橋梁隧道火燒損傷檢測及安全性評估方案
2014-08-14
1 檢測評估的目的
對橋梁、隧道受火后進行各種檢測、試驗，查明結構受火災損傷的情況，并根據(jù)損傷后的材料特性、結構特點進行計算、分析，綜合評估損傷對結構的影響，評定結構的安全性。
2 檢測內容
橋梁檢測評估的主要內容：
?。?）結構歷史情況調查；
?。?）火災情況調查；
?。?）結構各部件外觀特征及開裂狀況的檢查；
?。?）構件變形檢測；
?。?）構件碳化深度檢測；
?。?）構件混凝土強度檢測；
?。?）構件表面損傷層超聲檢測；
?。?）構件鉆孔取芯檢測；
（9）預應力筋（管道）檢測；
（10）芯樣抗壓強度試驗；
（11）芯樣混凝土抗?jié)B試驗；
（12）芯樣微觀檢測； 根據(jù)以上檢測結果，對火場溫度及各過火構件的灼著溫度、混凝土強度折減系數(shù)、混凝土彈性模量及粘結強度折減系數(shù)、鋼筋強度折減系數(shù)、預應力損失程度等指標進行評定。
?。?3）對橋梁進行靜、動載試驗，評價結構在等效活載作用下的承載能力及橋梁的剛度狀況；
?。?4）結合實際檢測到的材料狀況、截面尺寸狀況、預應力損失狀況以及靜、動載試驗結果，對橋梁的承載能力進行全面驗算，對現(xiàn)狀橋梁的安全性進行評定，并提出有針對性的處理建議、加固方法和實施注意事項。
隧道檢測評估的主要內容：
（1）火災前隧道狀況調查。
?。?）火災現(xiàn)場初步調查。
?。?）結構安全性初步鑒定。對火損嚴重的區(qū)域的襯砌結構進行初步安全鑒定。
（4）火災場景初步判斷 （最高溫度、持續(xù)時間）。
?。?）檢測分析未火損區(qū)域襯砌混凝土的數(shù)據(jù)。
?。?）表面特征觀測法評估受火溫度。根據(jù)襯砌混凝土表面顏色、裂紋、爆裂疏松、小錘敲擊等觀測手段快速推定火損區(qū)域受火溫度，初步得到火災溫度場分布。
?。?）回彈法檢測混凝土強度損失和評估受火溫度。
?。?）鉆芯取（?。臃z測混凝土強度損失和評估受火溫度。
?。?）超聲法檢測混凝土強度損失、火損深度和評估受火溫度。
（10）雷達法檢測混凝土襯砌的密實度。
?。?1）綜合分析各方法的檢測結果，給出火損襯砌混凝土的強度損失、損傷深度和受火溫度的結論。
?。?2）根據(jù)檢測結果綜合評定不同火損區(qū)域襯砌結構的受損程度。作出災后檢測評估報告。
3 檢測方法
3.1 橋梁
現(xiàn)場檢測項目中，構件碳化深度檢測、構件變形檢測等方法同常規(guī)檢測方法相同。但超聲檢測、構件混凝土強度檢測、取芯檢測的基本要求雖然與常用方法基本一致，但根據(jù)過火后橋梁的特點，這些方法有一些值得注意的地方。
檢測區(qū)域劃分
檢測時，宜將起火部位的構件劃分為：
混凝土損傷區(qū)（因火災構件混凝土脫落或開裂的區(qū)域）；
?、谟绊憛^(qū)（構件受明顯煙熏的區(qū)域）以及
③未受影響區(qū)（未見明顯煙熏區(qū)域）。
必要時分不同的區(qū)域進行對比檢測或取樣分析。
?。?）外觀檢測 檢測橋面系如鋪裝層、伸縮縫、泄水管、欄桿等火災后受高溫的影響程度，記錄熏黑的面積、出現(xiàn)破損、坑槽、縱向或橫向裂縫的面積、長度、位置等，使用鋼尺、卷尺、激光測距儀等儀器； 檢查梁體被火灼燒后破損程度，檢查梁體的裂縫并判明裂縫的性質；支座：對各墩柱支座的被火灼燒碳化、變形等情況進行檢查； 蓋梁：檢查蓋梁被火灼燒的破損程度，檢查裂縫及露筋現(xiàn)象。 橋墩：檢測橋墩柱被火灼燒的破損程度，檢測混凝土強度、墩柱身的裂縫、露筋現(xiàn)象等。
