高速公路某隧道變形監測

高 輝

（山西省交通科學研究院，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”規劃重點建設項目之一。全線采用雙向四車道高速公路標準建設，設計行車速度80 km/h，路基寬度24.5 m，全線橋涵設計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、路面出現開裂、拱起的病害，隨后隧道養護部門在開裂段路面兩側進行鋼管注漿處治，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開裂，同時路面也出現隆起。2016年3月左洞也出現了襯砌、路面開裂現象，為準確掌握某隧道襯砌裂縫的動態變化，對某隧道裂縫進行了變形監測。

1.2 隧址區地質情況

1.2.1 地形地貌

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

1.2.2 工程地質

隧址區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，構造形態為一NNE向直立箱形背斜，背斜寬度達130 km，幅度50 km左右，基本控制了呂梁山脈的構造骨架，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。

隧址區內的不良地質現象主要為破碎帶、采空區、崩塌與巖堆等。

1.2.3 水文及水文地質條件

隧址區水文地質狀況按照地貌單元分區各有明顯差異，依據不同的含水巖性、補給方式、潛水面的高低、地下水類型，結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 監測方案

根據運營隧道的特點，本次監測采用了比較直接，易于觀測的2種方法[1]：

a）直觀法。在襯砌裂縫上鋪設石膏餅進行監測，石膏餅凝固快且不會產生收縮裂縫，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發展，石膏餅開裂寬度大，說明裂縫增長也大。石膏餅規格為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）。鋪設前，裂縫兩側的襯砌表面應該除去浮渣及灰塵，確保石膏餅完全貼緊襯砌。

圖1 石膏餅現場布設示意圖

b）沉降監測法。

（a）隧道兩側拱腳設置沉降監測點，具體位置見圖2，在同一斷面A、B兩位置設計沉降監測點。

（b）隧道路面兩側設置沉降監測點，具體位置見圖2，在同一斷面C、D兩位置設計沉降監測點。

采用精密水準儀定期對該點進行沉降監測，根據測量拱腳、路面的變化情況，判斷隧道是否變化。觀測基準點設置在洞外的固定位置。

圖2 沉降監測點現場布設示意圖

3 監測結果

3.1 直接法監測結果（即石膏觀測法）

a）右洞經過 1年的監測發現：（a）2016年 6月9日石膏監測點都出現了裂縫，裂縫寬度為0.10 mm；（b）2016年7月25日石膏監測點裂縫寬度都增大了約0.1 mm；（c）2016年11月12日石膏監測點裂縫寬度都增大了約0.05 mm。

經過1年的監測，石膏監測點裂縫寬度變化值為0.25 mm。

b）左洞經過 1年的監測發現：（a）2016年 6月13日左洞1處邊墻石膏監測點出現了裂縫，裂縫寬度為0.10 mm，其他監測點未發生開裂；（b）2016年7月10日左洞其余6處也出現了裂縫，裂縫寬度為0.10 mm。

經過1年的監測，石膏監測點裂縫寬度變化值為0.10 mm。

3.2 沉降監測結果

3.2.1 右洞

2016年5月10日—2017年5月10日共監測36次，右洞兩側拱腳及路面兩側沉降監測結果見表1、表 2、圖 3、圖 4。

表1 某隧道右洞兩側拱腳沉降監測結果 mm

表2 某隧道右洞路面兩側沉降監測結果 mm

圖3 某隧道右洞兩側拱腳沉降變形圖

圖4 某隧道右洞路面兩側沉降變形圖

3.2.2 左洞

2016年5月10日—2017年5月10日共監測36次，左洞兩側拱腳及路面兩側沉降監測結果見表3、表 4、圖 5、圖 6。

表3 某隧道左洞兩側拱腳沉降監測結果 mm

表4 某隧道左洞路面兩側沉降監測結果 mm

圖5 某隧道左洞兩側拱腳沉降變形圖

圖6 某隧道左洞路面兩側沉降變形圖

4 結論及建議

經過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段的變形監測，得出以下結果：某隧道左右洞監測段襯砌裂縫寬度在繼續增大，左右洞監測段襯砌沉降在繼續增大，經過1年的監測，隧道監測段襯砌仍在不均勻下沉。

4.1 右洞

a）經過對某隧道右洞石膏法1年的觀測，布設的石膏監測點全部開裂，石膏監測點裂縫寬度變化值為0.25 mm。

b）經過對某隧道右洞沉降法1年的監測發現：

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

（b）右洞左側拱腳下沉值大于右側，平均大于9 mm；

（c）根據沉降監測表顯示，6月、7月、8月變形下沉值大。

c）經過對監測段電纜溝外觀觀測，兩側電纜溝外邊墻擠壓變形、破碎嚴重，電纜溝內邊墻與隧道襯砌之間裂縫明顯增大。

d）經過1年的現場監測，右洞變形監測段隧道整體在不均勻下沉。

4.2 左洞

a）經過對某隧道左洞石膏法1年的觀測，布設的石膏監測點全部開裂，石膏監測點裂縫寬度變化值為0.10 mm。

b）經過對某隧道左洞沉降法1年的監測發現：

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

（b）左洞左右兩側拱腳下沉值基本一致；

（c）根據沉降監測表顯示，6月、7月、8月變形下沉值最大。

c）經過對監測段電纜溝外觀觀測，兩側電纜溝外邊墻擠壓變形、破碎嚴重，電纜溝內邊墻與隧道襯砌之間裂縫有明顯增大。

d）經過1年的現場監測，左洞變形監測段隧道整體在不均勻下沉。

4.3 建議

a）對某隧道左右洞監測段盡快進行隧道病害專項處治。

b）某隧道左右洞6月、7月、8月變形下沉值最大，專項處治時應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計時，應重點查清開裂段的周邊及隧道底板下部的地質情況。

d）隧道病害處治完成后，應繼續對該隧道進行長期監測，監測時間不少于2年。