业务介绍
既有打浦路隧道结构性能鉴定

1、项目背景

现有打浦路隧道始建于1965年,1970年通车,隧道建成后对沟通浦江两岸交通运输发挥了重要作用。隧道浦西出口位于卢湾区中山南一路(瑞金南路~打浦路)南侧,距瑞金南路口约145 m、距打浦路口约250 m。浦东出口位于耀华路以北约50 m,对着长清路交叉口。隧道线路走向基本上与黄浦江正交,越江位置浦西在隧道公司码头,浦东位于浦东钢铁公司12号码头上游约60 m处。

图1 既有打浦路隧道

既有打浦路隧道建成年代较早,其道路通行条件和各类设施设备的功能与上海社会经济发展形势存在巨大差距。由于该单洞隧道为双向混合交通,并且允许重车通行,无法在维持交通的条件下进行大规模施工,因此,以往只能做一些日常养护抢修工作。

1989年,打浦路隧道的大修对结构进行了防水堵漏,排除隧道天花板和内装修崩塌险情,以及对附属设备进行了修整;未对隧道整体结构的进行全面整修和技术改造。1995年,对隧道路面结构进行了维护改造。在此后的运行中,通过日后检查维修,隧道渗水量逐年减少。

但是,打浦路隧道长期处于超负荷运行状态,尤其是自2000年取消隧道越江收费后,车辆通行量大幅度提高,最高达1800辆/小时(原设计最高通车能力为双向每小时250辆)。值得指出的是,既有打浦路隧道位于2010年上海世博会园区;据世博会越江交通的总体部署,既有隧道的交通量会持续增加。

既有打浦路隧道在长期的运营过程中会积累一定程度的损伤。通过对隧道结构的调查、检测和分析,测定隧道结构的关键性指标,确定隧道结构的损伤及其程度,进而全面评估既有隧道结构的服役性能,从而为既有隧道的维护提供有效的依据,以延长隧道的使用寿命的目的。

2、检测与评估内容

既有打浦路隧道沿纵向分为不同的结构区段,基于现场探勘、规范和计算分析等收到,以圆形隧道段为例,选取了7个关键断面拟定了相应的检测方案,主要检测内容如表1、2和3所示。

表1 全隧道整体检测方案

内容

具体要求

隧道结构

完损检测

渗漏

进行渗漏程度分类。渗漏严重部位,调查渗漏路径和渗漏量,存在漏泥的部位,检测其结构背后空洞情况,并绘制渗漏展开图。

裂缝

主要结构构件裂缝的型式、贯通情况、裂缝的宽度,长度,深度、部位和位置等信息,并绘制裂缝展开图。

破损

确定破损的位置,规模(面积或体积)等,并绘制结构破损展开图。

接缝

调查整个隧道的接缝情况,包括接缝的变形错台,管片张开度等。

隧道变形测量

纵向变形

竖向变形沿隧道内车道板两侧既有测点进行测量;水平变形沿隧道50米布置一侧点,测量中心偏差。

断面变形

按关键断面选取。

表2 圆形隧道安全性检测方案

内容

具体要求

混凝土现场检测

混凝土强度

以24环为基本单位,选取不少于58个区段,每环按上下风道各取2个测区。

混凝土取样

混凝土强度

按关键断面选取,每个断面选取两处。

混凝土弹性模量

按关键断面选取,每个断面选取两处。

金属材料检测

连接螺栓强度

依现场实际条件,抽取连接螺栓并进行试验。

钢筋强度

按关键断面选取,每个断面选取两处。

接头材料检测

接头材料强度

可能的情况下对接缝材料取样,并进行的抗拉、抗压强度实验。

表3 圆形隧道耐久性检测方案

内容

具体要求

环境检测

空气质量

除对隧道内关键断面CO2、SO2采样外,还应包括隧道出入口处。

渗入水质

按关键断面或实际渗漏水位置采样,测定水中(Cl-、SO42-)含量。

温湿度

除对隧道内关键断面测量外,还应包括隧道出入口处。

混凝土材料现场检测

混凝土碳化深度

以24环为基本单位,选取不少于58个区段,每环按上下风道各取2个测区。

混凝土保护层厚度

混凝土渗透性能

按关键断面选取,每断面取样1处。

混凝土材料取样/室内实验

混凝土渗透性能

每个关键断面选取一处,每处取一组芯样,每组芯样包括三个试样。

混凝土氯离子/硫酸根含量及浓度分布

每个关键断面取一处。

混凝土成分

连接金属材料检测

钢筋锈蚀

按关键断面选取,每个断面选取两处,钢筋锈蚀情况包括锈蚀的范围和锈蚀的深度。

钢构件锈蚀

检测连接螺栓的锈蚀深度,腐蚀电流

管片接头材料检测

接缝材料老化

进行接缝材料的抗拉、抗压强度实验。

接缝材料抗渗性能

接缝材料的室内抗渗试验。

工作定义服役状态为既有盾构隧道实现其预期功能的状态,涵括了盾构隧道的安全性、耐久性和整体性三方面的功能要求。其中,安全性能为结构在正常承载或地震作用下的承载能力;结构的耐久性能是指使用环境条件下结构安全性能的退化;整体性是指结构长期运行过程中出现的裂损、渗漏或过度变形所导致的功能丧失情况。

针对盾构隧道的功能要求,确定了相应的服役性能评价指标体系和各指标的判定标准。为避免根据主观观察或简单仪器检测对结构服役状态进行定性分析所造成的偏差,基于检测和维护数据,采用公认的分析模型和方法确定既有结构的性能指标,并采用定性和定量相结合的标准进行判定。其中,安全性能分为安全、受影响和不安全三种级别;采用混凝土应力、螺栓拉力、接缝张开和变形等指标进行评价。结构的耐久性能分为耐久、受影响、降低和损害四种级别;采用环境属性、材料劣化度、锈蚀和可靠度等指标进行评价。整体性为完整、受影响、降低和损害四种级别;采用沉降速度、沉降量、不均匀沉降、渗漏和裂损等指标进行评价。

隧道安全性、耐久性和整体性三方面,整体性的降低或损害将影响结构的耐久性,也可能直接影响到结构的安全性;耐久性的降低或损害也将直接影响到结构的安全性。考虑到隧道服役性能各评价指标和隧道服役状态之间不存在一一对应的函数关系,工作中通过模糊综合评价,并结合相关行业标准和专家意见,将隧道结构的服役性能分为相应的等级。

3、结论与建议

从既有打浦路隧道结构的整体服役性能来看,隧道结构大部分处于正常服役状态,局部存在着耐久性或整体性损伤。针对既有打浦路隧道,认为:
(1)对Ⅳ级服役状态区段,针对其结构特殊性应采取相对应的加固措施;
(2)对Ⅲ级或Ⅳ级服役状态区段中耐久性或整体性损伤区段,应进行有针对性的改造,以提升既有隧道的服役性能;
(3)运营过程中,宜加强Ⅲ级服役状态区段的长期监测,建立相应的监控预警系统;对Ⅱ级服役状态区段应进行定期检测;
(4)条件允许的情况下,宜开展圆形区段的破损检测,针对管片迎土面的耐久性能进行系统的检查和核实。

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