公路隧道运营期监测及检测报告

公路隧道运营期监测及检测报告目录1 项目概况 (1)2 项目特点 (2)3监测及检测工作程序与方法 (4)3.1工作依据 (4)3.2工作程序 (4)3.3工作内容、方法、试验频率 (5)3.3.1 隧道变形监测 (5)3.3.2南区加油站、收费站监测 (17)4本阶段监测成果与分析 (18)4.1监测成果 (18)4.2本次监测结果分析 (18)4.2.1 监测报警值的确定 (18)4.2.2 沉降分析 (20)4.2.3 断面变形分析 (22)附表1 隧道左线沉降监测成果表 (26)附表2 隧道右线沉降监测成果表 (31)附表3 收费站处主线道路右线沉降监测成果表 (36)附表4 右线加油站立柱沉降监测成果表 (38)附表5 右线加油站油泵沉降监测成果表 (39)附表6 右线加油站围墙沉降监测成果表 (39)附表7 收费站地下通道沉降监测成果表 (40)附表8 左线水平收敛监测成果表 (40)附表9 右线水平收敛监测成果表 (45)附录1 长江隧道南区加油站、收费站沉降测量水准线路 (50)附录2 长江隧道沉降测量水准线路 (51)1 项目概况南京长江隧道位于南京长江大桥和长江三桥之间，南起南京市主城区的滨江快速路，北至江北收费广场连接线，是江苏省南京市城市总体规划确定的“五桥一隧”过江通道中的隧道工程，对于缓解南京市跨江交通压力、促进沿江大开发具有重大意义。

该隧道工程采用“左汊盾构隧道+右汊桥梁”方案，其中左汊隧道采用双管单层盾构方案，平面分左右线单独设计。

隧道由浦口引道段、明挖暗埋段、浦口盾构工作井、盾构段、梅子洲盾构工作井、梅子洲明挖暗埋段、梅子洲引道段组成，隧道全长3837m（见图1-1）。

引道段采用“U”型结构，明挖暗埋段采用矩形框架结构，盾构段结构为圆形混凝土管片拼装衬砌结构，圆形隧道内径为13.3m，管片厚度为0.6m，结构外径为14.5m，是当今世界上最大直径的盾构隧道之一。

主要技术标准见表1-1。

2010年5月28日，南京长江隧道全线通车。

钱七虎院士曾说：南京长江隧道是目前中国长江流域已建成的和正在建设的超大型盾构隧道中所经地质条件最复杂、技术难题最多和施工风险最大的工程，是名副其实的“万里长江第一隧”。

由于南京长江隧道为过江通道工程的重要环节，其工程运营环境极其复杂。

不仅周围地层土性变化频繁、埋置深度差异性大、行车荷载多变，而且隧道顶部河床水文情势复杂、泓槽不断游荡、周围渗流不清。

日本曾发生过运营期间的隧道上浮、偏移、裂渗等事件。

南京长江隧道运营期的状态会受到很多已知和未知的不确定定因素影响，故有必要对其进行监测和检测，尤其试运营期，一则及时建立初始数据库，二则监测其运营状态，发现异常及时采取措施。

根据现有资料，国内类似隧道的管养经验很少。

南京长江隧道公司对此高度重视，认为有必要对隧道运营期特别是缺陷责任期内隧道的稳定性进行监测，同时对隧道结构进检测，建立隧道结构健康安全的基础数据库文件。

图1-1 隧道平面布置示意图图1-2 隧道横断面效果图2 项目特点进入21世纪以来，我国进入了地下工程大规模建设的高峰期，上海、北京、广州、深圳等城市已经形成了颇具规模的轨道交通网。

随着地下工程的建设，一些岩土工程方面的问题也逐渐暴露出来，例如早期建设的上海地铁一号线、二号线出现了比较明显的隧道纵向差异沉降问题，甚者相对差异沉降值达十几厘米。

