运营公路隧道安全评估

运营公路隧道安全评估运营公路隧道安全评估 1 引引 言言 随着我国公路交通建设规模的日益扩大 公路隧道 特别 是长大隧道 的建设与科研都取得了长足的进步与发展 目前 我国已经成为世界上隧道工程数量最多 条件最复杂 技术发 展最快的国家 据不完全统计 1979 年我国公路隧道 374 座 通车里程仅为 52 km 而 2004 年底 我国公路隧道已经达到 2 500 座 通车里程 1 200 km 这些隧道经历了不同的时期 并 且在不同的地质情况下 不同的技术水平条件下修建 大部分 隧道已经步入 中老年 出现不同程度的隧道拱顶开裂 边墙 开裂 拱顶空洞 衬砌损坏 隧道渗漏水 隧道冻害 围岩大 变形 衬砌厚度薄 混凝土强度低 隧道内空气污染等病害 其 健康隐患 对隧道的正常运营构成了一定威胁 因此 公路 隧道的健康问题变得日益突出 我国目前 20 一 30 的公路隧 道处于病害发育的亚健康状态 对现役运营公路隧道进行健康 诊断和安全评估显得尤为重要 2 工程概况工程概况 2 1 技术标准 某公路隧道为直线双洞四车道单向行车隧道 上 下行线 长 2 1 210 m 纵坡 0 4 横坡 1 5 上行线净宽为 8 5 103 1 47 m 下行线净宽为 8 5 2 45 1 35 m 净 高 5 0 m 上 下行隧道中线间距为 35 m 设计行车速度为 60 km h 设计荷载 为汽车一 20 挂一 100 设计交通量为 2 000 辆 h 卫生 标准 正常交通时 co 含量为 100 ppm 交通堵塞时 co 含量为 250 ppm 烟雾浓度为 48 隧道通风方式为斜井排出式半横 向通风 2 2 工程地质及水文地质条件 上 下行隧道的工程地质及水文地质条件基本相同 隧道 穿越板樟山中麓 地层为燕山中期粗粒黑云母花岗岩 最大埋 深 245 m 两端洞口约 180 m 南口 80 m 北口 100 m 地段的岩 体风化严重 节理发育 为 类围岩 洞身中部除了有两处小 断层破碎带 32 m 外 其余大部分地段为坚硬完整的 v 类围 岩 个别地段 55 m 为 类围岩 隧道渗漏水主要为节理裂隙水 洞口段的风化裂隙水主要由 地表降水补给 洞身由于断层的存在主要是断层水 隧道 开挖过程中渗漏水严重 有 20 处渗漏水区段 总延长达 515 m 约占隧道全长的 43 最大渗漏水地段为最大埋深处 里 程为 k0 950 洞身标为 430 延长 35 m 隧道分两期建成 其中下行隧道于 1990 年建成通车 上 行隧道于 1992 年建成通车 为了保证隧道安全运营 对其进行 了安全评估 3 检测项目 方法及频率检测项目 方法及频率 根据检测结果对隧道进行安全评估 其检测项目 方法及 频率如表 1 所列 4 检测结果及安全评估 4 1 下行隧道衬砌结构的检测结果及安全评估 从对下行隧道衬砌裂缝及渗漏水的调查 衬砌厚度和背后 回填状况探测 衬砌混凝土强度和净空断面的检测结果来看 下行隧道存在下述安全隐患 1 隧道衬砌开裂严重 隧道中有 11 个区段 全长 546 m 占隧道总长的 45 有 多条纵向 斜向和环向裂缝将衬砌切割 且呈闭合状 使衬砌 受力的整体作用大大降低 其余地段仍有大小不等的裂缝 2 漏水严重 虽然隧道漏水量不算太大 同灰岩地区大量涌水相比 但 漏水点分布广泛 漏水严重地带集中于 11 个区段 全长 546 m 而且其余地段裂缝均有渗水痕迹 隧道大范围渗漏水不仅 对隧道衬砌结构的安全不利 而且会影响行车安全 3 拱部衬砌混凝土强度严重不足 在检测的拱部 105 个测点中 小于设计强度的占 14 最小强度为 14mpa 相当设计强度的 71 不满足 评定标准 的要求 属不合格工程 4 拱顶空洞 衬砌厚度不足和施工质量低劣更加导致隧道 病害的发展 从地质雷达探测结果来看 下行隧道拱顶处空洞基本连通 且拱顶衬砌厚度普遍不足 其余部位 除两侧个别拱腰处实测厚 度略小于设计值外 尚大于设计厚度 整个隧道拱顶衬砌背后有 空洞或脱空者达 98 两侧拱腰衬砌背后有空洞者也达 10 下行隧道拱顶衬砌厚度严重不足 合格率 点 仅为 8 6 在 洞身标 100 120 处拱顶实测厚度只有 8 cm 为设计厚度 30 cm 的 27 隧道拱顶空洞是人为的汇水通道 由于积水造成水压过高 导致衬砌混凝土开裂和大面积漏水 隧道受当时施工技术条件 制约 施工管理欠严 拱顶出现少量空洞在所难免 但象本隧 道拱顶几乎全部存在空洞的现象实属少见 