武昌路隧道洞口變形監測實施探討

別建曉

（1.武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023）

1 概 況

武昌路隧道原名古樓洞，是位于武昌蛇山下的一條南北走向的隧道，著名的黃鶴樓景區就位于其西側的山頂上，武昌起義軍政府舊址位于其南側100 m處。武昌路隧道開鑿于清末、具有百年歷史，隧道長約80 m，寬約6 m，是溝通武昌城南北的通道。

晚清時武昌經濟發展、人口增長，湖北巡撫端方因此制定開鑿蛇山通道計劃，從胭脂山南的巡撫衙門，向南修一條通往閱馬場的路。經張之洞批準，湖北總兵張彪帶領三千士兵用234 d鑿石開路，光緒三十年四月初七日（1904-05-21）順利竣工。現存一塊《開通蛇山治路記》石碑作了詳細記載。官方命名為“蛇山洞”，百姓叫它“古樓洞”[1]。

1914年，民國地方政府對該洞進行了首次維修，以鋼筋水泥取代了原來的磚砌，并加大了洞口，在兩洞口拱頂正中朝外的墻上，嵌飾了花崗巖石匾，匾上從右向左鐫刻著黎元洪題寫的“武昌路”3個大字，右上款落有豎寫的“民國三年”4個小字，左下款則落有豎寫的“黎元洪”3個小字。

2011年3月，武昌路隧道被列入武漢市第五批市級文物保護單位名單[2]，在洞口擋墻上鑲嵌了隧道簡介和文物保護標示牌（如圖1所示）。

圖1 隧道簡介及文物保護牌

2 變形監測的實施

2017年7月上旬，受持續強雨的影響，武昌隧道因雨水太大，無法正常排水，因而對隧道進行了變形監測。

2.1 監測對象

在現場巡察中發現，隧道內部的襯砌完好，沒有出現裂縫和漏水現象，也沒有出現其他異常情況。

在洞口外東、西兩側依山體修建了高約10 m的擋墻，用來防止山體滑坡。因為年代久遠，擋墻上出現了許多裂縫，有的裂縫里甚至出現許多雜草。局部的水平裂縫使擋墻變成上下兩部分，不再是一個整體，且上下兩部分出現明顯的傾斜、錯位、位移等變形情況[3]。

本次出現險情的位置在隧道的南洞口，雨水從擋墻裂縫中冒出。為防止山體被雨水浸泡、沖刷從而引發山體滑坡，本次監測以南洞口處的東、西擋墻為重點監測對象，密切關注其變形走勢。

2.2 監測內容

監測有以下內容：沉降監測、水平位移監測、傾斜監測、收斂監測等[4]。

2.3 監測點布設

根據擋墻的長度，在西側擋墻上設置A、B、C、D、E共5個監測斷面，在東側擋墻上設置F、G、H、I共4個監測斷面。根據擋墻的高度，在每個監測斷面上分別設置2～3個監測點，共25個監測點，監測點的位置和編號如圖2所示。為了保護文物建筑并減少對監測對象的擾動，監測點埋設時不采用先用沖擊鉆成孔、再植入監測點標芯的方法，所有的監測點均采用測量反射片，監測點的編號也不用寫在監測對象上[5]。

在監測影響范圍以外的穩定區域，選埋4個監測基準點，編號分別為P1～P4，其中兩個點位于武昌路東側，兩個位于武昌路西側。基準點也采用測量反射片，粘貼在穩定的建筑物上。

圖2 監測點布置示意圖

2.4 監測數據獲取

本項目監測使用的儀器是Leica TCRP1201+ R400全站儀，儀器測角精度為1″，測距精度為1 mm+ 1.5×10-6D，儀器進行了檢定，處在合格有效期內。

先按四等導線測量的要求對各基準點進行測量，同時觀測出水平角、垂直角和距離，根據觀測值求出各基準點的坐標和高程，作為以后變形監測的基準，具體實施參照《工程測量規范》GB20026-2007中的技術要求。

