武昌路隧道洞口变形监测实施探讨

别建晓

（1.武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023）

1 概 况

武昌路隧道原名古楼洞，是位于武昌蛇山下的一条南北走向的隧道，著名的黄鹤楼景区就位于其西侧的山顶上，武昌起义军政府旧址位于其南侧100 m处。武昌路隧道开凿于清末、具有百年历史，隧道长约80 m，宽约6 m，是沟通武昌城南北的通道。

晚清时武昌经济发展、人口增长，湖北巡抚端方因此制定开凿蛇山通道计划，从胭脂山南的巡抚衙门，向南修一条通往阅马场的路。经张之洞批准，湖北总兵张彪带领三千士兵用234 d凿石开路，光绪三十年四月初七日（1904-05-21）顺利竣工。现存一块《开通蛇山治路记》石碑作了详细记载。官方命名为“蛇山洞”，百姓叫它“古楼洞”[1]。

1914年，民国地方政府对该洞进行了首次维修，以钢筋水泥取代了原来的砖砌，并加大了洞口，在两洞口拱顶正中朝外的墙上，嵌饰了花岗岩石匾，匾上从右向左镌刻着黎元洪题写的“武昌路”3个大字，右上款落有竖写的“民国三年”4个小字，左下款则落有竖写的“黎元洪”3个小字。

2011年3月，武昌路隧道被列入武汉市第五批市级文物保护单位名单[2]，在洞口挡墙上镶嵌了隧道简介和文物保护标示牌（如图1所示）。

图1 隧道简介及文物保护牌

2 变形监测的实施

2017年7月上旬，受持续强雨的影响，武昌隧道因雨水太大，无法正常排水，因而对隧道进行了变形监测。

2.1 监测对象

在现场巡察中发现，隧道内部的衬砌完好，没有出现裂缝和漏水现象，也没有出现其他异常情况。

在洞口外东、西两侧依山体修建了高约10 m的挡墙，用来防止山体滑坡。因为年代久远，挡墙上出现了许多裂缝，有的裂缝里甚至出现许多杂草。局部的水平裂缝使挡墙变成上下两部分，不再是一个整体，且上下两部分出现明显的倾斜、错位、位移等变形情况[3]。

本次出现险情的位置在隧道的南洞口，雨水从挡墙裂缝中冒出。为防止山体被雨水浸泡、冲刷从而引发山体滑坡，本次监测以南洞口处的东、西挡墙为重点监测对象，密切关注其变形走势。

2.2 监测内容

监测有以下内容：沉降监测、水平位移监测、倾斜监测、收敛监测等[4]。

2.3 监测点布设

根据挡墙的长度，在西侧挡墙上设置A、B、C、D、E共5个监测断面，在东侧挡墙上设置F、G、H、I共4个监测断面。根据挡墙的高度，在每个监测断面上分别设置2～3个监测点，共25个监测点，监测点的位置和编号如图2所示。为了保护文物建筑并减少对监测对象的扰动，监测点埋设时不采用先用冲击钻成孔、再植入监测点标芯的方法，所有的监测点均采用测量反射片，监测点的编号也不用写在监测对象上[5]。

在监测影响范围以外的稳定区域，选埋4个监测基准点，编号分别为P1～P4，其中两个点位于武昌路东侧，两个位于武昌路西侧。基准点也采用测量反射片，粘贴在稳定的建筑物上。

图2 监测点布置示意图

2.4 监测数据获取

本项目监测使用的仪器是Leica TCRP1201+ R400全站仪，仪器测角精度为1″，测距精度为1 mm+ 1.5×10-6D，仪器进行了检定，处在合格有效期内。

先按四等导线测量的要求对各基准点进行测量，同时观测出水平角、垂直角和距离，根据观测值求出各基准点的坐标和高程，作为以后变形监测的基准，具体实施参照《工程测量规范》GB20026-2007中的技术要求。

每次监测时，在通视条件好的安全位置架设仪器，依次观测基准点P1～P4，检测基准点的稳定状态。然后按后方交会方法设站和定向，求出架站点的坐标和高程。再依次分组对监测点进行观测，观测时按一级导线的要求进行（如图3所示），最终求出各监测点的坐标和高程。

图3 现场监测图

把监测点的观测坐标与上一次坐标进行比较，可以求出其变化量，坐标差值就是该点的水平位移量，高程的差值就是该点的沉降量。在A监测断面上，A1和A2的坐标差值除以其高程差值可以得到此挡墙上部分的倾斜值，A2和A3的坐标差值除以其高程差值可以得到此挡墙下部分的倾斜值，因为有裂缝的存在，挡墙上、下部分的倾斜值是不一样的。根据A1和F1的三维坐标可以求出其间的距离，距离的变化值就是该方向上的收敛变化量。

3 监测数据处理分析

本项目监测历时4个月，监测频率从刚开始的一周3次或2次逐步过渡为一周1次或两周1次，监测次数共计18次。

对每期监测点的数据进行整理后，绘制变化量与时间的曲线图[6]，挡墙沉降、挡墙水平位移如图4所示；挡墙收敛、挡墙倾斜如图7所示。

图4 沉降监测曲线图

图5 水平位移监测曲线图

图6 收敛监测曲线图

图7 倾斜监测曲线图

从沉降监测曲线图上可以看出，在整个监测周期内，所有监测点的沉降量均在1 mm以内且符合正态分布[7]，最大沉降0.5 mm，最大上升0.7 mm，总体来说没有发生异常沉降，洞口挡墙是安全稳定的。

从水平位移监测曲线图上可以看出，监测点持续发生水平变化，部分监测点发生了较大位移，最大位移量达到5.1 mm。从统计数据上还可以发现以下变化规律[8]：①东侧挡墙总体比较稳定，变化量均在1.5 mm以内。变化量较大的测点均集中在西侧挡墙。②西侧挡墙起止处发生位移量比较小，位移量均在2 mm以内。挡墙中部位移量相对较大，其中B、C、D3个监测断面的位移量均超过2 mm，且均向西方向位移。③具体到西侧挡墙的某个监测断面，上部测点的位移量较大，底部测点的位移量较小。比如B、C、D3个监测断面上部测点位移量分别为5.1 mm、4.1 mm、3.6 mm；下部测点位移量分别为0.0 mm、0.2 mm、0.2 mm。

从收敛监测曲线图上可以看出，收敛值普遍变大，说明东、西挡墙之间的净空变大，变化最大的达到6.7 mm，超过 3 mm 的有A2-F2、B1-G1、B2-G2、C1-H1、D1-H1等处，也印证了B、C、D3个监测断面处变化较大。

从倾斜监测曲线图上可以看出，挡墙倾斜变化量均在1‰以内，最大变化量为0.8‰。从统计数据上还可以发现，东侧挡墙变化相对较小，西侧挡墙变化相对较大。

4 结 语

通过对武昌路隧道洞口的监测，实时采集第一手监测数据，密切关注其各种变形，及时发现异常变化，对其稳定性、安全性作出判断，以便采取有效措施进行防护，防止事故的发生，为政府或主管部分决策提供强有力的保证。

武昌路隧道作为文物建筑，是需要采取保护措施的。本次监测使用全站仪的免棱镜技术，没有在监测对象上布点和立尺，不在监测对象上攀爬和触摸，对武昌路隧道进行无接触式的监测。实践证明，这种监测方法是切实可行的，既能达到监测的效果，又可减少对监测对象的扰动和破坏，对今后文物建筑的监测可提供借鉴和参考。