某早期人防工程現(xiàn)狀調(diào)查研究

李 莉， 王玉廣， 賈軍明， 柴 鑫

(1.青島市人民防空工程質(zhì)量監(jiān)督站，山東 青島 266071；2.青島市建筑材料研究所有限公司，山東 青島 266012；3.青島理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，山東 青島 266033)

0 引 言

20世紀(jì)六七十年代，中國(guó)修建了大量的地下人防工事。在經(jīng)濟(jì)條件落后、專業(yè)技術(shù)缺乏、建造材料匱乏條件下，絕大部分工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量粗糙，使得基在建成初始就存在一定的安全隱患，而后又經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的地下水侵蝕和人為因素的影響，因此現(xiàn)存的早期人防工程基本上都是帶病工作[1-3]。某些早期人防工程的結(jié)構(gòu)安全性已經(jīng)得不到保證，隨時(shí)都有塌陷的可能，嚴(yán)重威脅到地上建筑與人員的安全。早期人防工程的綜合治理是人防建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容[4]，因此對(duì)早期人防工程中存在的質(zhì)量問題進(jìn)行勘察檢測(cè)，結(jié)合現(xiàn)行的人防工程防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其做出相應(yīng)處理，將其危害程度控制在一定范圍之內(nèi)就顯得尤為重要。本文結(jié)合某早期人防工程的存在現(xiàn)狀提出針對(duì)性的處理措施，為類似早期人防工程的處理提供借鑒及參考。

1 工程概況

該早期人防工程現(xiàn)位于青島市某跨境電商產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，一共11個(gè)出入口，按照構(gòu)筑方式劃分該工程為地道式人防工程，覆蓋層厚度為8～15 m，為石墻混凝土拱頂結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)為5級(jí)，長(zhǎng)度約800 m，使用面積為2 162 m2。圖1、圖2為該工程部分工程病害實(shí)拍圖。

圖2 混凝土開裂

該工程的拱頂為預(yù)制結(jié)構(gòu)，從圖1可看出預(yù)制拱結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕非常嚴(yán)重，已經(jīng)影響到拱結(jié)構(gòu)的安全性。圖2為門框柱混凝土開裂,圖中所示裂縫寬度大于1 cm，長(zhǎng)度大于20 cm。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

為進(jìn)一步掌握該工程存在現(xiàn)狀，對(duì)該工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，包括工程斷面幾何尺寸測(cè)量、地質(zhì)條件檢測(cè)、干道損傷檢查、主體材料檢測(cè)、防護(hù)設(shè)備排查以及其他影響人防工程防護(hù)功能的質(zhì)量問題等。圖3、圖4為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)照片。

圖3 材料性能檢測(cè)

圖4 巖石波速檢測(cè)

2.1 工程斷面幾何尺寸測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)利用激光測(cè)距儀、鋼直尺、鋼卷尺等工具對(duì)該工程的斷面尺寸進(jìn)行了測(cè)量。經(jīng)檢測(cè)，測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)的干道寬度約為0.8 m，高度約為1.9 m，根據(jù)文獻(xiàn)[5]，該工程疏散干道不能滿足當(dāng)今的防火要求。

2.2 地質(zhì)條件檢測(cè)

圍巖為中粗?；◢弾r，巖芯多呈碎塊或短柱狀，柱體粗糙或稍光滑，巖芯錘擊易斷，斷裂面不規(guī)則。檢測(cè)巖體屬較破碎的軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

2.3 干道損傷檢查

兩側(cè)石墻的砌塊之間的砂漿砌筑不飽滿，部分預(yù)制拱頂混凝土已經(jīng)出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，還有一些存在裂縫，裂縫寬度從0.2～0.5 mm不等，裂縫長(zhǎng)度一般等于單個(gè)預(yù)制拱構(gòu)件寬度，約為15 cm；主梁支座下的墻、柱的端部或中部出現(xiàn)沿塊材斷裂(貫通)的豎向裂縫或斜裂縫；拱圈支座附近或支承的墻體上出現(xiàn)沿塊材斷裂的斜裂縫和斜向剪切裂縫。

2.4 主體材料檢測(cè)

依據(jù)文獻(xiàn)[6-9]，采用回彈法對(duì)部分構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了抽查檢測(cè)，推定該早期人防工程中混凝土抗壓強(qiáng)度值為17.9 MPa，氯離子含量達(dá)到0.243%；利用鋼筋銹蝕儀測(cè)得鋼筋銹蝕嚴(yán)重，計(jì)算得出平均截面損失率為54.1%；表面砂漿風(fēng)化嚴(yán)重，直墻砌體砂漿已經(jīng)無(wú)法測(cè)出其回彈值。參照《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 125-2016)的5.4.3第3條，鋼筋截面銹損率超過15%，或混凝土保護(hù)層因鋼筋銹蝕而嚴(yán)重脫落、露筋，評(píng)定為危險(xiǎn)點(diǎn)[10]；參照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010,2016年版)的3.9.2第1條和第2條，構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；普通磚和多孔磚的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于MU10，其砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M5[11]。而且由于使用功能的特殊性，不難理解人防工程的材料的安全強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該比地面建筑要求更為嚴(yán)格。因此戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)該早期人防工程不僅不能發(fā)揮人員掩蔽的作用，甚至可能因洞室塌陷造成避難人員被掩埋的慘劇發(fā)生。

2.5 防護(hù)設(shè)備排查

防護(hù)門嚴(yán)重銹蝕、變形，受力預(yù)埋件松動(dòng)，門扇尺寸偏差大于15 mm，密閉失效，鉸連、開閉等機(jī)械裝置不能正常使用且維修比較困難；防護(hù)通風(fēng)措施不滿足戰(zhàn)技指標(biāo)要求，且維修改造難度較大；發(fā)供電設(shè)備系統(tǒng)不完善，不能正常使用；給排水系統(tǒng)不完善，不能正常使用，維修難度較大。

