談膨脹性土壓導致隧道變異監控量測

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摘要：隧道圍巖中的膨脹性土在遇水環境中會產生膨脹性，從而產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，通過監控量測，詳細介紹其變形趨勢發展規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。

關鍵詞：膨脹性土壓；底鼓；監控量測

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。隨著隧道運營養護市場的逐步發展，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，所在區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發生改變，隧道周邊產生的塑性區變大，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變形監測及分析

3.1測點布置

在每個襯砌變形監測斷面設置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監測數據分析

對變形顯著的隧道斷面進行進行監測，監測結果發現典型斷面（98、99板襯砌斷面）拱腳相對距離有內縮現象，最大內縮量達到10mm，并且隨時間增加，內縮增加。在2018年8月雨量為近幾年最大降水量。通過圖2、3可以發現，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生擴張、拱腰發生收縮現象。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生不利影響，圖5為施工期間某典型斷面監測曲線。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生影響。若隧道在土壓應力作用下由彈性區變為塑性區，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一座底鼓隧道的變形監控量測過程，能為同類型隧道監控量測提供參考依據。

參考文獻

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作者：張雙 單位：遼寧省交通規劃設計院有限責任公司