設備全部損毀，拱頂和邊墻混凝土出現不同程度的脫落現象，隧道內起火點前后100m范圍拱頂及邊墻有不同程度燒損。

發生火災前后的隧道情況如圖1 和圖2。

2 失火隧道檢測內容和方法

為了弄清楚火災中隧道襯砌結構的受損位置及受損情況，火災發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，盡快了解災后隧道的安全狀況。在此檢測評估的重點是襯砌結構，兼顧路面受損情況。了解襯砌結構損傷的范圍大小及損傷程度，依據襯砌材料的物理力學性能及火損后有效厚度對隧道受損前后的結構受力狀態進行計算分析，評估隧道的受力安全穩定性。

2.1 隧道外觀檢測

通過目視查看襯砌結構受損長度及范圍，量測混凝土剝落最大厚度，根據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，查看洞內排水設施是否通暢，襯砌有無滲漏水。

2.2 襯砌強度檢測

2.2.1 回彈法檢測

通過對損傷范圍內襯砌回彈強度的測定，可了解結構災后的強度大小是否滿足設計要求。針對隧道襯砌結構受損范圍強弱選取受災較為嚴重的區域ZK1329+770-ZK1329+820之間的檢測區，斷面沿隧道縱向每5m一個測區，每個測區取拱頂測區、兩側邊墻起拱線測區，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用, 因此也常常被采用檢測災后混凝土的強度[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規程明確指出該方法并不適用測定火災混凝土的強度大小[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

對受災隧道二襯表面，采用斷面儀沿斷面縱向根據受損情況檢測斷面疏密結合，對嚴重區域適當加密,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構二襯局部剝落厚度以及二襯凈空，為隧道災后處置提供參考依據。

2.4 災后隧道二襯厚度檢測

本次檢測所使用的SIR-20型地質雷和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為發射天線與接收天線距離，V為波速。根據測得的雷達波行走時間可求出反射物距離探點距離Z，通過介質中的波速確定探測面的物質屬性。檢測中選取受損段100m范圍（ZK1329+730-ZK1329+830）內質量進行檢測，并判斷受損段二襯的厚度。地質雷達測線布置如圖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 隧道檢測結果

（1）通過隧道外觀檢測得出：隧道主要受損區域為ZK1329+770-ZK1329+820段共50m的范圍，該范圍內拱頂和邊墻均有不同程度的襯砌剝落現象，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象；通過手錘打擊鋼釘鉆入受損混凝土發現，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范圍內共檢測10 個測區，兩個測區之間間隔5m。回彈法和超聲波法實測數據分析得出測區的二襯混凝土強度都滿足設計要求。

（3）斷面儀數據分析結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 處置及養護意見

由襯砌結構的各項檢測結果可以得出：襯砌火損導致隧道結構影響整體不大，襯砌火損除ZK1329+800處剝落較大外，其余部位剝落量都較小，且結構災后測區強度均滿足設計要求。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通車提出以下建議處置措施：

（1）對受損襯砌結構進行鑿毛處理，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構的強度值，要求其強度值不應小于結構設計的強度值。

（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，噴射厚度根據火損厚度確定。

（3）針對剝落量較大的ZK1329+800處在滿足根據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處理，及時更換火災中燒毀的通信、照明等輔助設施。

（5）損傷段落襯砌結構處置加固后，應加強該段落的定期檢測和巡視，并應依據公路隧道養護技術規范JTG H12-2003的有關要求進行養護。

5 結論

高速公路由于車流量較大，途中隧道發生火災后的當務之急是針對受災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交通。通過具體隧道失火后的結構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.隧道火災后結構物快速檢測評估及處治設計分析[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].土木工程學報，2002(05).

[3]張輝.混凝土結構火災損傷檢測技術研究[J].火災科學,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].地下空間與工程學報,2007(50).

[5]張輝.混凝土結構火災損傷檢測技術研究[J].火災科學,2005(03).

張龍（1990-），男，湖北鐘祥人，碩士，隧道及地下工程。