国外也有类似报道，如日本某地铁隧道差异沉降值达1米。

此类隧道的特点为软土和浅埋。

通过对南京长江隧道工程地质环境的研究，特别是施工中揭露出的诸多难题的分析，认为南京长江隧道在运营期出现纵向的差异变形的几率非常高。

南京长江隧道特殊的水文地质、工程地质环境具有如下特点：⑴隧道周边水压大。

隧道埋深最大位于江底60米处，地层透水性极强，所有水头压力均直接作用在隧道上，给隧道的防水层带来很大的挑战。

⑵隧道埋深小。

江中长150m的冲槽地段，江底盾构隧道上方覆土厚度不足1倍洞径（约10.79m，仅为开挖直径的0.72倍），且地质为粉细沙层；盾构机始发和接收段，盾构隧道洞口段上方覆土厚度仅5.5m（约0.37倍开挖直径），在同类隧道中埋深最浅。

⑶赋存地质环境很差。

隧道在江底穿越淤泥、粉细沙、砾砂、卵石和风化岩层，透水系数是粘土层的千倍以上。

分析上述特点，由于局部地段隧道埋深很小且所处地层软弱，长江水位的变化、泥砂的流动以及往复的交通流等对隧道结构的稳定有较大的扰动，同时考虑到隧道结构为纵向刚度相对较小的管状结构物，隧道结构在纵向上的差异变形将比较突出，且随着隧道运营时间的增长，隧道的长期稳定性问题也将暴露出来（见图2-1～图2-4）。

从上述观点出发，进行隧道运营期的检测监测，特别是隧道建设通车后缺陷期内的检测监测非常有必要。

其中主要的监测项目如下：⑴隧道差异沉降监测；⑵隧道横向差异位移监测；⑶隧道扭转变形监测；⑷隧道断面变形监测。

同时，从建立隧道结构健康数据库的要求出发，需要对隧道防排水系统、衬砌裂缝、隧道静空断面进行检测，搜集隧道零状态下数据。

图2-1 隧道纵向差异沉降示意隧道中心线图2-2 隧道横向差异位移示意扭转角度图2-3 隧道扭转变形示意 图2-4 隧道断面变形示意3监测及检测工作程序与方法3.1 工作依据⑴《公路隧道养护技术规范》（JTG H12-2003）；⑵《公路养护技术规范》（JTG H10-2009）；⑶《盾构法隧道施工与验收规范》（GB 50446-2008）；⑷《工程测量规范》（GB50026-2007）⑸《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）；⑹《中、短程光电测距规范》（GB/T 16818-2008）⑺《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS ：21-2000）；⑻《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）；⑼《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02-2005）；⑽ 相关施工技术及设计资料。

3.2 工作程序本服务工作的程序如下图3-1所示：图3-1监测检测实施程序图3.3 工作内容、方法、试验频率3.3.1 隧道变形监测3.3.1.1 监测内容南京长江隧道缺陷期内将对以下内容进行重点监测：⑴沉降；⑵横向差异位移监测；⑶扭转变形监测；⑷断面变形监测；⑸变形缝间差异位移观测。

3.3.1.2 监测断面的布设监测断面的布设应考虑与变形缝的协调，变形缝的设置如下：⑴梅子洲岸边段，共15节，两节之间设变形逢；⑵浦口岸边段，共14节，两节之间设变形缝；⑶中间箱涵与管片基本一一对应，边箱涵、防撞侧石变形缝纵向间距不大于40m；⑷盾构段东西隧道各设变形缝25条（隧道两段与工作井连接处按相隔1、2、4、8环的要求各设置1道。

隧道下卧层软硬厚度变化较大处设置变形逢，隧道纵向大约500m 设置1道变形逢。

）。

综合以上内容，监测断面采用均匀布设，方法如下：⑴将测量不同变形的测点（除变形缝位移测点外）布置在同一断面内。

⑵梅子洲岸边段和浦口岸边段尽可能保证每一节上有一个监测断面，该监测断面内布置扭转变形测点，并利用此段测点与盾构段内沉降测点与隧道外水准基准标连成附合水准测量线路。

