三峡水位波动对孙家崖隧道二衬裂缝宽度的影响

王 玉 龙

(中铁西安勘察设计研究院有限责任公司，陕西 西安 710000)



三峡水位波动对孙家崖隧道二衬裂缝宽度的影响

王 玉 龙

(中铁西安勘察设计研究院有限责任公司，陕西 西安 710000)

以奉巫高速公路孙家崖隧道工程为背景，通过现场监测三个典型断面二衬裂缝宽度随三峡水位波动的变化情况，探讨了该隧道二衬裂缝宽度受三峡水位波动的影响，研究结果可为类似工程的病害治理提供参考。

隧道，裂缝宽度，水位波动，监测数据

0 引言

随着我国的国民经济水平的飞速发展，我国在公路和铁路隧道工程方面得到了显著的成就。但二衬开裂问题一直困扰着隧道建设及运营，因为隧道二衬裂缝对安全运营影响很大，裂缝会使二衬承载能力降低，同时地下水将通过裂缝进入隧道内部，加快裂缝的发展，造成二衬的剥离掉块，还会造成隧道内照明、通风系统的损坏，冬天会有挂冰等危害[1]。因此分析二衬开裂的因素，并找到相应的治理措施，从而保证隧道工程的施工质量和运营维修是十分必要的。文献[2]～[5]通过分析偏载、温度及失水收缩等因素对二衬开裂的影响。杜飞天等人[6]用三维有限元软件模拟了高水头作用下软弱围岩地段二衬的开裂问题。就目前的研究文献来看，当隧道靠近江河修筑时，水位波动对二衬裂缝宽度影响方面的研究还未见过，而该问题是许多临河隧道面临的现实问题。

本文以奉巫高速公路孙家崖隧道为工程背景，由于隧道穿越大坪滑坡群，三峡水位上升后，滑坡稳定性受到了影响，进而影响到在建隧道二衬的稳定性。经过现场监测二衬裂缝宽度的变化与三峡水位上升的关系，找到二者之间的变化关系，对以后研究类似工程、设计、运营维修都有较大的指导意义。

1 工程概况

孙家崖隧道出洞口位于大坪滑坡群中，地形呈缓坡，坡面自然坡度角坡度18°～23°，地表覆盖厚约5 m～8 m的坡积混碎石亚粘土，下伏砂岩夹泥岩，自然状态下整体稳定。

大坪滑坡群由Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号三个滑坡组成，根据初勘资料，Ⅰ号和Ⅱ号滑坡位于Ⅲ号滑坡西北方向，面积分别为约53 805 m2和104 842 m2，平均厚度分别约14 m和14.5 m，体积分别约774 792 m3和1 508 717 m3，主滑方向均为239°。大坪滑坡群及隧道位置如图1所示。Ⅲ号滑坡位处山坡斜坡中下部，正对梅溪河，主要由粘性土混碎石和碎石土组成。滑坡呈陡—缓—陡—缓—陡的地形，地面坡角10°～35°。根据详勘报告，大坪Ⅲ号滑坡被分为上、下滑坡两个滑坡，两滑坡主滑方向一致，均为230°。上滑坡位于滑坡区后部高处，后缘即Ⅲ号滑坡后缘，两侧以Ⅲ号滑坡中后部边界为界，前缘附近有泉水出露。根据详勘资料，剪出口高程在252 m-257 m-264 m一线，东南高，西北低，剪出口现已被后期滑塌物覆盖。上滑坡面积约23 752 m2，平均厚度16.80 m，体积约399 030 m3。下滑坡位于Ⅲ号滑坡中前部，后缘位于上滑坡剪出口外约20 m，两侧边界同Ⅲ号滑坡，前缘边界及剪出口已被三峡库水淹没。滑坡面积约15 787 m2，平均厚度10.70 m，体积约168 920 m3。

2 二衬裂缝监测

由于孙家崖地处长江北岸，紧邻其支流梅溪河，因此受到三峡蓄水的影响较大，为总结分析三峡水位的变化是否对隧道结构的稳定性产生影响，特在隧道左线选择二衬表面出现裂缝较为明显的地段布置裂缝监测应变计，监测裂缝宽度的变化与三峡水位波动的关系，评价其对隧道稳定性的影响程度。从2011年9月4日到2011年11月4日对选择的LK0+830，LK0+790，LK0+680三个监测断面的二衬裂缝宽度进行监测，同时在该段时间对三峡水位高度和当地的天气情况等变化进行了详细记录。