?。?）構件混凝土強度檢測 構件混凝土強度檢測可采用回彈法結合鉆芯法進行。采用回彈法對比檢測混凝土剝落區(qū)、影響區(qū)及未受影響區(qū)域的混凝土強度，推定因火災引起的混凝土質量衰退區(qū)域。回彈法檢測混凝土強度技術規(guī)程JGJ/T23一2001規(guī)定回彈法不適用于表層與內部質量有明顯差異或內部存在缺陷的混凝土結構或構件的檢測，同樣該規(guī)程不適用于火災后混凝土的檢測。但該法的原理完全可以借鑒，遭受火災的混凝土表面的硬度是能夠反映其遭受火災損傷的程度的。
?。?）混凝土強度取芯檢測及芯樣微觀分析 宜分別在混凝土剝落區(qū)及周邊影響區(qū)選擇若干位置取芯，與回彈法檢測混凝土強度進行互相驗證。取芯前，先量測取樣點混凝土表面與未剝落區(qū)混凝土表面的距離，然后鉆孔取樣?；炷列緲討谌雍篑R上進行干燥并迅速送至實驗室進行抗壓強度和微觀分析。
?。?）混凝土芯樣抗?jié)B性檢測 每個芯樣截取成3塊試樣，，每個試樣直徑100mm、高度50mm，進行氯離子滲透系數(shù)試驗，將每個芯樣按外、中、內三部分測試的數(shù)據(jù)取平均數(shù)。
?。?）混凝土損傷層超聲檢測 超聲法檢測混凝土損傷層時，在火災主要影響區(qū)表面及混凝土剝落區(qū)域選擇若干區(qū)域，將表面打磨平整。然后發(fā)射探頭固定始終不動，將接收探頭沿一直線距發(fā)
?。?）預應力筋（管道）檢測 取芯時，采用小直徑鉆頭從T梁外壁鉆至預應力筋管道，對預應力管道下方混凝土、預應力管道及管道內漿體分別取樣進行分析。 通過對預應力管道下方混凝土、預應力管道及管道內漿體分別取樣分析有助于評估預應力筋（管道）受損狀況。根據(jù)檢測經(jīng)驗，混凝土與管道內漿體芯樣顏色無異常；預應力筋管道芯樣完整，外壁光滑，仍可見整齊的模具壓痕時，可以認為火災對鋼絞線的影響可不考慮，但不能判定火災是否引起了T梁預應力損失及其影響程度。如要判定火災是否引起了箱梁預應力損失，最好的方法還是進行荷載試驗。
（8）芯樣微觀檢測 對構件芯樣，首先進行外觀檢查和抗壓強度試驗，然后對芯樣采用X 衍射和掃描電鏡等方法進行微觀檢測，以分析芯樣的過火特征溫度。
?。?）混凝土保護層厚度測試 檢測采用鋼筋位置探測儀進行，檢測方法為電磁法。其基本原理為電磁感應。當探頭探測面靠近鋼筋或其他鐵磁物質時，探頭輸出的電信號增加，該信號被放大及補償處理后，由探測儀直接顯示檢測結果。
（10）構件混凝土力學與材料性能評估 構件混凝土力學與材料性能評估包括混凝土強度折減系數(shù)評定、混凝土彈性模量折減系數(shù)評定、混凝土粘結強度折減系數(shù)評定、鋼筋強度折減系數(shù)評定等方面。 構件混凝土力學與材料性能評估在構件火災溫度場評定的基礎上進行。根據(jù)構件表面及內部過火時的溫度場，可參考相關文獻評定構件混凝土力學與材料性能。
?。?1）靜載試驗 根據(jù)理論計算結果對梁體主要受力部位進行靜載測試。采用試驗加載車等效加載，使各主控位置達到設計荷載標準規(guī)定的檢驗荷載所產(chǎn)生的內力或應力，并測試 。
?。?2）動載試驗 測試該橋在大地脈動下的結構自振特性，以及車輛荷載作用下的動力特性。通過動載試驗分析該橋結構的自振特性（自振頻率、阻尼比、振型）、判斷其總體結構剛度和動態(tài)特性。
（13）橋梁復核計算 通過有限元程序進行計算分析，采用實測各種數(shù)據(jù)及靜載試驗、動載試驗對橋梁工作特性的檢驗，對橋梁進行復核計算，分析其承載能力能否滿足設計荷載的要求。
3.2 姑隧道
（1）火災前隧道狀況調查。這方面的調查應在評估檢測人員進入火災現(xiàn)場之前展開，應當收集隧道的存檔資料和運營記錄，包括調查隧道圍巖的水文地質狀況、詳細的設計圖紙、設備情況、設備運行記錄、通風狀況、車輛運行情況和位置等。
