新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案

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1、新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案 作者简介：田世雄（1984） ，男，甘肃靖远人，硕士研究生学历，助理工程师，主要从事隧道与地下工程结构设计、计算 工作；本文未涉及项目基金资助。TEL：13919330259，E-mail：T 新七道梁隧道新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案大型火灾损毁调查及处治方案 田世雄田世雄 唐学军唐学军 王永刚王永刚 张彤炜张彤炜 甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司 桥隧设计处，兰州 730030 摘摘 要：要：2011 年 4 月 8 日凌晨 3 时许，兰州临洮高速公路新七道梁隧道上行线一紧急停车带处两辆罐车 追尾着火，造成隧道上行线土建部分及交通工程严重

2、损毁。通过对该段落衬砌结构损伤程度检测、评估， 对不同损伤程度的衬砌结构、路面及电缆槽等分别提出了不同的恢复设计方案。通过对新七道梁隧道 4.8 灾害损毁结构恢复设计方案的探讨，旨在对新建隧道相关设计有所思考，避免类似灾害的发生，同时能够 为同类工程提供一定的借鉴和参考。 关键词：关键词：新七道梁隧道，4.8 灾害，隧道火灾，衬砌结构，恢复设计 Investigation and treatment scheme about the New Qidaoliang Tunnel large fire damage Tian Shixiong Tang Xuejun Wang Yonggang Z

3、hang Tongwei Abstract: At the early morning of April 8, 2011 3 am, two tanker rear-end and fired in the up line emergency parking strip of New Qidaoliang Tunnel, Lanzhou-Lintao highway, it caused serious damage to the structure part and traffic engineering of the tunnel up line. According to the sur

4、vey and assessment of the lining structural damage section, and on the basis of varying degrees of structures damage, pavement and cable channal , the paper proposed different project. This paper explores damage handle and structural resume design program based on the 4.8 disaster of the New Qidaoli

5、ang Tunnel, for the sake of giving some help to relevance design of the new tunnel, avoiding the occurrence of similar disasters, and providing a reference for similar projects. Keyword: The New Qidaoliang Tunnel;4.8 disaster; Fire in tunnel;Structural design; Handle and resume 1 引引 言言 由于隧道环境的隐蔽性和封闭

6、性，火灾发生 时， 排烟与散热条件差， 局部段落温度骤然升高， 会很快产生高浓度的有毒烟雾，不易被发觉，致 使人员疏散困难、救援难度大，结构损坏程度严 重。火灾不但会导致整条线路交通的瘫痪，极大 影响正常的生产和生活，造成极大的社会经济损 失。同时火灾会带来严重的社会负面影响，降低 公众对隧道安全性的信任。此外，火灾后的损伤 评估、修复加固以及正常使用功能的恢复都会耗 费相当数量的人力、物力和财力1。 在地下空间开发逐渐深入的背景下，如何保 证交通隧道的火灾安全性是一个非常重要的课题 2。由于灾害不可避免，因此，灾害发生后尽量减少它的危害，对灾后恢复方案的研究也显得尤 为重要。 新七道梁隧道为

7、上、下行分离式隧道。隧道 上行线总长 4003.19m，纵坡为+2.05；下行线总 长 4070m， 纵坡+2.11， 属石质特长隧道， 于 2004 年 12 月建成通车。 2011 年 4 月 8 日凌晨 3 时多，兰州临洮高 速公路新七道梁隧道右洞距兰州端约 1.2Km 一紧 急停车带处两辆罐车追尾着火，约 2 个小时后洞 内明火基本被消防人员扑灭，事故共造成 4 人死 亡 1 人受伤，3 辆车烧毁。 调查表明，8 日 3 时 10 分左右，两辆同向行 驶的重型罐车在隧道内发生追尾，导致两车内装 载的近40 吨危险化学品190 号溶剂油发生燃烧爆 炸。爆炸发生后，前车司机与 1 名押运员

8、跑出隧 道逃生，其中 1 人受伤；后车司机和同车 1 名押 运员遇难。爆炸同时导致违规停在事故现场前方 700 米处的一辆重型半挂车被点燃， 车内 2 人在跑新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案 2 步逃生过程中被烧遇难。 事故发生前，部分风机正常运行，事故发生 后，整个隧道电路瘫痪，隧道内通风、机电设备 停止运行。本次事故导致衬砌结构、路面、交通 机电工程、监控设施、洞内装饰工程受损严重。 对损毁段落，先进行初步检测、调查评估损 毁基本情况，然后进行损伤程度段落划分，针对 不同程度的损伤段落，分析研究不同的处治方案。 2 工程地质概况工程地质概况 隧址区出露的地层主要有震旦系下统兴隆山 群

9、（Z1xn） 、白垩系下统河口群（K1hk） 、第四系中 更新统（Q2） 、上更新统（Q3）及全新统（Q4） 。 隧址区为祁连山褶皱带的东南端隆起带，隧道所 在位置位于陇西系马卸山兴隆山旋回褶皱带。 大体以北西南东向展布。第三纪以来的新构造 运动活动明显，七道梁地区长期强烈上升，遭受 侵蚀，形成了山势陡峻的地貌景观。 新七道梁隧道右洞损毁段落为 K18+530 K19+090， 该段隧道埋深为 122m273m， 围岩主 要为紫红色、青灰色中厚层状砾岩、含砾砂岩、 砂岩夹泥岩，根据岩石的坚硬程度和岩体的完整 程度，将 K18+530K18+776 段定为级围岩； K18+776K19+090

