摘要：文章針對鐵路隧道下穿運(yùn)營期高速公路施工時極易對公路及其附屬構(gòu)筑物帶來的不良影響，通過構(gòu)建隧道地表監(jiān)測系統(tǒng)，對高速公路及其附屬構(gòu)筑物進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)隧道不同位置地質(zhì)情況及施工風(fēng)險，進(jìn)行了合理分級，并依據(jù)分級進(jìn)行專項(xiàng)觀測方案設(shè)計與調(diào)整，監(jiān)測成果極大地降低了施工成本及風(fēng)險，保障了隧道施工及公路行車安全。研究成果對下穿高速公路隧道施工安全監(jiān)測有一定的參考意義。

　　關(guān)鍵詞：監(jiān)測系統(tǒng);下穿隧道;自動化監(jiān)測;地表沉降;路基分層沉降

　　0 引言

　　隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，受地形和地勢等限制，公路和鐵路之間互相交疊、交叉等問題不斷出現(xiàn)，導(dǎo)致下穿既有建筑物的隧道工程明顯增多。因下穿隧道施工技術(shù)難度大、不確定性因素多、事故導(dǎo)致的社會影響嚴(yán)重等原因，引起了國內(nèi)外專家學(xué)者的高度關(guān)注[1-5]。其中，鐘巧榮等[6]研究了下穿危舊建筑物時淺埋暗挖法的關(guān)鍵施工技術(shù);姚海波等[7]通過研究采用水平長管棚支護(hù)技術(shù)和在隧道上半斷面注漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了熱力隧道下穿地面建筑物的安全施工;曹全[8]分析了地鐵隧道在頂進(jìn)式公鐵立交橋下通過時的處理技術(shù)。

　　在隧道施工過程中，為確保施工安全，掌握圍巖和支護(hù)的動態(tài)信息，驗(yàn)證隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)效果，確認(rèn)支護(hù)參數(shù)和施工方法的合理性，對隧道進(jìn)行監(jiān)控量測是非常必要的。杜小虎等[9]結(jié)合陜京天然氣進(jìn)京隧道下穿城鐵施工等工程，介紹了采用動態(tài)、靜態(tài)測量相結(jié)合的方法對運(yùn)營中的城市鐵路進(jìn)行監(jiān)測的方法;尚艷亮[10]針對華師站至崗頂站地鐵隧道下穿崗頂酒店大樓施工中存在的某些問題，進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)控量測。

　　因此，為了更有效地確保施工安全，降低施工成本及風(fēng)險，本文采用多種檢測手段構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，對某鐵路隧道下穿運(yùn)營中的高速公路及其附屬構(gòu)筑物進(jìn)行監(jiān)測分析，并將監(jiān)測結(jié)果運(yùn)用于施工指導(dǎo)。

　　1 問題的提出

　　某高鐵隧道下穿高速公路，交叉影響段長度為113m，交叉夾角約55°，高速公路路面距隧道洞頂距離僅23m，公路邊坡?lián)鯄A(chǔ)距隧道開挖輪廓線最小距離僅4m。隧道周邊巖層分布如下頁圖1所示。

　　隧道通過地區(qū)屬低山峰叢洼地及溶蝕丘陵地貌，溶蝕溝槽、溶蝕洼地、漏斗發(fā)育。隧道進(jìn)口下穿段地表有坡殘積黏土和下伏灰?guī)r，開挖揭露坡殘積黏土層厚度變化大，局部存在淺表層豎向巖溶管道。隧道下穿段通過的地層及巖性有第四系全新統(tǒng)人工填筑(Q4ml)碎石土、坡殘積(Q4dl+el)黏土，斷層破碎帶(Fr)壓碎巖及角礫巖，二疊系下統(tǒng)茅口組(P1m)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、燧石灰?guī)r。

　　如圖1所示，隧道開挖影響區(qū)的各層巖土體特點(diǎn)為：

　　(1)路面瀝青混凝土層：具有很好的粘聚力和較高的摩擦系數(shù)，對路基層的不均勻沉降具有一定的抵抗能力。

　　(2)碾壓碎石土層：可傳遞荷載，但土體的粘聚力極差，若下伏土層變形極易松弛并快速變形。

　　(3)殘坡積黏土層：土體自穩(wěn)能力很差，層厚差異很大，但具有一定的粘聚力，對小范圍的巖溶管道內(nèi)充填物失穩(wěn)誘發(fā)的變形具有一定的抵抗變形能力。

