談膨脹性土壓導致隧道變異監(jiān)控量測

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摘要：隧道圍巖中的膨脹性土在遇水環(huán)境中會產(chǎn)生膨脹性，從而產(chǎn)生作用于襯砌和支護結構上的土壓。該壓力會導致在隧道結構薄弱部位引起破壞。本文以一座由膨脹性土壓導致底鼓病害的隧道為工程背景，通過監(jiān)控量測，詳細介紹其變形趨勢發(fā)展規(guī)律以及變形隨時間的周期性，為同類型隧道病害提供參考依據(jù)。

關鍵詞：膨脹性土壓；底鼓；監(jiān)控量測

膨脹性土壓引起的嚴重的隧道變異通常表觀病害較為明顯，并且變形是不可逆的。一般特征是圍巖位移和土壓隨時間長期增加，對隧道襯砌及路面等結構的破壞力是巨大的。隨著隧道運營養(yǎng)護市場的逐步發(fā)展，這種病害引起的隧道安全隱患更應該加強重視。為此，本文從監(jiān)控量測角度分析膨脹性土壓作用下，隧道結構的各種趨勢狀態(tài)及分析要點。

1工程概況

該隧道位于長深高速公路凌源境內(nèi)，所在區(qū)域屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸季風氣候，年平均氣溫8.2℃，無霜期164天，年平均降雨量487mm，6月中旬至8月下旬平均降雨量320mm，占全年降雨量的60～70%。

2膨脹性土壓引起隧道變異

由于該隧道周圍巖體存在膨脹性巖土，在遇水作用下，使得隧道周圍的應力狀態(tài)發(fā)生改變，隧道周邊產(chǎn)生的塑性區(qū)變大，荷載增加，致使隧道承載能力不足，結構變異。隧道變異病害主要體現(xiàn)在側墻水及拱腰水平開裂并伴有變形等表觀病害、拱頂壓潰、剪切錯臺、路面隆起并伴有檢修道變形。

3變形監(jiān)測及分析

3.1測點布置

在每個襯砌變形監(jiān)測斷面設置4個觀測點，AB為拱腰橫向間距測點、CD為底腳橫向間距測點（圖1）。

3.2監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

對變形顯著的隧道斷面進行進行監(jiān)測，監(jiān)測結果發(fā)現(xiàn)典型斷面（98、99板襯砌斷面）拱腳相對距離有內(nèi)縮現(xiàn)象，最大內(nèi)縮量達到10mm，并且隨時間增加，內(nèi)縮增加。在2018年8月雨量為近幾年最大降水量。通過圖2、3可以發(fā)現(xiàn)，該時間段中隧道襯砌拱腳間距的變形速率較其他時間段斜率增大。通過圖4中同一斷面拱腰和拱腳間距對比可知，該斷面拱腰間距處于擴張趨勢，而拱腳間距處于收縮趨勢。進一步可知，同一座隧道，在處于膨脹性圍巖土壓作用下，并不一定是所有襯砌拱腳發(fā)生擴張、拱腰發(fā)生收縮現(xiàn)象。對該隧道進行維修加固施工過程中，要注意臨時支撐與防護。由于原結構破壞外加施工擾動，會對襯砌拱腳及拱腰間距產(chǎn)生不利影響，圖5為施工期間某典型斷面監(jiān)測曲線。由圖可知，在施工期間，拱腳間距陡增11mm。需要增加臨時支撐，確保施工安全。

4結論

膨脹性土壓會對隧道結構產(chǎn)生影響。若隧道在土壓應力作用下由彈性區(qū)變?yōu)樗苄詤^(qū)，則破壞變形會隨時間的增長而一直增加，并且這種破壞是不可逆破壞。膨脹性土壓破壞在雨量充沛的雨季尤為顯著。若對由膨脹性土壓導致破壞的隧道進行加固處理，應盡量回避雨季，做好防水措施，并進行臨時支護。本文詳細介紹了長深高速公路凌源境內(nèi)一座底鼓隧道的變形監(jiān)控量測過程，能為同類型隧道監(jiān)控量測提供參考依據(jù)。

參考文獻

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[4]關寶樹.隧道工程設計要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

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作者：張雙 單位：遼寧省交通規(guī)劃設計院有限責任公司