高速公路某隧道變形監(jiān)測

高 輝

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 概述

1.1 隧道概況

某高速公路是國家高速公路的重要組成部分，也是山西省“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度80 km/h，路基寬度24.5 m，全線橋涵設(shè)計(jì)汽車荷載等級采用公路-I級。

某高速公路2012年8月通車，2014年6月某隧道右洞襯砌、路面出現(xiàn)開裂、拱起的病害，隨后隧道養(yǎng)護(hù)部門在開裂段路面兩側(cè)進(jìn)行鋼管注漿處治，2015年管理部門對右洞開裂段路面重新鋪筑了厚約1.5 m左右鋼筋混凝土，2016年2月右洞重新鋪筑的路面又出現(xiàn)開裂，同時(shí)路面也出現(xiàn)隆起。2016年3月左洞也出現(xiàn)了襯砌、路面開裂現(xiàn)象，為準(zhǔn)確掌握某隧道襯砌裂縫的動(dòng)態(tài)變化，對某隧道裂縫進(jìn)行了變形監(jiān)測。

1.2 隧址區(qū)地質(zhì)情況

1.2.1 地形地貌

隧址區(qū)地形地貌極為復(fù)雜，因地質(zhì)構(gòu)造、巖性特征、風(fēng)化剝蝕差異，明顯分為兩大地貌景觀。即東部蓋層為主的構(gòu)造剝蝕低中山區(qū)；中西部老變質(zhì)巖出露的構(gòu)造剝蝕中山區(qū)；其間穿插洪積平原區(qū)、河谷平原區(qū)、黃土丘陵區(qū)、中山峽谷區(qū)、黃土覆蓋中山區(qū)、黃土覆蓋梁峁區(qū)、山間河谷區(qū)。總體地形中部高，兩翼低。

1.2.2 工程地質(zhì)

隧址區(qū)跨越了呂梁背斜的全部及鄂爾多斯斷塊東部，就地層分布而言，中部老變質(zhì)巖出露，開闊寬廣，兩翼蓋層（寒武-奧陶系地層）及部分元古界地層相背而斜傾角20°～50°，比較對稱，構(gòu)造形態(tài)為一NNE向直立箱形背斜，背斜寬度達(dá)130 km，幅度50 km左右，基本控制了呂梁山脈的構(gòu)造骨架，為呂梁塊隆的中心部位，成為鄂爾多斯地塊的東界，太原盆地西緣。

隧址區(qū)內(nèi)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為破碎帶、采空區(qū)、崩塌與巖堆等。

1.2.3 水文及水文地質(zhì)條件

隧址區(qū)水文地質(zhì)狀況按照地貌單元分區(qū)各有明顯差異，依據(jù)不同的含水巖性、補(bǔ)給方式、潛水面的高低、地下水類型，結(jié)合地表徑流及收集到的井、泉資料分為：松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、變質(zhì)巖侵入巖類裂隙水和河流堆積物——砂土、礫卵石層孔隙水。

2 監(jiān)測方案

根據(jù)運(yùn)營隧道的特點(diǎn)，本次監(jiān)測采用了比較直接，易于觀測的2種方法[1]：

a）直觀法。在襯砌裂縫上鋪設(shè)石膏餅進(jìn)行監(jiān)測，石膏餅?zāi)炭烨也粫?huì)產(chǎn)生收縮裂縫，只要定期觀察石膏餅是否沿原裂縫開裂就可確定裂縫是否在繼續(xù)發(fā)展，石膏餅開裂寬度大，說明裂縫增長也大。石膏餅規(guī)格為15×15 cm，厚度0.5～0.8 cm左右。石膏餅中心線必須騎過裂縫（圖1）。鋪設(shè)前，裂縫兩側(cè)的襯砌表面應(yīng)該除去浮渣及灰塵，確保石膏餅完全貼緊襯砌。

圖1 石膏餅現(xiàn)場布設(shè)示意圖

b）沉降監(jiān)測法。

（a）隧道兩側(cè)拱腳設(shè)置沉降監(jiān)測點(diǎn)，具體位置見圖2，在同一斷面A、B兩位置設(shè)計(jì)沉降監(jiān)測點(diǎn)。

（b）隧道路面兩側(cè)設(shè)置沉降監(jiān)測點(diǎn)，具體位置見圖2，在同一斷面C、D兩位置設(shè)計(jì)沉降監(jiān)測點(diǎn)。

采用精密水準(zhǔn)儀定期對該點(diǎn)進(jìn)行沉降監(jiān)測，根據(jù)測量拱腳、路面的變化情況，判斷隧道是否變化。觀測基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在洞外的固定位置。

圖2 沉降監(jiān)測點(diǎn)現(xiàn)場布設(shè)示意圖

3 監(jiān)測結(jié)果

3.1 直接法監(jiān)測結(jié)果（即石膏觀測法）

a）右洞經(jīng)過 1年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：（a）2016年 6月9日石膏監(jiān)測點(diǎn)都出現(xiàn)了裂縫，裂縫寬度為0.10 mm；（b）2016年7月25日石膏監(jiān)測點(diǎn)裂縫寬度都增大了約0.1 mm；（c）2016年11月12日石膏監(jiān)測點(diǎn)裂縫寬度都增大了約0.05 mm。