⑶盾构段40米布设一个监测断面，该监测断面内设有沉降观测测点（顶、底）、扭转变形测点、断面变形测点。

⑷变形缝相对位移监测断面间距约40米，以实际变形缝位置为准。

⑸在工作井处，为加强观测，在出井口和入井口分别设一个沉降变形观测断面。

实际新布设断面布设见表3-1。

监测断面布设后设置标志，并通过全站仪测量断面坐标。

表3-1 监测断面布设一览表3.3.1.3 沉降监测⑴测点布设①为减少对交通的影响，同时方便测量，圆形断面段（盾构段）、矩形断面段和U 型断面设测线1条，位于隧道内侧的防撞石上（图3-2、图3-3和图3-4）。

②在靠近出口的适当位置（初步考虑工作井内电瓶车吊装口或盾构段道路结构上吊装孔（检查孔））设置转点，使圆形断面段测点与矩形断面段测点形成测线，并与基准点形成测量回路（附合水准测量回路，见图3-5）。

③工作井与隧道接合增加布设测点，见图3-6。

图3-2 沉降测点布置示意图（圆形断面，单线）测钉测钉图3-3 沉降监测测点布置示意图（矩形断面，双线）测钉测钉图3-4 沉降监测测点布置示意图（U形断面，双线）工作井工作井水准点水准点测线（顶底）图3-5 测线纵向布置示意图工作井工作井增加布点圆形断面圆形断面矩形断面图3-6 增加布设测点示意图图3-7 现场布点及测量⑵监测频率与精度①隧道沉降监测的周期为每季度1次；②观测精度按《工程测量规范》变形监测Ⅱ等要求实施。

⑶监测仪器隧道底部测点（B点）采用精密水准仪和精密铟钢水准尺进行测量（图3-8）。

图3-8 自动安平水准仪Topcon AT-G2自动安平水准仪望远镜全密封的防水结构特别适合在隧道环境中使用，其镜筒内密封干燥的氮气可以有效防止雾气或水珠凝结；仪器在360度范围内任意位置均可水平微动使照准目标的速度大大提高。

见表3-2。

表3-2 投入使用的水准仪参数标准名称型号规格精度mm/km 自动安平精度放大倍数水准仪AT-G2 ±0.7±0.3 32X隧道顶部测点（A点）采用全站仪和单棱镜（或微型棱镜）进行测量。

图3-9 拓普康GPT-7501全站仪（a）单棱镜（b）微型棱镜图3-10 棱镜Topcon GPT-7501全站仪采用WinCE操作系统，彩色触摸屏，TopSURV测量软件，无棱镜距1200m。

具有双光学系统，模式一为无棱镜模式下的窄光束测量，模式二为有棱镜模式下的宽光束测量；即使在热闪烁条件下，长距离测距时该光束仍很稳定，可提供精密测量。

表3-3 投入使用的全站仪参数标准名称型号规格精度/″补偿方式最小对数全站仪GPT-7501 1双轴补偿0.5″/1″⑷监测方法①从隧道的一端基准点开始至另一端基准点返回，构成附合水准测量线路，沿途测设各沉降测点的高程。

②底部测线通过水准仪测量；顶部测线通过全站仪测量（顶部安设单棱镜或微型棱镜）。

③两端基准标采用Ⅰ等水准精度纳入城市Ⅰ等水准网同步观察整体平差。

3.3.1.4 横向差异位移监测⑴测点布设测点布置在内侧防撞侧石上，见图3-11。

图3-11 水平差异位移监测测点示意图⑵监测频率与精度监测频率每季一次。

观测精度按《工程测量规范》变形监测Ⅱ等要求实施。

⑶监测仪器精密全站仪进行观测。

⑷监测方法采用观测点设站法进行测量。

将仪器架在位移点上，通过测得测站上两端固定目标的夹角变化，就可以计算测站点的位移量。

3.3.1.5 扭转变形监测⑴测点布设测点布设在隧道两侧防撞石上，见图3-12～图3-15。

图3-12 扭转变形监测测点布置图（圆形断面，单线）图3-13 扭转变形监测测点布置图（矩形断面，双线）图3-14 扭转变形监测测点布置图（U形断面，双线）工作井工作井水准点水准点测线（防撞石）图3-15 测点纵向布置示意图⑵ 监测频率与精度 监测频率每季度1次；观测精度按《工程测量规范》变形监测Ⅱ等要求实施。