摘要：文章針對鐵路隧道下穿運營期高速公路施工時極易對公路及其附屬構筑物帶來的不良影響，通過構建隧道地表監測系統，對高速公路及其附屬構筑物進行監測，根據隧道不同位置地質情況及施工風險，進行了合理分級，并依據分級進行專項觀測方案設計與調整，監測成果極大地降低了施工成本及風險，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測有一定的參考意義。

　　關鍵詞：監測系統;下穿隧道;自動化監測;地表沉降;路基分層沉降

　　0 引言

　　隨著交通基礎設施的不斷完善，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，導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難度大、不確定性因素多、事故導致的社會影響嚴重等原因，引起了國內外專家學者的高度關注[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鍵施工技術;姚海波等[7]通過研究采用水平長管棚支護技術和在隧道上半斷面注漿技術，實現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式公鐵立交橋下通過時的處理技術。

　　在隧道施工過程中，為確保施工安全，掌握圍巖和支護的動態信息，驗證隧道支護結構效果，確認支護參數和施工方法的合理性，對隧道進行監控量測是非常必要的。杜小虎等[9]結合陜京天然氣進京隧道下穿城鐵施工等工程，介紹了采用動態、靜態測量相結合的方法對運營中的城市鐵路進行監測的方法;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，進行了現場監控量測。

　　因此，為了更有效地確保施工安全，降低施工成本及風險，本文采用多種檢測手段構建監控系統，對某鐵路隧道下穿運營中的高速公路及其附屬構筑物進行監測分析，并將監測結果運用于施工指導。

　　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，公路邊坡擋墻基礎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、漏斗發育。隧道進口下穿段地表有坡殘積黏土和下伏灰巖，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，二疊系下統茅口組(P1m)灰巖、白云質灰巖、燧石灰巖。

　　如圖1所示，隧道開挖影響區的各層巖土體特點為：

　　(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，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充填物失穩誘發的變形具有一定的抵抗變形能力。

　　(4)厚層灰巖：自穩能力好，但溶蝕極為發育，淺表層豎向巖溶管道發育，規模大小不一。

　　(5)豎向巖溶管道發育區：豎向巖溶管道內多充填無自穩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能力，在開挖揭露過程中基本會失穩;管道充填物失穩后，坡殘積黏土層具有一定粘聚力，可抵抗部分變形;若時間持續較久或變形范圍大，其也將產生剪切破壞;路基為碾壓碎石層，雖密實度高，但無粘聚力，坡殘積黏土層失穩后其將快速失穩，造成連續垮塌;其最嚴重的后果將導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：豎向巖溶管道充填物失穩→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育區域，主要表現為基巖面起伏大，填充型的溶溝、溶槽及落水洞發育，施工措施控制不當極易引起洞內塌方，從而誘發高速公路路基的失穩。

　　2 監測對象分析

　　考慮工程項目地質復雜性及路線交叉影響，為更快更準確地獲得交叉段巖土變形信息，根據高速公路和鐵路隧道的空間位置關系和構筑物危險級別，構建A、B、C、D、E共5個不同監控等級的區域(見圖3)。

　　圖3中，A區為高速公路路面及路基層(淺表層)：

　　(1)構筑物重要性等級高，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區為高速公路路基層(深層填方土體)：

　　(1)構筑物重要性等級高，危險級別為危險;

　　(2)人工填筑碎石土層粘聚力極差，坡殘積黏土層自穩能力差[11]，隧道開挖深度處于淺表層豎向巖溶管道發育區，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向滑移。

　　C區為高速公路右側坡腳擋墻：

　　(1)構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的穩定造成一定影響，繼而影響坡體穩定[12]。

　　D區和E區為淺埋段地表(D區位于公路路線右側，E區位于公路路線左側)：

　　該區域地表無構筑物，構筑物重要性等級低，危險級別為一般，對公路運營暫無重大安全隱患。

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