10、属级围岩。 3 处治处治方案方案研究研究 3.13.1 衬砌结构衬砌结构 隧道衬砌结构原设计采用WTD25注浆锚杆+ 喷射混凝土初期支护+C25 混凝土二次衬砌的复 合式衬砌结构。 3.1.13.1.1 损毁段落划分损毁段落划分 根据灾后现场勘察情况、检测数据，按照洞 身的损毁程度，结合混凝土强度检测结果，将衬 砌结构破损段划分为严重损伤段、中度损伤段及 轻度损伤段6: （1）严重损伤段共计 118.5m。该段洞身二衬 混凝土大面积剥落，二衬中钢筋裸露在外，洞身 衬砌结构及防排水系统完全破坏，剥落深度在 1035 间，使初期支护及整体强度失效，混凝 土结构体内水化物分解失去粘结成碎块状，混凝

11、土掉块严重，路面严重破损，交通安全设施、机 电设施全部损毁； （2） 中度损伤段共计 138.5m。 该段洞身二衬 混凝土大面积剥落，剥落深度在 27 间，局部 超过 10cm，洞身衬砌结灯具以下部位破坏相对严 重，洞顶混凝土强度损失较大，路面局部破损， 交通安全设施、机电设施全部损毁； （3）轻度损伤段：主洞共计 303m、车行横 洞 15m。该段二衬混凝土表面局部剥落，剥落深 度在 26 间，洞顶混凝土强度损失较小，表面 完好，交通安全设施、机电设施全部损毁。 图 1 损毁处治恢复段纵断面示意图 Fig.1 The vertical section of damage handle and

12、 resume 3.3.1.21.2 损毁段落处治方案损毁段落处治方案 通过查阅相关资料3-5，对于混凝土损伤加固，主要有聚合物砂浆加固，碳纤维加固，粘钢 补强加固等方法，本次损伤隧道结构，表面为不规则形状，从造价、适用性能、修补外观效果等 各方面综合比较，采用聚合物砂浆对中度损伤段 及轻度损伤段进行处治较为合理。 聚合物砂浆是将少量有机聚合物掺入水泥砂 浆中，借以改善水泥砂浆各项性能的复合胶凝材新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案 3 料。与普通水泥砂浆相比，它具有抗拉强度高、 抗拉弹模低、耐磨、耐腐蚀、抗渗、抗冻性能优 异，与旧混凝土粘结性能好等优点。 目前，聚合物砂浆主要有两种。一种是

13、厂家 配好的成品砂浆，这种使用成本非常高；另一种 是外加剂形式，国内一直使用的是乳液型的聚合 物水泥砂浆改性剂，施工现场按配合比（一般是 重量比，乳液：水泥：砂=1：2：4）与水泥砂混 合搅拌后使用，成本相对较低。本次损伤处治采 用后者。 1 1、衬砌结构衬砌结构重度重度损伤段损伤段 由于该段为事故发生区域，判断该段结构二 次衬砌完全失效需整体切除后进行换拱处理，防 水板及排水盲管损坏严重，防排水系统需更换。 采用跳槽切除模筑衬砌混凝土及初期支护喷 射混凝土，重新施做衬砌结构。初期支护：铺挂 6mm（20cm20cm）钢筋网，I18 型钢拱架支护 纵向间距为 50cm， 每榀钢拱架之间采用 2

14、0 纵向 连接钢筋，环向间距 1m； 22 水泥药卷锚杆长 2.5m，间距 100cm（纵）100cm（环），与钢拱 架交错布置； 喷C20混凝土22cm； 二次衬砌为40cm 厚 C25 钢筋混凝土结构，内设双层钢筋网。二衬 钢筋用植筋的方式加强与原衬砌下边墙的连接， 以确保结构成环、整体受力；重新施做防水板及 环向排水管，以满足隧道衬砌结构安全性及耐久 性要求。 图 2 衬砌混凝土烧蚀情况(重度) Fig.2 The ablation situation of lining concrete(severe) 2 2、衬砌结构中度损伤段衬砌结构中度损伤段 该段衬砌结构，灯具以下范围，破坏较深

15、 5cm 处，清除浮渣挂 6 钢筋网，M8100mm 膨胀 螺栓固定， 聚合物砂浆整平,破坏较浅处， 聚合物 砂浆直接抹平；拱顶部位凿除浮渣，挂 1mm 铁 丝网， M685mm 膨胀螺栓固定， 聚合物砂浆抹平。 图 3 衬砌混凝土烧蚀情况(中度) Fig.3 The ablation situation of lining concrete(moderate) 3 3、衬砌结构轻度损伤段衬砌结构轻度损伤段 图 4 衬砌混凝土烧蚀情况(轻度) Fig.4 The ablation situation of lining concrete(mild) 将模筑衬砌表层已烧损混凝土凿除，清洗， 保持

16、混凝土湿润。破损剥落层混凝土总厚度2cm （损伤较浅区域），将表面打毛后采用采用聚合 物砂浆处理平整；破损剥落层混凝土总厚度 5cm，将表面打毛后设置6mm（间距 20x20cm） 钢筋网，采用 8mm 膨胀螺栓固定，螺栓锚入衬 砌完好段深度不小于 6cm, 膨胀螺栓按照 50cmX50cm 梅花形布置；破损剥落层混凝土总厚 度 25cm， 铺挂 1 铁丝网 （间距 15x15cm） , 铁 丝网与锚固螺栓（ 6mm）焊接，然后采用聚合物 砂浆抹平。 3.2 3.2 隧道路面隧道路面 事故造成事发路段,隧道水泥混凝土路面损 毁严重，表层 515cm 混凝土酥碎严重，丧失强 度， 已不能满足正常运营要求， 对该段 （共计 84m） 隧道路面采用整体切除后重新铺筑 25cm 厚钢纤 维混凝土路面。部分路段（共计 246m），路面 局部损坏，产生坑槽。