2.6 其他質(zhì)量問題

預(yù)埋件構(gòu)造不完全符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求，有不同程度的變形、滑移、松動(dòng)等影響受力的損壞，鐵件有較嚴(yán)重的銹蝕；直墻砌體與拱頂存在多處滲漏水現(xiàn)象，無(wú)排水溝，地面積水嚴(yán)重；取工程內(nèi)水樣進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)內(nèi)部積水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有腐蝕性，滲入人防工程的水源為地下水；工程內(nèi)部空氣潮濕，濕度達(dá)到70.5%，不能滿足舒適度要求；防毒(密閉)通道設(shè)置不完善，結(jié)構(gòu)破損、開裂和滲水現(xiàn)象嚴(yán)重，裂縫寬度L≥0.3 mm，嚴(yán)重影響密閉性能；未設(shè)置進(jìn)、排風(fēng)(煙)井；防爆波井、防爆波電纜井體與蓋板結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，防爆措施、井體尺寸與管子預(yù)埋不符合要求。

3 原因分析

早期人防工程產(chǎn)生工程病害的因素有很多，本文通過分析該處早期人防工程的建造條件及地理位置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)情況，總結(jié)了以下幾個(gè)方面的原因：

(1)建筑材料與施工質(zhì)量差。該處早期人防工程建造時(shí)經(jīng)濟(jì)條件落后，為節(jié)約資金就地取材，使用的材料強(qiáng)度較低、耐久性差，再加上施工質(zhì)量低劣，構(gòu)件之間連接不當(dāng)，經(jīng)過幾十年的使用，工程病害進(jìn)一步加重。

(2)環(huán)境腐蝕。人防工程在使用過程中會(huì)受到自然條件下的腐蝕作用，潮濕空氣滲入混凝土中與硅酸鈣發(fā)生水化反應(yīng)，形成游離鈣、硅酸和氫氧根，再與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊，最后形成堿蝕，引起鋼筋的銹脹、銹蝕；另外，人防工程必須與土壤、地下水等接觸，環(huán)境土和環(huán)境水中的硫酸鹽、鎂鹽、堿等也會(huì)對(duì)人防工程材料產(chǎn)生腐蝕作用；特別地，像青島市這樣的沿海地區(qū)，人防工程會(huì)遭受鹽霧的侵蝕，長(zhǎng)期作用下，氯離子侵蝕逐漸加深，對(duì)早期人防工程的主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

(3)荷載變化。地震、地面荷載作用和周邊建筑環(huán)境發(fā)生較大變化等，由于建造時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)法滿足多種荷載下的重復(fù)作用，造成襯砌出現(xiàn)裂紋、裂縫，工程結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降，甚至出現(xiàn)局部坍塌。

4 鑒定結(jié)論及處理方法

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)查情況，對(duì)該工程進(jìn)行綜合評(píng)判：

(1)該早期人防工程干道狹窄，無(wú)法滿足當(dāng)代人防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

(2)該工程圍巖強(qiáng)度低，內(nèi)部質(zhì)量問題突出，防護(hù)設(shè)備損壞嚴(yán)重，安全性已經(jīng)無(wú)法得到保證；

(3)如果選擇對(duì)其進(jìn)行加固圍護(hù)將花費(fèi)巨大，而且該工程遠(yuǎn)離市區(qū)，發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)無(wú)法及時(shí)發(fā)揮保護(hù)人員安全作用。

綜上所述，無(wú)論是從安全性還是經(jīng)濟(jì)性考慮，該工程都應(yīng)該停止使用，建議用回填法對(duì)其進(jìn)行報(bào)廢處理。具體做法為：在該工程上方地面上每隔10～15 m布置注漿孔，采用水泥砂漿或混凝土作為注漿材料，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)略高于圍巖強(qiáng)度，采用壓力注漿方式進(jìn)行灌注回填，確?；靥蠲軐?shí)，可采用鉆孔法進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收[12]。

5 結(jié)束語(yǔ)

青島市內(nèi)及全國(guó)各地現(xiàn)存在大量具有安全隱患的早期人防工程，其工程病害隨時(shí)間推延將進(jìn)一步惡化。早期人防工程檢測(cè)評(píng)估應(yīng)該根據(jù)戰(zhàn)時(shí)和平時(shí)不同的使用功能和管理需求，分別對(duì)“結(jié)構(gòu)安全性、平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用性能、防護(hù)功能恢復(fù)改造可行性”等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，以滿足不同方面的管理需求，并根據(jù)實(shí)際工程情況有針對(duì)性地對(duì)工程進(jìn)行加固或報(bào)廢處理，這對(duì)充分發(fā)揮早期人防工程的平戰(zhàn)時(shí)轉(zhuǎn)換功能具有重大意義。目前，我國(guó)在此方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

早期人防工程由于當(dāng)時(shí)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，并且建筑結(jié)構(gòu)單一，防護(hù)設(shè)施簡(jiǎn)陋，風(fēng)化和侵蝕嚴(yán)重，多數(shù)現(xiàn)狀堪憂，每年的維護(hù)修復(fù)費(fèi)用居高不下，并且由于人防工程防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，部分早期人防工程很難達(dá)到當(dāng)前的防護(hù)要求。由于人防工程具有保障戰(zhàn)時(shí)人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫(yī)療救護(hù)等特殊功能，人防工程的管理體系相對(duì)特殊； 早期人防工程的保留與報(bào)廢也成為擺在人防工程管理者面前的一道迫切需要解決的難題。