城市硬岩重叠隧道施工关键技术

城市硬岩重叠隧道施工关键技术摘要：重叠隧道施工，开挖工序的设计，上下洞施工相互影响，控制爆破震动等技术环节是影响施工安全的重要因素，在施工时要选择合适的施工工法，进行合理的施工工序设计，通过采取微震爆破措施控制爆破对相邻隧道和周边环境的影响。关键词：重叠隧道爆破控制相互影响中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：0引言随着我国地下工程的飞速发展，在隧道的建设过程中，新建洞室和既有洞室遭遇几率越来越大，遭遇的形式越来越繁杂，在空间位置上，有水平方向的并行，也有竖直方向的上下交叉、重叠等，且相邻洞室的间距越来越小。由于相邻洞室的间距较小，使得隧道开挖时，洞身整体容易出现变形和位移，洞身结构整体不稳定，给施工、结构和既有建构筑物带来很多不利条件，安全风险极高。重叠渐变小净距的隧道施工，开挖工序的设计，上下洞施工相互影响，控制爆破震动等技术环节是影响施工安全的重要因素，本文以重庆轨道交通六号线的大龙山车站的施工为依托，就这些重要环节进行探讨。1工程概况大龙山车站地处渝北区，位于龙山大道和龙山路的交汇处，呈南北向布置，大龙山车站小里程端区间隧道位于龙山大道下方，大龙山站小里程端线路左右线间距较小，上下设置，线间距09.80m。右线在上，左线在下，右线埋深较小，上洞最大埋深16m，下洞最大埋深42.5m。基于重庆的地质情况，车站和相邻隧道采用矿山法施工。2工程地质和水文地质线路经过地区主要为浅丘地貌，地形平缓，出露岩层为河湖相沉积岩，水文地质环境总体简单。局部地下水主要为松散孔隙水和基岩裂隙水，基岩裂隙水主要存在于风化裂隙中，地下水来源于大气降水及城市管网漏水补给，在雨季松散层孔隙水量相对较大。地下水主要以潜水形式存在。3重叠隧道开挖工序选择为了选择最优的开挖工序，施工前，进行了数值模拟计算，首先建立三维实体模型，选择两种开挖工序:工序1：“先上洞，后下洞”施工流程：上洞开挖初支下洞开挖初支下洞二次衬砌上洞二次衬砌；工序2：“先下洞，后上洞”施工流程：下洞开挖初支下洞二次衬砌上洞开挖初支上洞二次衬砌。然后根据实际的地质情况，选择合适的计算参数，分别进行数值计算。通过计算得出上下两条隧道关键部位的沉降值、隧道的收敛值和隧道关键部位的支护受力变形值，并根据这些参数计算各工序的安全系数，然后进行比对。通过比对，得出如下结论：采用工序1开挖时相比采用工序2开挖时，上洞拱顶的最终沉降值要大30%50%，而洞周收敛基本相同。采用工序1开挖时上洞最大弯矩值在拱底，为-7.8kN.m，轴力最大在拱底为-954.7kN,安全系数也是拱底处较低。下洞最大弯矩在拱底，为-15.6kN.m，最大轴力在拱顶668.7kN，安全系数最低值在下拱底和下拱顶处。采用工序2开挖时上洞的最大弯矩值在拱顶，为-4.8kN.m，轴力最大在拱底为-689.5kN,安全系数也是拱底处较低。下洞最大弯矩在拱底，为-12.4kN.m，最大轴力在拱顶为-645.3kN，安全系数最低值在拱顶。通过以上的分析对比可以看出，先开挖下洞后开挖上洞时的内力较先开挖上洞后开挖下洞时内力最大值均有所减少，轴力减少越30%，弯矩减少约20%，安全系数均得到了提高。从安全角度考虑，采用了工序2即先下后上进行开挖。4重叠隧道开挖施工方法的选择在大龙山车站隧道进行施工前，有两种比较成熟的开挖工法可以选择，工法1：上下台阶；工法2：全断面。采用同上文的数值计算方法和模型，通过计算得出相关变形和受力参数，并根据这些参数计算相应的安全系数。通过对比，可以发现：采用工法1时相比工法2，上洞的拱顶沉降减少50%以上，上洞的收敛值减少40%左右。采用工法1时相比工法2，洞室的拱顶、拱肩、拱腰、拱脚和拱底部位的轴力和弯矩要较少10%左右。通过分析对比可以看出台阶法较全断面法在受力、变形等方面都有优势，因此，采用台阶法有比较大的安全系数。5重叠隧道施工时爆破震动对隧道的影响及控制措施根据施工的实际情况，选择上下洞掌子面距离18m左右的工况进行分析，因为施工时采用台阶法先开挖下洞后开挖上洞，因此我们只要研究上洞爆破时对下洞已有隧洞的影响就可以了。5.1上隧道掌子面在距离下隧道掌子面18m处上台阶爆破振动分析在下隧道布置了3个断面，断面间距5米，根据断面距离上洞爆破掌子面的距离由近及远，分别为1号断面、2号断面和3号断面，下隧道各个断面二次衬砌周边点典型振速见下图，峰值见下表。表1上台阶爆破各个断面二次衬砌周边点振速峰值由表1可以看出，当上隧道在距离下隧道掌子面18m位置进行上台阶爆破施工时，下隧道二次衬砌的拱顶及左边墙（迎爆侧）受爆破振动的影响较大。隧道二次衬砌周边点Y方向（垂直）振速分量最大，其次是X（隧道的施工前进方向）方向，Z方向受影响最小。5.2控制爆破措施为了较少爆破施工对隧道和周边环境的影响，在关键部位采用了微震爆破，从施工效果来看，对提高施工的安全起到了很好的作用。实际施工时，施工单位主要从一下几个方面对爆破进行控制：1、选择合理的炸药；2、合理调整装药结构与改善装药质量；3、确定最佳炸药单耗；4、爆破与起爆方法的改进；5、预裂爆破的采用；6、采用微差爆破，减少最大段药量，控制爆破规模；7、提高毫秒微差爆破的延时精度；8、振动持续时间的控制；9、距离的控制与利用。6结论通过对大龙山车站及相邻隧道施工的相关分析，可以得出一下几个方面的结论：1、在硬岩地质情况下采用矿山法施工重叠或小间距相邻隧道时，为了提高施工的安全性，可以采用先开挖下洞后开挖上洞的时序安排施工。2、通过分析对比可以看出，开挖类似隧道时最好采用技术比较成熟的台阶法开挖，并严格控制开挖的进尺，适当增大上下洞掌子面的间距，适当增强支护措施，并坚持二衬施工紧跟。3、为了控制隧道开挖时的爆破震动对相邻隧道和周边环境的影响，可以预先对周边建筑物进行加固，提高其抗震性，还可以采取微震爆破措施控制爆破的震动。参考文献（References）:1杨小林，侯爱军.地铁隧道爆破施工的地震效应和安全标准。J。洛阳理工学院学报：自然科学版，2008，18（1）：1-4.2黄明利，吴志勇，许飞.城区环