隧道失火后的结构检测与处治研究

张 龙（重庆交通大学 土木建筑学院,重庆 400074）

隧道失火后的结构检测与处治研究

张 龙
（重庆交通大学 土木建筑学院,重庆 400074）

结合摩天岭隧道失火后的快速检测方法及内容，介绍了各项检测内容的原理及检测结果，并对这些结果做出有效分析，提出针对受损混凝土结构的处治意见，为今后失火隧道快速检测与处治提供借鉴。

隧道失火；检测与评价；处治

0 引言

公路隧道是细长比很大的狭长通道，运营期间隧道内车流密度大、车速快，一旦发生事故产生起火，由于隧道空间相对封闭、通风条件较差，就会导致火势迅速蔓延，这种高温条件下势必对隧道衬砌结构产生不同程度的破坏,从而严重威胁着日后的运营使用安全关于失火隧道的质量检测尚无较明确的规范和方法，在此本文结合摩天岭隧道失火的检测方法，及时对衬砌结构的损伤状况做出合理判定，为类似火灾隧道快速检测提供借鉴。

1 隧道火灾情况

2015年1月9日14时，一装满塑料管的大货车行至重庆奉巫路摩天岭隧道内ZK1329+800处发生自燃，由于塑料制品极易燃烧，火势逐渐变大并且快速蔓延，引发隧道行车中断，大火于1小时后被扑灭。此次事故由于发生在隧道中段，加之隧道较为偏远，从发生火灾到扑灭持续时间较长，导致隧道ZK1329+ 800附近约40m范围内照明灯具、电力通讯电缆、等设备全部损毁，拱顶和边墙混凝土出现不同程度的脱落现象，隧道内起火点前后100m范围拱顶及边墙有不同程度烧损。

发生火灾前后的隧道情况如图1 和图2。

2 失火隧道检测内容和方法

为了弄清楚火灾中隧道衬砌结构的受损位置及受损情况，火灾发生后第一时间对火损路段的隧道衬砌受损情况进行全面检测，尽快了解灾后隧道的安全状况。在此检测评估的重点是衬砌结构，兼顾路面受损情况。了解衬砌结构损伤的范围大小及损伤程度，依据衬砌材料的物理力学性能及火损后有效厚度对隧道受损前后的结构受力状态进行计算分析，评估隧道的受力安全稳定性。

2.1 隧道外观检测

通过目视查看衬砌结构受损长度及范围，量测混凝土剥落最大厚度，根据路面剥落残渣估测剥落总量；利用手锤敲击受损部位混凝土，判断其表面的酥化深度；查看烧伤部位衬砌混凝土在高温情况下的灼烧颜色变化；查看隧道衬砌有无开裂情况；检查路面的破坏情况，查看洞内排水设施是否通畅，衬砌有无渗漏水。

2.2 衬砌强度检测

2.2.1 回弹法检测

通过对损伤范围内衬砌回弹强度的测定，可了解结构灾后的强度大小是否满足设计要求。针对隧道衬砌结构受损范围强弱选取受灾较为严重的区域ZK1329+770-ZK1329+820之间的检测区，断面沿隧道纵向每5m一个测区，每个测区取拱顶测区、两侧边墙起拱线测区，如下图3。

2.2.2 超声波检测

超声波法在无损检测中有较广泛的应用, 因此也常常被采用检测灾后混凝土的强度[1]。超声波仪通过超声波在混凝土中的声速大小及推定公式得出混凝土的强度值。

超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程明确指出该方法并不适用测定火灾混凝土的强度大小[2]、损伤层深度[3]及受火温度[4-5]等，但目前对于火灾混凝土的强度检测还没有较好的方法，在此超声回弹综合法只是作为受损混凝土强度的一个参考评价值。

2.3 失火隧道净空断面检测

对受灾隧道二衬表面，采用断面仪沿断面纵向根据受损情况检测断面疏密结合，对严重区域适当加密,每隔1m一个断面对其检测，如下图4。该项检测在于确定失火受损结构二衬局部剥落厚度以及二衬净空，为隧道灾后处置提供参考依据。