衬砌背后空洞是工 程重大隐患 也是造成隧道病害的主要人为因素 国内外隧道 发生的多次掉拱事故 均与拱顶空洞有关 综上所述 下行隧道病害严重 按 养护技术规范 关于结 构检查的判定标准 表 2 对其判定 已达到 2a 级 所以应尽早 对隧道衬砌背后空洞 隧道衬砌裂缝和渗漏水等病害进行全面 综合整治 4 2 上行隧道衬砌结构的检测结果及安全评估 无论从上行隧道的裂缝发展状况 渗漏水情况 衬砌厚度 和衬砌背后空洞状况 还是从衬砌混凝土强度来看 上行隧道 衬砌工作状况基本良好 不会影响隧道整体稳定 但隧道内存 在着局部地段漏水和衬砌背后局部空洞 若不处理亦会影响隧 道的安全运营 4 3 风道吊杆和吊顶板的检测结果及安全评估 1 吊杆安全评估 吊杆在风道结构中与桥梁墩台作用一样 起到支撑作用 若吊杆失效起不到支撑作用 就会引起吊顶板破坏 甚至坍塌 从而造成安全事故 因此对吊杆的安全决不可忽视 本次对吊 杆的检查主要从上端锚固状况 杆体焊接状况 下端锚固状况 和杆体锈蚀状况四个方面进行 因每个吊杆均在受力 不可能 对吊杆进行承载力破坏试验 而检查手段主要依靠目视和锤击 故无法了解吊杆的实际承载力 通过对吊杆工作状况的调查 发现吊杆也存在很大的安全 隐患 总计有 334 根 占 15 吊杆上 下端锚固有缺陷 104 根 占 4 8 吊杆存在不同程度的锈蚀 问题还是比较严重 属 于有较大的安全隐患 2 吊顶板安全评估 本隧道吊顶板采用 200 c20 钢筋混凝土 板厚 12 cm 吊 顶板两端通过预埋钢筋固定在衬砌上 中间通过吊杆形成两端 固结 中间支撑的三跨 下行隧道 两跨 上行隧道 连续板 梁 结构 超静定结构支撑条件非常重要 支撑条件的改变将导致 受力突变 甚至破坏吊顶板 通过对现场调查和分析 发现吊 顶板也存在较大的安全隐患 4 4 路面检测结果及安全评估 1 路面抗滑性能安全评估 采用铺砂法实测路面抗滑性能 上 下行隧道路面各检测 了 5 处 检测合格率为 0 这充分表明路面抗滑性能差 远远 达不到要求 特别是当路面积水时 路面抗滑性能会进一步下 降 给行车造成很大的安全隐患 2 路面横坡安全评估 采用激光断面仪对上 下行隧道路 面横坡进行了检测 从实测资料的分析来看 路面横坡合格率 很低 其中下行隧道路面横坡合格断面 4 个 合格率仅为 6 7 上行隧道路面横坡合格断面 22 个 合格率为 36 7 这对路面排水不利 给行车也造成很大的安全隐患 4 5 隧道内装饰马赛克检测结果及安全评估 隧道衬砌表面采用马赛克装饰 不承受任何荷载 但隧道 边墙部位普遍渗水 致使马赛克外鼓 直至脱落 洞内检查时 发现 20 余处马赛克外鼓 其中下行隧道洞身标 740 处右侧墙顶 马赛克装饰外胀 5 6 cm 外鼓面积达 3 m2 左右 为此 当即 进行了处理 若在行车时马赛克装饰材料突然脱落 极可能造 成交通事故 因此 在本隧道存在诸多问题的情况下采用马赛 克装饰 也会对行车带来安全隐患 5 隧道整治措施建议隧道整治措施建议 1 下行隧道衬砌结构整治措施 隧道衬砌结构采用锚喷支护进行补强加固 拱部背后空洞进行注浆回填 采用相应的渗漏水防治措施 如采用软式弹簧半圆透水 管 在左 右拱部 风道 和左 右墙部分别设置排水管 每 10 m 为一个环节 采用 y 形布置 并将水引入路面下两侧排水沟 2 对上行隧道衬砌结构应采用局部整治措施 对于隧道出 口洞身标 1110 1150 集中漏水地段 建议采用注水泥浆液或化 学浆液进行整治 对于拱顶局部大的空洞建议进行注浆回填处 理 3 对风道 吊顶板采取的安全措施 隧道通车已 15 年 经现场调查看 从未对风道进行过清 理 风道衬砌与吊顶板表面附着有较厚的粉尘与油烟 此外 风道吊杆和吊顶板也存在安全隐患 因此 建议对其采取如下 处理措施 每半年对风道进行一次大检查 包括对风道内烟尘的全 面清扫 每个月对风道吊杆和吊顶板进行一次检查 对吊杆应定期涂油或油漆 如同对待桥梁钢结构一样进 行养护 对于检查出的部分吊杆的缺陷应进行必要的处理 4 隧道路面抗滑性能未达到规范标准 这将给行车带来极 大的安全隐患 建议采用刻槽机对路面进行全面处理 5 建议选择效果好的内装饰材料对马赛克装饰进行更换 6 结论结论 1 针对目前制定的运营公路隧道的安全评估检测项目 方 法及频率 可以较全面地对隧道病害进行检测和评估 2 对隧道衬砌的检测结果表明 隧道下行线病害严重 已 经达到 2a 级 应尽早对隧道衬砌背后空洞 隧道衬