隧道襯砌結構火災災后損傷檢測與評價方法研究

零芳菲

摘要：現階段，針對隧道襯砌結構火災后損傷的檢測和評價方法，往往集中在對某一方面進行檢測評價，而缺少綜合的、系統的檢測評價方法。文章依托廣西大端隧道火災災后檢測項目，結合采用外觀檢查、回彈檢測、超聲波檢測以及地質雷達檢測等方法，對襯砌結構損傷進行綜合檢測與評價。相關檢測方法可為今后公路隧道襯砌結構災后安全穩定性檢測與評價提供參考.

關鍵詞：隧道火災;襯砌結構損傷;檢測;評價

中圖分類號：U456 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.040

文章編號：1673-4874（2019）09-0141-05

0引言

火災在公路隧道中時有發生，盡管發生概率不高，但一旦發生會危及人民群眾生命、財產安全，也會對隧道支護結構造成一定程度的損傷.及時對隧道襯砌火災災后的損傷狀況進行檢測與評價，并對其損傷狀況作出合理的判斷，便于針對性地提出維修范圍與加固方案，是保證公路隧道安全與運營的重要措施。近年來，針對公路隧道的襯砌結構火災災后損傷檢測與評價方法研究也越來越多。但是，以往的研究多是采用單一的方法對火災災后襯砌結構損傷進行檢測與評價，缺少對其進行綜合評價的檢測方法與評價。鑒于此，本文依托具體工程項目，采用外觀檢查、回彈檢測、超聲波檢測以及地質雷達檢測等多種方法相結合，對火災災后襯砌結構的損傷進行綜合檢測和評價，以期為類似檢測工程提供參考。

1工程概況

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

2檢測結果及評價

目前較為規范、系統的隧道混凝土襯砌結構火災損傷評定方法是鐵科院、北方交大等單位實施的鐵道部重點項目“隧道襯砌結構火災損傷評定和修復加固措施”報告中的評價方法。本文參考此評價方法，對大端隧道火災后襯砌結構進行綜合檢測和評價。

2.1外觀檢查結果

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

2.2 回彈檢測結果

本文根據火災外觀檢查結果，確定火災影響范圍為K1125+175-K1195+195，沿隧道縱向間隔2排為一個構件，每個構件布置10個測區，具體如圖1所示。

依次對構件1-4的各測區進行回彈值檢測，得到混凝土回彈值在36.56-43.80之間，換算強度在25.24-43.21MPa之間，構件1-4的推定現齡期襯砌混凝土強度依次為29.32MPa、24.91MPa、29.49MPa、27.26MPa。隧道各構件的現齡期襯砌混凝土強度推定值大于設計強度（20#混凝土），混凝土強度狀況良好。以距離火災事故點較遠，影響較小的K1195+200-K1195+202左拱腰強度（強度推定值30MPa）作為該隧道襯砌混凝土初始強度，計算得到火災區構件1-4強度損失比依次為0.977、0.830、0.983、0.909。

2.3超聲波檢測結果

本次檢測發現，隧道結構受損的主要部位發生在下行線左側，故本次檢測主要針對左側邊墻、拱腰和拱頂附近進行檢測。選取火災受損嚴重區段進行超聲波檢測，通過回彈檢測可知，隧道襯砌強度降低主要集中在K1195+184-K1195+186段，且降低幅度不大，所以本次超聲檢測測區布置在K1195+185位置左側邊墻和拱腰。具體測區布置如圖2所示。

超聲檢測結果如圖3-4所示。通過分析可知，K1195+185處左側邊墻損傷層波速為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。

對兩測區進行鉆孔，通過鉆孔可知，邊墻砂漿層剝落7mm，襯砌損傷層深度為12mm，與超聲檢測結果16.31mm接近;拱腰酥松層深度6mm，鑿孔得知損傷深度約32mm，與超聲檢測結果35.71mm接近。超聲檢測結果匯總如表2所示。

2.4地質雷達檢測結果

隧道襯砌雷達檢測測線布置如圖5所示.

通過對火損區左邊墻、左拱腰測線的地質雷達圖像進行處理、分析，未發現襯砌背后存在脫空現象，如圖6所示。

2.5隧道火災損傷評價

根據上述檢測結果，對隧道火災受損情況進行分區域評價，詳細區域布置如圖7所示。

2.5.1火災溫度推算

2.5.1.1 聲速比推算

結合超聲檢測結果，推算各火損區的溫度如表3所示.由表3結果可知，火災發生點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 強度推算

依據《隧道襯砌結構火災損傷評定和修復加固措施》中混凝土強度損傷比與受火溫度的對應關系，結合回彈檢測結果，推定火損區的火災溫度分布如表4所示。

2.5.1.3 外觀推算

依據《隧道襯砌結構火災損傷評定和修復加固措施》中關于火災后襯砌表面特征與受火溫度的對應關系，結合外觀檢測結果，推定火損區的火災溫度分布如表5所示。

2.5.1.4 綜合推定

通過超聲波聲速比、混凝土強度損失比及災后混凝工表面特征確定的火災溫度，綜合推定火損區的火災溫度如表6所示。

2.5.2 損傷等級判定

結合《隧道襯砌結構火災損傷評定和修復加固措施》中損傷等級評定的相關要素和本次檢查結果，對該隧道火損段損傷等級判定為輕微損傷（I級）和中度損傷（Ⅱ級），具體如表7所示。

3 結語

通過大端隧道火災災后檢測可知，鐵道部《隧道襯砌結構火災損傷評定和修復加固措施》報告中的評價方法能較好地應用于公路隧道中。建議針對公路隧道襯砌結構火災災后檢測和評價，應結合外觀檢測、回彈檢測、超聲檢測和地質雷達檢測等四個方面進行綜合檢測和評定。