港建路施工對長江隧道的影響監測

夏一帆

（上海兆億隧橋養護管理有限公司）

1 工程概況

港建路（規六路～極地科考基地）新建工程實施范圍西起規六路，東至極地科考基地，全長約2.03km，實施紅線寬度24～40m，道路等級為城市支路，設計速度30km/h。本工程從樁號K1+740～K1+880長約140m范圍為G40隧道控制區，樁號K1+785～K1+835下方為隧道下穿進出口頂板范圍，目前運營情況良好，G40高速公路長江隧道從該段道路下穿越。

圖1 項目地理位置圖

擬建港建路工程在運營中的上海長江隧道上方施工。在項目施工期間，對隧道結構開展和加強保護監測工作，可以根據隧道實時的變形數據，及時分析判斷道路開挖施工、機械擾動等對隧道的影響情況，以便及時采取有效措施，達到控制隧道的變形，保護上海長江隧道安全運營的目的。

2 監測難點

2.1 監測場地狹長且限高

已運營的隧道場地為狹長圓形通道，于該場地內采用全站儀+棱鏡的形式進行位移監測不同于地面開闊地上的監測，控制點在選擇上只能因地制宜，因此本項目無法采用最佳的觀測條件進行布置。

2.2 監測周期內干擾因素多

監測作業所需小棱鏡均以膨脹螺絲固定在隧道管壁及道床板上。但由于日間隧道車輛運行對隧道整體有較大振動影響，剛性固定的小棱鏡在長久的振動過程中會逐漸松動，從而影響觀測精度；而且隧道內部作為一個封閉環境，受隧道在運行時的活塞風影響，揚塵較大，易造成棱鏡容易積灰，亦會影響觀測精度。

2.3 監測次數有限

由于監測對象為已運營的隧道，為了保障的安全運營，進入場地內進行監測作業有較多限制條件。綜合各作業部門的協商結果和工程本身的施工進度，本項目實際的監測頻率約為一周一次。

3 監測點的埋設及施工監測方法

3.1 隧道結構垂直位移人工監測

點位布置：在東線隧道內布設23個監測點，編號ECJ1～ECJ23；在西線隧道內布設23個監測點，編號WCJ1～WCJ23。

埋設：隧道結構垂直位移監測點在防撞墩上用電錘鉆孔，埋進頂面為半圓形的不銹鋼測量標志并用快干水泥固定。

測量儀器：沉降監測采用蔡司Ni007型電子水準儀及配套的線條式銦鋼尺，監測精度0.3mm/km。

測量方法：每次觀測均以埋設于長江隧道內的基本水準點作為起測點，在東、西線隧道各布設一條二等水準閉合路線，以各線路水準點為依據直接進行各監測點的水準測量。重要監測點納入水準線路，其余監測點采用中視法，由于隧道坡度較大，最小視線高度適當放寬。單點相鄰兩次的高程變化為本次垂直變化量，與初測高程的變化為累計垂直變化量。

3.2 隧道結構收斂變形人工監測

點位布置：在東線隧道內布設15組監測斷面（對應人工垂直位移監測點，下同），編號ESL1～ESL15；在西線隧道內布設16個監測點，編號WSL1～WSL16。

埋設：布點位置位于斷面的水平直徑兩端各布置1個測點（反射片）以測水平直徑，斷面內外側的防火板區域各布置1個測點，共4個固定觀測點，見圖2。

圖2 上海長江隧道圓隧道直徑變形觀測點布設圖

測量儀器：收斂監測采用瑞士徠卡TCRA1201+型全站儀，測角精度1”，測距精度 2mm+2ppm；

測量方法：隧道觀測方法采用獨立坐標測量，將全站儀安置在儀器置站點上，整平后測定 1、2、3、4 點在同一座標系中的坐標，利用 1、2、3、4點坐標計算出1-2收斂線距離、1-3收斂線距離、1-4收斂線距離。利用當次測量計算收斂線距離與初始收斂線距離比較，可以得到隧道收斂變形情況，測量示意圖見圖3。

當次測量計算距離與初始距離之差即為收斂變形量△D=DIi-Di0。

圖3 上海長江隧道圓隧道直徑測量方法

圖4 自動測距儀安裝斷面圖

3.3 隧道結構收斂變形自動化監測（測距儀）

點位布置：保留建設期道路正上方的部分監測點。

埋設：在隧道上部頂板位置A點上安裝自動化測距儀支架，并將自動化測距儀固定在支架上，使支架保持水平，見圖4。

測量儀器：采用激光測距傳感器GLS-B系列，測程0.05～200m，支持串行接口（RS232或RS485或RS422），工業防護等級IP65，測量精度1.0mm。

測量方法：將測距儀固定在隧道一端后，直接用測距儀測量過該點的圓形斷面的直徑。每次測量的距離與初始距離的差值為收斂累計變化量，兩次測量的距離之差為收斂本次變化量。

4 監控數據分析

表1 隧道結構變形監測值表

圖5 港建路新建工程施工期間對上海長江隧橋上行靜力水準監測變化對比曲線

圖6 港建路新建工程施工期間對上海長江隧橋下行靜力水準監測變化對比曲線

5 結果與討論

監測數據存在上下波動，這是由于道路施工過程中隧道原有的受力平衡狀態較易被打破。管線溝槽開挖引起的卸荷作用，造成隧道小幅度上抬；而變形曲線整體表現為下沉趨勢，則是回填土以及道路施工完畢荷載作用所引起的隧道沉降。可見，在整個監測過程中，隧道由于上方道路施工存在一定程度的沉降，上行線最大累計豎向變形達到1.5mm，下行線最大累計豎向變形達到3.0mm。對比溝槽開挖的時間和整體道路施工回填完畢后的隧道變形值，不難發現加載更易引起的豎向變形。因此，在道路施工的過程中，應重點控制施工范圍內的堆載情況。此外，由隧道施工前后的調查對比可知，上行線隧道內部施工前后無明顯變化，而下行線施工后螺栓孔處發現少量濕漬，這與圖5～6的數據變化結果是一致的。下行線累計沉降量較大，表明受到的施工影響也較大，故表現為隧道內部的少量滲水。筆者認為該道路施工對下方隧道的影響較小，變形量和內部滲漏水及破損情況均未對隧道結構造成巨大的危害。盡管如此，筆者建議鄰近已運營隧道上方進行道路施工時仍須加強對隧道結構安全狀態的監測，并展開內部巡查分析，以掌握隧道的結構現狀，更好地進行道路施工，保障的運營安全。

6 結語

道路施工對隧道影響較小，完全采取自動化監測，較為消耗人力物力財力，在一定程度上造成了浪費。改采用人工設站，自動測量的形式，雖降低了監測頻率，但是根據現場實測結果顯示該方法仍舊可以在保障運營安全的基礎上判斷出隧道變形情況，滿足監測保護的需要，又能降低監測成本，可為今后類似的工程提供經驗和參考。