三峽水位波動對孫家崖隧道二襯裂縫寬度的影響

王 玉 龍

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710000)

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三峽水位波動對孫家崖隧道二襯裂縫寬度的影響

王 玉 龍

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710000)

以奉巫高速公路孫家崖隧道工程為背景，通過現場監測三個典型斷面二襯裂縫寬度隨三峽水位波動的變化情況，探討了該隧道二襯裂縫寬度受三峽水位波動的影響，研究結果可為類似工程的病害治理提供參考。

隧道，裂縫寬度，水位波動，監測數據

0 引言

隨著我國的國民經濟水平的飛速發展，我國在公路和鐵路隧道工程方面得到了顯著的成就。但二襯開裂問題一直困擾著隧道建設及運營，因為隧道二襯裂縫對安全運營影響很大，裂縫會使二襯承載能力降低，同時地下水將通過裂縫進入隧道內部，加快裂縫的發展，造成二襯的剝離掉塊，還會造成隧道內照明、通風系統的損壞，冬天會有掛冰等危害[1]。因此分析二襯開裂的因素，并找到相應的治理措施，從而保證隧道工程的施工質量和運營維修是十分必要的。文獻[2]～[5]通過分析偏載、溫度及失水收縮等因素對二襯開裂的影響。杜飛天等人[6]用三維有限元軟件模擬了高水頭作用下軟弱圍巖地段二襯的開裂問題。就目前的研究文獻來看，當隧道靠近江河修筑時，水位波動對二襯裂縫寬度影響方面的研究還未見過，而該問題是許多臨河隧道面臨的現實問題。

本文以奉巫高速公路孫家崖隧道為工程背景，由于隧道穿越大坪滑坡群，三峽水位上升后，滑坡穩定性受到了影響，進而影響到在建隧道二襯的穩定性。經過現場監測二襯裂縫寬度的變化與三峽水位上升的關系，找到二者之間的變化關系，對以后研究類似工程、設計、運營維修都有較大的指導意義。

1 工程概況

孫家崖隧道出洞口位于大坪滑坡群中，地形呈緩坡，坡面自然坡度角坡度18°～23°，地表覆蓋厚約5 m～8 m的坡積混碎石亞粘土，下伏砂巖夾泥巖，自然狀態下整體穩定。

大坪滑坡群由Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號三個滑坡組成，根據初勘資料，Ⅰ號和Ⅱ號滑坡位于Ⅲ號滑坡西北方向，面積分別為約53 805 m2和104 842 m2，平均厚度分別約14 m和14.5 m，體積分別約774 792 m3和1 508 717 m3，主滑方向均為239°。大坪滑坡群及隧道位置如圖1所示。Ⅲ號滑坡位處山坡斜坡中下部，正對梅溪河，主要由粘性土混碎石和碎石土組成。滑坡呈陡—緩—陡—緩—陡的地形，地面坡角10°～35°。根據詳勘報告，大坪Ⅲ號滑坡被分為上、下滑坡兩個滑坡，兩滑坡主滑方向一致，均為230°。上滑坡位于滑坡區后部高處，后緣即Ⅲ號滑坡后緣，兩側以Ⅲ號滑坡中后部邊界為界，前緣附近有泉水出露。根據詳勘資料，剪出口高程在252 m-257 m-264 m一線，東南高，西北低，剪出口現已被后期滑塌物覆蓋。上滑坡面積約23 752 m2，平均厚度16.80 m，體積約399 030 m3。下滑坡位于Ⅲ號滑坡中前部，后緣位于上滑坡剪出口外約20 m，兩側邊界同Ⅲ號滑坡，前緣邊界及剪出口已被三峽庫水淹沒?；旅娣e約15 787 m2，平均厚度10.70 m，體積約168 920 m3。

2 二襯裂縫監測

由于孫家崖地處長江北岸，緊鄰其支流梅溪河，因此受到三峽蓄水的影響較大，為總結分析三峽水位的變化是否對隧道結構的穩定性產生影響，特在隧道左線選擇二襯表面出現裂縫較為明顯的地段布置裂縫監測應變計，監測裂縫寬度的變化與三峽水位波動的關系，評價其對隧道穩定性的影響程度。從2011年9月4日到2011年11月4日對選擇的LK0+830，LK0+790，LK0+680三個監測斷面的二襯裂縫寬度進行監測，同時在該段時間對三峽水位高度和當地的天氣情況等變化進行了詳細記錄。