2.4 灾后隧道二衬厚度检测

本次检测所使用的SIR-20型地质雷和400MHz天线，探地雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体。由公式

其中Z为反射物深度，x为发射天线与接收天线距离，V为波速。根据测得的雷达波行走时间可求出反射物距离探点距离Z，通过介质中的波速确定探测面的物质属性。检测中选取受损段100m范围（ZK1329+730-ZK1329+830）内质量进行检测，并判断受损段二衬的厚度。地质雷达测线布置如图5所示，测线布置自左向右依次编号为1～5号（面向桩号增大方向定位）。

3 隧道检测结果

（1）通过隧道外观检测得出：隧道主要受损区域为ZK1329+770-ZK1329+820段共50m的范围，该范围内拱顶和边墙均有不同程度的衬砌剥落现象，拱顶部分由ZK1329+820向ZK1329+770烧损范围逐渐减小方向成倒锥形，边墙部分在ZK1329+800的货车失火点右边墙剥落较为严重，其他部位局部小范围剥落，同时受损范围并未有衬砌的开裂现象；通过手锤打击钢钉钻入受损混凝土发现，除受损表面酥软部分，钢钉钻入较为困难；路面有损坏，局部出现沥青的焦化，路面毛糙。

（2）此次利用回弹综合法检测二衬混凝土强度，在ZK1329+770-ZK1329+820范围内共检测10 个测区，两个测区之间间隔5m。回弹法和超声波法实测数据分析得出测区的二衬混凝土强度都满足设计要求。

（3）断面仪数据分析结果显示最大剥落值在ZK1329+800附近处的拱顶为5cm，其边墙损伤较小但ZK1329+800处的左边墙剥落厚度不大。

4 处置及养护意见

由衬砌结构的各项检测结果可以得出：衬砌火损导致隧道结构影响整体不大，衬砌火损除ZK1329+800处剥落较大外，其余部位剥落量都较小，且结构灾后测区强度均满足设计要求。由于该隧道地处高速路段，车辆通行量较大，在保证隧道安全的情况下为尽快实现通车提出以下建议处置措施：

（1）对受损衬砌结构进行凿毛处理，确保表层的损伤酥化混凝土清除干净，然后测定凿毛处理的衬砌结构的强度值，要求其强度值不应小于结构设计的强度值。

（2）针对凿毛处理的受损部位分层喷射混凝土，要求喷射混凝土表面平整，喷射厚度根据火损厚度确定。

（3）针对剥落量较大的ZK1329+800处在满足根据二衬净空要求的前提下可以做加固处理确保二衬的承载力。

（4）对于路面损坏处做修复处理，及时更换火灾中烧毁的通信、照明等辅助设施。

（5）损伤段落衬砌结构处置加固后，应加强该段落的定期检测和巡视，并应依据公路隧道养护技术规范JTG H12-2003的有关要求进行养护。

5 结论

高速公路由于车流量较大，途中隧道发生火灾后的当务之急是针对受灾隧道做全面的检测和安全评估，在保证安全的情况下尽快的恢复交通。通过具体隧道失火后的结构检测方法及处理措施介绍，为今后类似隧道事故的快速检测处治提供了参考。

[1]李清.隧道火灾后结构物快速检测评估及处治设计分析[J].广东公路交通,2012(03).

[2]阎继红,林志伸,胡云昌.高温作用后混凝土抗压强度的试验研究[J].土木工程学报，2002(05).

[3]张辉.混凝土结构火灾损伤检测技术研究[J].火灾科学,2005(03).

[4]姚坚,朱合华,闫治国,强健. 隧道衬砌受火温度的评估方法试验研究[J].地下空间与工程学报,2007(50).

[5]张辉.混凝土结构火灾损伤检测技术研究[J].火灾科学,2005(03).

张龙（1990-），男，湖北钟祥人，硕士，隧道及地下工程。