早期人防工程安全性检测鉴定研究

徐海军

（甘肃省建筑科学研究院（集团）有限公司，甘肃 兰州 730070）

0 引言

人民防空是国防的重要组成部分，也是城市建设的重要内容。20 世纪七八十年代，根据当时的国际环境，中央提出“深挖洞、广积粮、不称霸”的指示，发动广大群众，大打人民战争，大力开展人防工程建设，修建了许多早期人防工程。此类人防工程受当时历史条件所限，建造时缺乏标准依据、施工图纸，且大部分都是就地取材而建，材料原始；加之人防工程在几十年中受自然环境和城市建设等人为因素的长期作用，工程结构构件材料老化，很多部位都出现了腐蚀、开裂、破损及变形等病害，且病害日趋严重，安全问题日渐显现，一旦发生塌陷，将严重威胁到人民生命财产安全和地面交通及建筑安全。因此，对此类人防工程进行安全性鉴定十分必要，通过对此类人防工程进行全面检测鉴定，可以提前发现问题，从而有针对性地解决、消除安全隐患，减少或避免公共安全事故，也可为人防工程的管理提供技术依据。

1 早期人防工程概述

1.1 早期人防工程的概念

人防工程也叫人防工事，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护等修建的防护建筑，而早期人防工程，是指建造于 1980 年及以前的人防工程。

1.2 早期人防工程的分类

早期人防工程按构筑形式可分为坑道式人防工程和地道式人防工程；按战时功能可分为指挥工程、人员掩蔽场所、疏散干道、医疗救护工程和配套工程等；按结构体系可分为砌体结构和混凝土结构等。坑道式人防工程一般在地下开挖，地道式人防工程一般在山体内开挖，整个走势沿着山体向上；现存的早期人防工程以地道式人防工程为主。

2 早期人防工程安全性检测鉴定内容

2.1 检测鉴定流程

早期人防工程安全性检测鉴定工作流程如图1 所示。

图1 早期人防工程安全性检测鉴定流程

2.2 检测鉴定内容

早期人防工程安全性检测鉴定主要包括初步调查、详细调查、现场检测、计算分析等［1］，具体检测鉴定内容如下所述。

2.2.1 初步调查

对早期人防工程进行初步调查，确定鉴定范围，并搜集和分析工程原始资料，主要包括地质勘察报告、施工竣工图、施工验收资料、加固及维修改造资料等。

2.2.2 测绘

对于无原始资料和施工图纸的早期人防工程，可采用测量仪器对人防工程的平面及断面进行测绘和扫描，并可与人防工程外部地形图合并。

2.2.3 详细调查和检测

1）工程地质调查。查阅早期人防工程所在地相关地质资料，可在人防工程内采用轻型钻探方式辨别地层，钻取土试样进行室内试验。

2）水文地质调查。查阅早期人防工程所在地相关水文资料，分析判断地下水位，对人防工程存在的渗漏水、积水状况及水淹程度进行调查，查明其产生的原因，在渗漏水及积水位置处采取水样做室内试验。

3）灾害记录调查。对人防工程所在地曾发生的自然灾害和地质灾害情况进行调查。

4）地面建筑物调查。对人防工程所在地面建筑物的情况进行调查，主要调查基础型式、埋深等。

5）结构上作用调查。对人防工程结构上作用进行调查，主要包括永久作用、可变作用等。

6）结构工作环境调查。对人防工程结构所处的工作环境进行调查。

7）几何尺寸检测。对人防工程的断面尺寸进行检测，并可采用探地雷达对衬砌厚度进行检测。

8）材料强度检测。对人防工程衬砌材料的强度进行检测，混凝土材料可采用回弹法、钻芯法，毛石砌体材料可采用钻芯法，砖砌体材料可采用回弹法、贯入法等。

9）钢筋检测。对人防工程钢筋混凝土结构构件的钢筋配置采用电磁感应法或开凿法进行检测，对出现锈蚀的钢筋测量其锈蚀程度。

10）结构裂缝检测。对人防工程结构构件出现的裂缝采用裂缝检测仪、读数显微镜、裂缝比对卡等进行检测。

11）结构变形检测。对人防工程结构构件出现的变形采用水准仪、经纬仪、全站仪等进行检测。

12）结构损伤、腐蚀检测。对人防工程结构构件出现的损伤、腐蚀进行检测。

2.2.4 计算分析

根据现场检测结果，在人防工程中选择典型断面，采用有限元计算软件对人防工程的围岩稳定性和衬砌承载力等进行计算分析［2，3］。

3 工程实例

3.1 工程概况

某早期人防工程，建造于 1972 年，位于城市主干道下方，属地道式人防工程，工程隶属公共工事，战时用途为疏散干道，全长约 2.0 km，面积约 4 000 m2。根据初步调查，该人防工程无任何设计及施工等资料，因此，现场对该人防工程进行了测绘，绘制了平面布置示意图如图 2 所示。根据现场调查，该人防工程结构形式采用拱形，侧墙采用毛石砌体，拱圈为钢筋混凝土拱圈，其断面形式示意图如图 3 所示。

