港建路施工对长江隧道的影响监测

夏一帆

（上海兆亿隧桥养护管理有限公司）

1 工程概况

港建路（规六路～极地科考基地）新建工程实施范围西起规六路，东至极地科考基地，全长约2.03km，实施红线宽度24～40m，道路等级为城市支路，设计速度30km/h。本工程从桩号K1+740～K1+880长约140m范围为G40隧道控制区，桩号K1+785～K1+835下方为隧道下穿进出口顶板范围，目前运营情况良好，G40高速公路长江隧道从该段道路下穿越。

图1 项目地理位置图

拟建港建路工程在运营中的上海长江隧道上方施工。在项目施工期间，对隧道结构开展和加强保护监测工作，可以根据隧道实时的变形数据，及时分析判断道路开挖施工、机械扰动等对隧道的影响情况，以便及时采取有效措施，达到控制隧道的变形，保护上海长江隧道安全运营的目的。

2 监测难点

2.1 监测场地狭长且限高

已运营的隧道场地为狭长圆形通道，于该场地内采用全站仪+棱镜的形式进行位移监测不同于地面开阔地上的监测，控制点在选择上只能因地制宜，因此本项目无法采用最佳的观测条件进行布置。

2.2 监测周期内干扰因素多

监测作业所需小棱镜均以膨胀螺丝固定在隧道管壁及道床板上。但由于日间隧道车辆运行对隧道整体有较大振动影响，刚性固定的小棱镜在长久的振动过程中会逐渐松动，从而影响观测精度；而且隧道内部作为一个封闭环境，受隧道在运行时的活塞风影响，扬尘较大，易造成棱镜容易积灰，亦会影响观测精度。

2.3 监测次数有限

由于监测对象为已运营的隧道，为了保障的安全运营，进入场地内进行监测作业有较多限制条件。综合各作业部门的协商结果和工程本身的施工进度，本项目实际的监测频率约为一周一次。

3 监测点的埋设及施工监测方法

3.1 隧道结构垂直位移人工监测

点位布置：在东线隧道内布设23个监测点，编号ECJ1～ECJ23；在西线隧道内布设23个监测点，编号WCJ1～WCJ23。

埋设：隧道结构垂直位移监测点在防撞墩上用电锤钻孔，埋进顶面为半圆形的不锈钢测量标志并用快干水泥固定。

测量仪器：沉降监测采用蔡司Ni007型电子水准仪及配套的线条式铟钢尺，监测精度0.3mm/km。

测量方法：每次观测均以埋设于长江隧道内的基本水准点作为起测点，在东、西线隧道各布设一条二等水准闭合路线，以各线路水准点为依据直接进行各监测点的水准测量。重要监测点纳入水准线路，其余监测点采用中视法，由于隧道坡度较大，最小视线高度适当放宽。单点相邻两次的高程变化为本次垂直变化量，与初测高程的变化为累计垂直变化量。

3.2 隧道结构收敛变形人工监测

点位布置：在东线隧道内布设15组监测断面（对应人工垂直位移监测点，下同），编号ESL1～ESL15；在西线隧道内布设16个监测点，编号WSL1～WSL16。

埋设：布点位置位于断面的水平直径两端各布置1个测点（反射片）以测水平直径，断面内外侧的防火板区域各布置1个测点，共4个固定观测点，见图2。

图2 上海长江隧道圆隧道直径变形观测点布设图

测量仪器：收敛监测采用瑞士徕卡TCRA1201+型全站仪，测角精度1”，测距精度 2mm+2ppm；

测量方法：隧道观测方法采用独立坐标测量，将全站仪安置在仪器置站点上，整平后测定 1、2、3、4 点在同一座标系中的坐标，利用 1、2、3、4点坐标计算出1-2收敛线距离、1-3收敛线距离、1-4收敛线距离。利用当次测量计算收敛线距离与初始收敛线距离比较，可以得到隧道收敛变形情况，测量示意图见图3。

当次测量计算距离与初始距离之差即为收敛变形量△D=DIi-Di0。

图3 上海长江隧道圆隧道直径测量方法

图4 自动测距仪安装断面图

3.3 隧道结构收敛变形自动化监测（测距仪）

点位布置：保留建设期道路正上方的部分监测点。

埋设：在隧道上部顶板位置A点上安装自动化测距仪支架，并将自动化测距仪固定在支架上，使支架保持水平，见图4。

测量仪器：采用激光测距传感器GLS-B系列，测程0.05～200m，支持串行接口（RS232或RS485或RS422），工业防护等级IP65，测量精度1.0mm。

测量方法：将测距仪固定在隧道一端后，直接用测距仪测量过该点的圆形断面的直径。每次测量的距离与初始距离的差值为收敛累计变化量，两次测量的距离之差为收敛本次变化量。

4 监控数据分析

表1 隧道结构变形监测值表

图5 港建路新建工程施工期间对上海长江隧桥上行静力水准监测变化对比曲线

图6 港建路新建工程施工期间对上海长江隧桥下行静力水准监测变化对比曲线

5 结果与讨论

监测数据存在上下波动，这是由于道路施工过程中隧道原有的受力平衡状态较易被打破。管线沟槽开挖引起的卸荷作用，造成隧道小幅度上抬；而变形曲线整体表现为下沉趋势，则是回填土以及道路施工完毕荷载作用所引起的隧道沉降。可见，在整个监测过程中，隧道由于上方道路施工存在一定程度的沉降，上行线最大累计竖向变形达到1.5mm，下行线最大累计竖向变形达到3.0mm。对比沟槽开挖的时间和整体道路施工回填完毕后的隧道变形值，不难发现加载更易引起的竖向变形。因此，在道路施工的过程中，应重点控制施工范围内的堆载情况。此外，由隧道施工前后的调查对比可知，上行线隧道内部施工前后无明显变化，而下行线施工后螺栓孔处发现少量湿渍，这与图5～6的数据变化结果是一致的。下行线累计沉降量较大，表明受到的施工影响也较大，故表现为隧道内部的少量渗水。笔者认为该道路施工对下方隧道的影响较小，变形量和内部渗漏水及破损情况均未对隧道结构造成巨大的危害。尽管如此，笔者建议邻近已运营隧道上方进行道路施工时仍须加强对隧道结构安全状态的监测，并展开内部巡查分析，以掌握隧道的结构现状，更好地进行道路施工，保障的运营安全。

6 结语

道路施工对隧道影响较小，完全采取自动化监测，较为消耗人力物力财力，在一定程度上造成了浪费。改采用人工设站，自动测量的形式，虽降低了监测频率，但是根据现场实测结果显示该方法仍旧可以在保障运营安全的基础上判断出隧道变形情况，满足监测保护的需要，又能降低监测成本，可为今后类似的工程提供经验和参考。