經(jīng)過1年的監(jiān)測，石膏監(jiān)測點(diǎn)裂縫寬度變化值為0.25 mm。

b）左洞經(jīng)過 1年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：（a）2016年 6月13日左洞1處邊墻石膏監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)了裂縫，裂縫寬度為0.10 mm，其他監(jiān)測點(diǎn)未發(fā)生開裂；（b）2016年7月10日左洞其余6處也出現(xiàn)了裂縫，裂縫寬度為0.10 mm。

經(jīng)過1年的監(jiān)測，石膏監(jiān)測點(diǎn)裂縫寬度變化值為0.10 mm。

3.2 沉降監(jiān)測結(jié)果

3.2.1 右洞

2016年5月10日—2017年5月10日共監(jiān)測36次，右洞兩側(cè)拱腳及路面兩側(cè)沉降監(jiān)測結(jié)果見表1、表 2、圖 3、圖 4。

表1 某隧道右洞兩側(cè)拱腳沉降監(jiān)測結(jié)果 mm

表2 某隧道右洞路面兩側(cè)沉降監(jiān)測結(jié)果 mm

圖3 某隧道右洞兩側(cè)拱腳沉降變形圖

圖4 某隧道右洞路面兩側(cè)沉降變形圖

3.2.2 左洞

2016年5月10日—2017年5月10日共監(jiān)測36次，左洞兩側(cè)拱腳及路面兩側(cè)沉降監(jiān)測結(jié)果見表3、表 4、圖 5、圖 6。

表3 某隧道左洞兩側(cè)拱腳沉降監(jiān)測結(jié)果 mm

表4 某隧道左洞路面兩側(cè)沉降監(jiān)測結(jié)果 mm

圖5 某隧道左洞兩側(cè)拱腳沉降變形圖

圖6 某隧道左洞路面兩側(cè)沉降變形圖

4 結(jié)論及建議

經(jīng)過2016年5月10日—2017年5月10日1年期間對某隧道右洞KX+288—KX+348、左洞ZKX+330—ZKX+390段的變形監(jiān)測，得出以下結(jié)果：某隧道左右洞監(jiān)測段襯砌裂縫寬度在繼續(xù)增大，左右洞監(jiān)測段襯砌沉降在繼續(xù)增大，經(jīng)過1年的監(jiān)測，隧道監(jiān)測段襯砌仍在不均勻下沉。

4.1 右洞

a）經(jīng)過對某隧道右洞石膏法1年的觀測，布設(shè)的石膏監(jiān)測點(diǎn)全部開裂，石膏監(jiān)測點(diǎn)裂縫寬度變化值為0.25 mm。

b）經(jīng)過對某隧道右洞沉降法1年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：

（a）KX+303—KX+343段變形變化值最大，最大下沉值為36.16 mm；

（b）右洞左側(cè)拱腳下沉值大于右側(cè)，平均大于9 mm；

（c）根據(jù)沉降監(jiān)測表顯示，6月、7月、8月變形下沉值大。

c）經(jīng)過對監(jiān)測段電纜溝外觀觀測，兩側(cè)電纜溝外邊墻擠壓變形、破碎嚴(yán)重，電纜溝內(nèi)邊墻與隧道襯砌之間裂縫明顯增大。

d）經(jīng)過1年的現(xiàn)場監(jiān)測，右洞變形監(jiān)測段隧道整體在不均勻下沉。

4.2 左洞

a）經(jīng)過對某隧道左洞石膏法1年的觀測，布設(shè)的石膏監(jiān)測點(diǎn)全部開裂，石膏監(jiān)測點(diǎn)裂縫寬度變化值為0.10 mm。

b）經(jīng)過對某隧道左洞沉降法1年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：

（a）ZKX+340—ZKX+385段變形變化值最大，最大下沉值為31.61 mm；

（b）左洞左右兩側(cè)拱腳下沉值基本一致；

（c）根據(jù)沉降監(jiān)測表顯示，6月、7月、8月變形下沉值最大。

c）經(jīng)過對監(jiān)測段電纜溝外觀觀測，兩側(cè)電纜溝外邊墻擠壓變形、破碎嚴(yán)重，電纜溝內(nèi)邊墻與隧道襯砌之間裂縫有明顯增大。

d）經(jīng)過1年的現(xiàn)場監(jiān)測，左洞變形監(jiān)測段隧道整體在不均勻下沉。

4.3 建議

a）對某隧道左右洞監(jiān)測段盡快進(jìn)行隧道病害專項(xiàng)處治。

b）某隧道左右洞6月、7月、8月變形下沉值最大，專項(xiàng)處治時(shí)應(yīng)考慮地表水對隧道下沉的影響。

c）某隧道左右洞襯砌、路面開裂段基本處于同一里程位置，開裂長度基本一致，故在隧道病害勘察設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)查清開裂段的周邊及隧道底板下部的地質(zhì)情況。

d）隧道病害處治完成后，應(yīng)繼續(xù)對該隧道進(jìn)行長期監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)間不少于2年。