图2 某早期人防工程平面布置图

图3 断面形式示意图

3.2 详细调查和检测

3.2.1 工程地质调查

根据现场调查，该人防工程洞底埋深约 9.5～14.3 m，洞身范围地层及洞顶覆盖层为卵石和圆砾，洞底持力层为卵石。

3.2.2 水文地质调查

根据现场调查，该人防工程在洞身埋深范围内未发现地下水。现场检测时发现，该人防工程一支洞内存在渗漏水现象，现场在该处采取水样进行水质分析。经水质分析，该处渗漏水水源为污水，且积水与渗漏水长期浸水及干湿交替作用下对混凝土结构和混凝土结构中的钢筋均具弱腐蚀性。

3.2.3 灾害记录调查

根据现场调查，该人防工程所处地区近年来未发生过自然灾害和地质灾害。

3.2.4 地面建筑物调查

根据现场调查，该人防工程口部上部地面有 1 栋 3 层砖混房屋，基础为砖砌条形基础，埋深为 1.5 m。

3.2.5 结构上作用调查

根据现场调查，该人防工程结构上的作用主要为永久作用和可变作用，具体如表 1 所示。

表1 结构上作用调查

3.2.6 结构工作环境调查

根据现场调查，该人防工程结构工作环境主要为地下潮湿环境，部分支洞存在渗漏水和积水，对混凝土结构及钢筋具有弱腐蚀性。

3.2.7 几何尺寸检测

经现场检测，该人防工程净宽b=2.0 m，侧墙高h1=1.7 m，拱圈矢高h2=0.8 m，侧墙厚度d=0.3 m，拱圈厚度t=0.1 m。

3.2.8 材料强度检测

经现场检测，该人防工程毛石侧墙毛石强度等级为 MU 60，砂浆强度等级为 1.5 MPa，拱圈混凝土强度等级为 C15。

3.2.9 钢筋检测

经现场检测，该人防工程拱圈钢筋严重锈蚀，手剥即掉，已完全丧失承载能力。

3.2.10 结构裂缝检测

经现场检测，该人防工程部分毛石侧墙和混凝土拱圈连接部位出现水平裂缝，裂缝宽度在 5.0～8.0 mm；部分拱圈出现环向裂缝，裂缝宽度在 1.0～3.0 mm。

3.2.11 结构变形检测

经现场检测，该人防工程部分毛石侧墙出现内倾，底板出现隆起，拱圈与拱圈之间出现错位。

3.2.12 结构损伤及腐蚀检测

经现场检测，该人防工程长期处于地下潮湿环境，引起结构构件侵蚀、剥落，砌筑砂浆严重腐蚀，部分地段衬砌被上部建筑施工锚杆打穿，引起围岩局部坍塌［4］。

3.3 计算分析

3.3.1 参数选取

为了验算人防工程围岩的稳定性及衬砌结构承载力，选取 1 个典型断面，采用 Midas/GTS NX 有限元计算软件进行计算分析，岩土边界取 5 倍硐室宽度，计算参数选取如表 2 所示。

表2 计算参数选取表

3.3.2 围岩稳定性分析

采用有限元计算软件，对该人防工程围岩的位移和变形进行计算，并对其稳定性进行评价，具体计算结果如表 3 所示，位移云图如图 4、图 5 所示。

图4 竖向位移云图

图5 水平位移云图

表3 围岩稳定性评价

3.3.3 衬砌承载力验算

通过对该人防工程衬砌结构承载力进行计算，该人防工程衬砌结构计算截面的最大正应力和剪应力均超过允许值，衬砌结构承载力不满足要求，具体计算结果如表 4 所示，应力云图如图 6、图 7 所示［5，6］。

图6 正应力云图

图7 剪应力云图

表4 衬砌承载力验算

3.4 鉴定结论

根据现场检测和计算分析，该人防工程出现侧墙内倾、底板隆起等结构变形情况，侧墙与拱圈连接部位开裂，部分侧墙及拱圈被上部施工锚杆打穿，围岩局部坍塌；部分支洞出现渗漏水，硐室长期处于潮湿环境，引起结构构件腐蚀、剥落，钢筋严重锈蚀，材料强度低，承载能力不满足要求。考虑到该人防工程存在较大安全隐患，加固改造的工程量及技术难度大，工程无现实或潜在的使用价值，建议对其进行报废处理；报废处理时可选用灌注素混凝土法、注水泥土法、回填土+注浆法、灌注水砂石法等方法进行填埋处理。

4 结语

目前现存的早期人防工程大部分都存在一定程度的病害，随着时间的推移，病害会日趋加重。此类早期人防工程不仅无法达到战时防护功能，在平时也可能成为城市里加剧并放大自然灾害的潜在隐患。因此，对早期人防工程进行安全性鉴定和隐患排查十分必要。对存在问题的早期人防工程应根据实际情况进行必要的处理，尤其是存在较大安全隐患的早期人防工程，应及时进行加固处理或报废处理，以避免对人民生命财产安全和地面交通及建筑安全造成影响。在对早期人防工程进行报废处理时，应根据城市规划等方面选择合适的方案，并且按照相应流程进行。Q