对现场的数据进行整理后，为了更好地将三峡水位上升与选定断面的裂缝宽度做对比，水位变化值按监测单位(m)计不变，将裂缝宽度增大106倍。图2为二衬裂缝宽度与三峡水位变化的关系曲线。

由监测数据发现2011年9月4日监测到的三峡水位高度为150.93 m，由于降雨影响等原因第10天后水位有了明显的增加，增加高度约为10 m，第15天左右水位稍显稳定后又快速增长了6.5 m，第20天～25天之间水位有所下降，第25天后水位一直缓慢增长，直至2011年11月4日监测截止日期为止水位高度为175 m，水位共增长23.8 m。从监测数据来看，水位的变化与天气状况的关系较大。LK0+830，LK0+790两个断面裂缝宽度随三峡水位高度的变化规律基本相同，在仪器安装的前5天裂缝宽度增长较快，LK0+790最大值达到0.014 2 mm，LK0+830为0.010 5 mm，第5天～15天LK0+790裂缝宽度减小至0.009 1 mm，LK0+830减至0.003 8 mm。之后由于水位上升的影响，LK0+790裂缝快速增长至0.021 1 mm，LK0+830增长至0.015 1 mm，第20天后两个断面的裂缝宽度随水位的上涨而逐渐增加，水位逐渐稳定后，两个断面的裂缝宽度也逐渐趋于稳定，稳定后LK0+790断面的裂缝宽度为0.042 9 mm，LK0+830断面的裂缝宽度为0.033 mm。从图2中的曲线变化趋势看两个断面裂缝的变化规律基本相同，LK0+790断面的变化在各点均大于LK0+830断面。对比水位上升曲线和两个断面的裂缝宽度曲线不难发现，裂缝宽度的增加总是滞后于水位上升。LK0+680断面的二衬裂缝宽度的变化量相对于LK0+790，LK0+830断面数值上要小得多，稳定后为0.001 7 mm。但是该断面的二衬表面裂缝宽度波动性更加明显，主要是因为该断面更靠近河岸，受水位上涨的影响突出，除此之外，该断面二衬表面的裂缝宽度的变化趋势和LK0+790，LK0+830断面的表面裂缝宽度变化趋势大致相同。

3 结语

通过现场监测三峡水位的变化对该隧道二衬裂缝宽度的影响可以看出：随着三峡水位的上升，二衬表面的裂缝宽度总体呈增加的趋势，且呈现出不同程度的波动现象，尤其是在降雨前后，波动性尤为明显。随着后期三峡水位的逐步稳定，二衬表面裂缝宽度的变化也开始逐渐稳定。

综上所述，隧道支护结构的稳定性受到三峡水位上涨与下落的影响较为严重，尤其是进入秋冬季节，该地区降水量较大，更应引起高度重视，避免两者双重影响的叠加，对支护结构产生较大影响，对隧道施工和运营安全造成安全隐患。

[1] 刘学增,古银城,张文正.外力作用下隧道二衬开裂过程的数值分析[J].华东公路,2013,1(199):24-29.

[2] 罗干筱.公路隧道二衬混凝土开裂的施工因素分析及对策研究[J].路桥科技，2013(28):189-190.

[3] 程祖辉,陈铁龙,张飞阳.隧道二衬混凝土裂缝成因与防治[J].安徽理工大学学报,2012,32(sup):282-285.

[4] 许涤平,贾圣东.浅埋偏压连拱隧道二衬开裂原因分析[J].桥隧工程,2010(2):134-135.

[5] 张连成,闫小波,邓 涛.浅埋隧道边坡滑移与衬砌开裂病害分析[J].福州大学学报,2011,39(2):281-287.

[6] 杜飞天,沈立滨,汪 波.高水头软弱围岩隧道二衬开裂状况的三维有限元分析[J].地基与基础,2007,21(2):208-211.

Analysis the relation between fractures width on second lining concrete of Sunjiaya tunnel and three gorges reservoir water-level fluctuation

Wang Yulong

(Xi’anRailwaySurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

Taking Sunjiaya tunnel of Feng-Wu highway as the engineering background, through in-situ monitoring secondary crack width change of three typical sections with the three gorges water-level change, the paper explores the impact of the three gorges upon the tunnel secondary lining crack width. The research achievements can provide some guidance for similar engineering diseases treatment.

tunnel, crack width, water-level fluctuation, monitoring data

1009-6825(2016)18-0169-02

2016-04-19

王玉龙(1990- )，男，硕士，助理工程师

U451.4

A