對現場的數據進行整理后，為了更好地將三峽水位上升與選定斷面的裂縫寬度做對比，水位變化值按監測單位(m)計不變，將裂縫寬度增大106倍。圖2為二襯裂縫寬度與三峽水位變化的關系曲線。

由監測數據發現2011年9月4日監測到的三峽水位高度為150.93 m，由于降雨影響等原因第10天后水位有了明顯的增加，增加高度約為10 m，第15天左右水位稍顯穩定后又快速增長了6.5 m，第20天～25天之間水位有所下降，第25天后水位一直緩慢增長，直至2011年11月4日監測截止日期為止水位高度為175 m，水位共增長23.8 m。從監測數據來看，水位的變化與天氣狀況的關系較大。LK0+830，LK0+790兩個斷面裂縫寬度隨三峽水位高度的變化規律基本相同，在儀器安裝的前5天裂縫寬度增長較快，LK0+790最大值達到0.014 2 mm，LK0+830為0.010 5 mm，第5天～15天LK0+790裂縫寬度減小至0.009 1 mm，LK0+830減至0.003 8 mm。之后由于水位上升的影響，LK0+790裂縫快速增長至0.021 1 mm，LK0+830增長至0.015 1 mm，第20天后兩個斷面的裂縫寬度隨水位的上漲而逐漸增加，水位逐漸穩定后，兩個斷面的裂縫寬度也逐漸趨于穩定，穩定后LK0+790斷面的裂縫寬度為0.042 9 mm，LK0+830斷面的裂縫寬度為0.033 mm。從圖2中的曲線變化趨勢看兩個斷面裂縫的變化規律基本相同，LK0+790斷面的變化在各點均大于LK0+830斷面。對比水位上升曲線和兩個斷面的裂縫寬度曲線不難發現，裂縫寬度的增加總是滯后于水位上升。LK0+680斷面的二襯裂縫寬度的變化量相對于LK0+790，LK0+830斷面數值上要小得多，穩定后為0.001 7 mm。但是該斷面的二襯表面裂縫寬度波動性更加明顯，主要是因為該斷面更靠近河岸，受水位上漲的影響突出，除此之外，該斷面二襯表面的裂縫寬度的變化趨勢和LK0+790，LK0+830斷面的表面裂縫寬度變化趨勢大致相同。

3 結語

通過現場監測三峽水位的變化對該隧道二襯裂縫寬度的影響可以看出：隨著三峽水位的上升，二襯表面的裂縫寬度總體呈增加的趨勢，且呈現出不同程度的波動現象，尤其是在降雨前后，波動性尤為明顯。隨著后期三峽水位的逐步穩定，二襯表面裂縫寬度的變化也開始逐漸穩定。

綜上所述，隧道支護結構的穩定性受到三峽水位上漲與下落的影響較為嚴重，尤其是進入秋冬季節，該地區降水量較大，更應引起高度重視，避免兩者雙重影響的疊加，對支護結構產生較大影響，對隧道施工和運營安全造成安全隱患。

[1] 劉學增,古銀城,張文正.外力作用下隧道二襯開裂過程的數值分析[J].華東公路,2013,1(199):24-29.

[2] 羅干筱.公路隧道二襯混凝土開裂的施工因素分析及對策研究[J].路橋科技，2013(28):189-190.

[3] 程祖輝,陳鐵龍,張飛陽.隧道二襯混凝土裂縫成因與防治[J].安徽理工大學學報,2012,32(sup):282-285.

[4] 許滌平,賈圣東.淺埋偏壓連拱隧道二襯開裂原因分析[J].橋隧工程,2010(2):134-135.

[5] 張連成,閆小波,鄧 濤.淺埋隧道邊坡滑移與襯砌開裂病害分析[J].福州大學學報,2011,39(2):281-287.

[6] 杜飛天,沈立濱,汪 波.高水頭軟弱圍巖隧道二襯開裂狀況的三維有限元分析[J].地基與基礎,2007,21(2):208-211.

Analysis the relation between fractures width on second lining concrete of Sunjiaya tunnel and three gorges reservoir water-level fluctuation

Wang Yulong

(Xi’anRailwaySurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

Taking Sunjiaya tunnel of Feng-Wu highway as the engineering background, through in-situ monitoring secondary crack width change of three typical sections with the three gorges water-level change, the paper explores the impact of the three gorges upon the tunnel secondary lining crack width. The research achievements can provide some guidance for similar engineering diseases treatment.

tunnel, crack width, water-level fluctuation, monitoring data

1009-6825(2016)18-0169-02

2016-04-19

王玉龍(1990- )，男，碩士，助理工程師

U451.4

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