　　(4)厚層灰?guī)r：自穩(wěn)能力好，但溶蝕極為發(fā)育，淺表層豎向巖溶管道發(fā)育，規(guī)模大小不一。

　　(5)豎向巖溶管道發(fā)育區(qū)：豎向巖溶管道內(nèi)多充填無自穩(wěn)能力的可軟塑狀黏土。

　　鐵路隧道下穿高速公路交叉段平面位置如圖2所示。在隧道開挖過程中，豎向巖溶管道充填物無自穩(wěn)能力，在開挖揭露過程中基本會失穩(wěn);管道充填物失穩(wěn)后，坡殘積黏土層具有一定粘聚力，可抵抗部分變形;若時間持續(xù)較久或變形范圍大，其也將產(chǎn)生剪切破壞;路基為碾壓碎石層，雖密實(shí)度高，但無粘聚力，坡殘積黏土層失穩(wěn)后其將快速失穩(wěn)，造成連續(xù)垮塌;其最嚴(yán)重的后果將導(dǎo)致高速公路路面破壞，直接封閉交通。因此，隧道穿越該段高速公路路基段施工過程中極易出現(xiàn)：豎向巖溶管道充填物失穩(wěn)→坡殘積粘土層剪切破壞→高速公路路基碾壓碎石土層快速垮塌→高速公路路面破壞→封閉交通治理。

　　下穿段屬于巖溶極為發(fā)育區(qū)域，主要表現(xiàn)為基巖面起伏大，填充型的溶溝、溶槽及落水洞發(fā)育，施工措施控制不當(dāng)極易引起洞內(nèi)塌方，從而誘發(fā)高速公路路基的失穩(wěn)。

　　2 監(jiān)測對象分析

　　考慮工程項(xiàng)目地質(zhì)復(fù)雜性及路線交叉影響，為更快更準(zhǔn)確地獲得交叉段巖土變形信息，根據(jù)高速公路和鐵路隧道的空間位置關(guān)系和構(gòu)筑物危險級別，構(gòu)建A、B、C、D、E共5個不同監(jiān)控等級的區(qū)域(見圖3)。

　　圖3中，A區(qū)為高速公路路面及路基層(淺表層)：

　　(1)構(gòu)筑物重要性等級高，危險級別為最危險;

　　(2)隧道在高速公路正下方施工，開挖擾動可能會引起路面開裂、沉陷，對高速行駛的車輛造成威脅;

　　(3)人工碎石土層粘聚力極差，下方施工擾動易造成路面與路基差異沉降，出現(xiàn)脫空;

　　(4)隧道爆破聲響及振動會影響高速公路駕駛員的正常駕駛。

　　B區(qū)為高速公路路基層(深層填方土體)：

　　(1)構(gòu)筑物重要性等級高，危險級別為危險;

　　(2)人工填筑碎石土層粘聚力極差，坡殘積黏土層自穩(wěn)能力差[11]，隧道開挖深度處于淺表層豎向巖溶管道發(fā)育區(qū)，開挖過程中易引起巖溶管道充填物涌出，造成路基脫空、塌陷;

　　(3)該路基由高填方填筑而成，且路床處于斜坡上，填筑體正下方隧道施工擾動易引起部分或整體路基側(cè)向滑移。

　　C區(qū)為高速公路右側(cè)坡腳擋墻：

　　(1)構(gòu)筑物重要性等級較高，危險級別為較危險;

　　(2)隧道下穿坡腳擋墻，隧道拱頂距擋墻基底僅4m。隧道爆破開挖擾動易對擋墻基礎(chǔ)的穩(wěn)定造成一定影響，繼而影響坡體穩(wěn)定[12]。

　　D區(qū)和E區(qū)為淺埋段地表(D區(qū)位于公路路線右側(cè)，E區(qū)位于公路路線左側(cè))：

　　該區(qū)域地表無構(gòu)筑物，構(gòu)筑物重要性等級低，危險級別為一般，對公路運(yùn)營暫無重大安全隱患。

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