每次監測時，在通視條件好的安全位置架設儀器，依次觀測基準點P1～P4，檢測基準點的穩定狀態。然后按后方交會方法設站和定向，求出架站點的坐標和高程。再依次分組對監測點進行觀測，觀測時按一級導線的要求進行（如圖3所示），最終求出各監測點的坐標和高程。

圖3 現場監測圖

把監測點的觀測坐標與上一次坐標進行比較，可以求出其變化量，坐標差值就是該點的水平位移量，高程的差值就是該點的沉降量。在A監測斷面上，A1和A2的坐標差值除以其高程差值可以得到此擋墻上部分的傾斜值，A2和A3的坐標差值除以其高程差值可以得到此擋墻下部分的傾斜值，因為有裂縫的存在，擋墻上、下部分的傾斜值是不一樣的。根據A1和F1的三維坐標可以求出其間的距離，距離的變化值就是該方向上的收斂變化量。

3 監測數據處理分析

本項目監測歷時4個月，監測頻率從剛開始的一周3次或2次逐步過渡為一周1次或兩周1次，監測次數共計18次。

對每期監測點的數據進行整理后，繪制變化量與時間的曲線圖[6]，擋墻沉降、擋墻水平位移如圖4所示；擋墻收斂、擋墻傾斜如圖7所示。

圖4 沉降監測曲線圖

圖5 水平位移監測曲線圖

圖6 收斂監測曲線圖

圖7 傾斜監測曲線圖

從沉降監測曲線圖上可以看出，在整個監測周期內，所有監測點的沉降量均在1 mm以內且符合正態分布[7]，最大沉降0.5 mm，最大上升0.7 mm，總體來說沒有發生異常沉降，洞口擋墻是安全穩定的。

從水平位移監測曲線圖上可以看出，監測點持續發生水平變化，部分監測點發生了較大位移，最大位移量達到5.1 mm。從統計數據上還可以發現以下變化規律[8]：①東側擋墻總體比較穩定，變化量均在1.5 mm以內。變化量較大的測點均集中在西側擋墻。②西側擋墻起止處發生位移量比較小，位移量均在2 mm以內。擋墻中部位移量相對較大，其中B、C、D3個監測斷面的位移量均超過2 mm，且均向西方向位移。③具體到西側擋墻的某個監測斷面，上部測點的位移量較大，底部測點的位移量較小。比如B、C、D3個監測斷面上部測點位移量分別為5.1 mm、4.1 mm、3.6 mm；下部測點位移量分別為0.0 mm、0.2 mm、0.2 mm。

從收斂監測曲線圖上可以看出，收斂值普遍變大，說明東、西擋墻之間的凈空變大，變化最大的達到6.7 mm，超過 3 mm 的有A2-F2、B1-G1、B2-G2、C1-H1、D1-H1等處，也印證了B、C、D3個監測斷面處變化較大。

從傾斜監測曲線圖上可以看出，擋墻傾斜變化量均在1‰以內，最大變化量為0.8‰。從統計數據上還可以發現，東側擋墻變化相對較小，西側擋墻變化相對較大。

4 結 語

通過對武昌路隧道洞口的監測，實時采集第一手監測數據，密切關注其各種變形，及時發現異常變化，對其穩定性、安全性作出判斷，以便采取有效措施進行防護，防止事故的發生，為政府或主管部分決策提供強有力的保證。

武昌路隧道作為文物建筑，是需要采取保護措施的。本次監測使用全站儀的免棱鏡技術，沒有在監測對象上布點和立尺，不在監測對象上攀爬和觸摸，對武昌路隧道進行無接觸式的監測。實踐證明，這種監測方法是切實可行的，既能達到監測的效果，又可減少對監測對象的擾動和破壞，對今后文物建筑的監測可提供借鑒和參考。