运营公路隧道安全评估.docx

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运营公路隧道安全评估

编号：

SM-ZD-93728

运营公路隧道安全评估

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编制：

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时间：

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运营公路隧道安全评估

简介：

该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。

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　　1 引 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52km；而20xx年底，我国公路隧道已经达到2500座，通车里程1200km。

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

　　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2×1210m；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5．0m；上、下行隧道中线间距为35m；设计行车速度为60km／h；设计荷载

　　为汽车一20、挂一100；设计交通量为2000辆／h。

卫生标准：

正常交通时CO含量为100PPm，交通堵塞时CO含量为250PPm，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245m。

两端洞口约180m（南口80m、北口100m）地段的岩体风化严重、节理发育，为Ⅱ类围岩；洞身中部除了有两处小断层破碎带（32m）外，其余大部分地段为坚硬完整的Ⅳ、V类围岩，个别地段（55m）为Ⅵ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515m，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35m。

　　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

　　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546m（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546m，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8cm，为设计厚度（30cm）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12cm，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—6cm，外鼓面积达3m2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

（1）下行隧道衬砌结构整治措施

　　①隧道衬砌结构采用锚喷支护进行补强加固：

　　②拱部背后空洞进行注浆回填。

　　③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10m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：

　　①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；

　　②每个月对风道吊杆和吊顶板进行一次检查：

　　③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；

　　④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

（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、隧道衬砌裂缝和渗漏水进行全面综合整治：

隧道上行线衬砌工作状态良好，不会影响隧道整体稳定。

　　（3）对隧道风道吊杆和吊顶板的检测仅仅局限于外观检查，无法检测其承载力，但从吊杆和吊顶板的设计受力分析发现其存在较大隐患。

　　（4）对隧道路面和外装饰检测结果表明，路面排水不利，抗滑性能较差、马塞克装饰外鼓均会对行车带来安全隐患。

　　（5）针对以上检测结果，提出了隧道整治措施建议，但具体的整治方案还需进一步研究和设计。

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