?。?）火災現(xiàn)場初步調查。主要包括:起火的時間、起火點位置、起火原因初步判斷、火的走向、主要燃燒物、火災持續(xù)時間、火災的燃燒程度、滅火方式、災后殘留物狀態(tài)、過火區(qū)域、火災時通風狀況等。
?。?）火損區(qū)域劃分。這一步驟應與火災現(xiàn)場初步調查同時進行。觀察記錄襯砌結構表面的損壞狀況，包括混凝土顏色、裂紋裂縫、爆裂剝落、疏松、鋼筋外露、結構變形以及小錘敲擊現(xiàn)象等。運用前述表面特征觀測法、火損簡單分級表，結合火損現(xiàn)象記錄，劃分火損區(qū)域。
?。?）結構安全性初步鑒定。對火損嚴重的區(qū)域的襯砌結構進行初步安全鑒定，判別其是否仍處于破壞變形階段，初步估計火損結構抗力能否滿足承載力要求，是否會發(fā)生大塊混凝土掉落甚至結構坍塌，作出是否暫時封閉現(xiàn)場以確保人員安全的決定。如能確認現(xiàn)場人員的安全有保障后，可對災后現(xiàn)場進行詳細勘查。
?。?）火災場景初步判斷。根據(jù)起火時間、起火位置、起火時隧道運營狀況以及災后殘留物狀態(tài)確定火災原因、持續(xù)時間和蔓延機理等，根據(jù)燃燒物情況計算火災載荷，判斷初步的火災場景（最高溫度、持續(xù)時間）。
?。?）檢測分析未火損區(qū)域襯砌混凝土的數(shù)據(jù)。隧道一般較長且其結構一般采用同一類型的混凝土。發(fā)生火災后，很容易找到與火損區(qū)域混凝土類型一致、工作狀態(tài)相同的原型混凝土。對未火損區(qū)域的原型混凝土進行回彈、鉆芯取樣、超聲、密度等試驗，統(tǒng)計分析這些常溫混凝土的檢測數(shù)據(jù)，作為火損襯砌混凝土的相關檢測試驗的對比基礎數(shù)據(jù)。這樣，在火損區(qū)域的相關檢測評估時，采用檢測比值與檢測目標的關系進行評估判斷，可以避免或減小其他復雜因素對檢測結果的影響。
?。?）表面特征觀測法評估受火溫度。根據(jù)襯砌混凝土表面顏色、裂紋、爆裂疏松、小錘敲擊等觀測手段快速推定火損區(qū)域受火溫度，初步得到火災溫度場分布。
?。?）回彈法檢測混凝土強度損失和評估受火溫度。根據(jù)火損區(qū)域劃分和火災場景的初步判斷，確定合理的回彈測試點分布，進行回彈法檢測。根據(jù)試驗歸納的火損混凝土表面硬度與回彈值的關系、回彈值（回彈比）與強度損失（強度比）的直接關系、回彈值（回彈比）與受火溫度的間接關系，對檢測數(shù)據(jù)進行分析，判斷火損區(qū)域襯砌混凝土的強度損失，推定各部位最高受火溫度。
?。?）鉆芯取（?。臃z測混凝土強度損失和評估受火溫度。根據(jù)火災損傷現(xiàn)場情況和襯砌結構體系受力特征，確定合理的芯樣鉆取點分布圖，采用專門的鉆芯機鉆取圓柱形芯樣，適當加工后在試驗機上測定火損后殘余抗壓強度，并通過強度（強度比）與受火溫度的關系，推斷芯樣鉆取點處的最高受火溫度。
?。?0）超聲法檢測混凝土強度損失、火損深度和評估受火溫度。選擇能反映火損規(guī)律的測試點以及鉆芯取樣法鉆取的芯樣，根據(jù)試驗歸納的超聲波速（聲速比）與強度（強度比）、受火溫度的關系，采用對測法檢測襯砌混凝土的強度損失和評估受火溫度。利用超聲法的損傷層檢測原理，采用平測法檢測代表部位的混凝土火損深度。
（11）雷達法探測混凝土襯砌的密實度。
?。?2）綜合分析各方法的檢測結果，給出火損襯砌混凝土的強度損失、損傷深度和受火溫度的結論。
（13）根據(jù)檢測結果綜合評定不同火損區(qū)域襯砌結構的受損程度。作出災后檢測評估報告
