邻近隧道施工对既有隧道的影响

邻近隧道施工对既有隧道的影响

赵冉冉

腾达建设集团股份有限公司  浙江杭州  311200

摘要：随着城市的不断发展，越来越多的新建隧道与既有隧道相邻修建，在这种情况下，既有隧道的受力和变形状态就成为了研究的重点。既有隧道结构一般由围岩、衬砌和结构组成，在施工过程中，由于对土体施加扰动，使围岩发生变形，在此基础上围岩中的应力分布也随之发生变化，最终导致衬砌结构产生变形。此外，在进行隧道施工时，由于对既有隧道周围土体施加了一定的扰动，导致地层中产生应力重分布。因此研究邻近隧道施工对既有隧道的影响可以为类似工程提供参考。

关键词：邻近隧道施工；既有隧道；影响

引言：随着城市规模的不断扩大，地铁建设在城市建设中占据越来越重要的地位。在城市发展过程中，不可避免地会出现地铁沿线，尤其是临近既有地铁隧道建设。在地铁建设中，地铁隧道与既有隧道的距离是一个非常重要的参数，如果两者距离过近，隧道施工过程中将不可避免地对既有隧道产生影响。因此，在地铁建设过程中，研究邻近隧道施工对既有隧道的影响具有重要意义。

一、邻近隧道施工对既有隧道的影响

1.对围岩压力的影响

在隧道开挖过程中，随着隧道的开挖，围岩逐渐发生位移，其应力状态也逐渐改变。隧道开挖时，围岩垂直方向的应力值要比水平方向小；随着隧道开挖深度的增加，垂直方向上的应力值不断增大；隧道开挖的范围越大，其水平方向上的应力值越大。因此在隧道开挖过程中应采取相应措施对围岩压力进行控制，防止因围岩压力过大而导致既有隧道结构开裂或破坏。

2.对支护结构的影响

隧道开挖会引起周围土体的应力重分布，使地表沉降向隧道开挖方向移动，并造成隧道周围土体的破坏。支护结构主要起到支护作用，如拱顶的托板、支撑梁和拱脚的锚杆、喷射混凝土层等。在隧道开挖过程中，支护结构也会发生变形，从而影响围岩应力分布及周边土体的稳定性。当隧道下穿既有线时，支护桩和喷射混凝土层都会受到较大的应力重分布，支护结构的变形随开挖深度增加而增大。随着隧道下穿距离的增大，支护结构变形量逐渐减小。

3.对隧道结构稳定性的影响

在隧道开挖过程中，开挖面上方的围岩将发生应力重分布，将改变围岩的应力状态，围岩的变形也将随之变化，而隧道结构则是处于不断变形的过程中。当隧道开挖时，隧道周围的应力将发生变化，由于围岩与隧道结构间存在着水平主应力差，因此在隧道周围的应力将由竖向主应力差引起。这就使得在隧道开挖过程中，隧道结构与围岩间产生水平主应力差。这种水平主应力差不仅能够使隧道周围岩体产生不均匀变形，而且能够导致支护结构产生拉应力而使支护结构破坏。

4.爆破作业引起的振动效应

爆破作业产生的振动是一个复杂的物理过程，其作用机制包括地震波传播、岩体中介质的断裂和破碎、岩石中孔隙内流体流动以及岩石中介质间的相互作用等，同时也受到爆破能量、岩石特性、爆破参数以及爆心距大小等多种因素的影响。因此，对爆破振动效应的研究需要建立在系统分析爆破振动机理和特性基础上，然后结合工程实际情况提出相应的控制措施。

二、邻近隧道施工对既有隧道产生影响的应对措施

随着城市地铁建设的不断发展，越来越多的城市地铁区间隧道与既有隧道相互平行或接近平行，形成了大量的“邻接洞”。在城市轨道交通工程建设中，不可避免地会对既有隧道造成影响，若处理不当，很可能会造成施工安全事故。因此，如何采取措施减少邻近隧道施工对既有隧道产生影响是需要解决的关键问题。

1.采用浅埋暗挖法施工

浅埋暗挖法是在隧道上方修筑临时支护结构，在临时支护结构内采用机械开挖和机械化施工的一种隧道施工方法。采用浅埋暗挖法施工时，开挖工作主要是在土体的自重、水压力及其他作用下进行，开挖后支护结构一般不直接受力，而是以土体为承载主体。开挖后支护结构的变形主要是通过自身变形和受力来实现的。浅埋暗挖法施工时，在隧道周围一定范围内采用人工挖孔桩或地下连续墙作为临时支护结构，在地面以下采用矿山法进行施工，以减少对周围土体的扰动。可以采用矿山法进行开挖，即在隧道两侧采用竖井或斜井进行施工，并对既有隧道采取超前支护、加固围岩等措施，保证既有隧道结构的安全。

2.采用双侧壁导坑法施工

双侧壁导坑法是在洞身开挖前，先在隧道两侧对称进行左、右两个导坑施工，然后再开挖中间导坑，最后将中间导坑的洞身开挖。由于该方法是以中间导坑作为作业平台，不存在上下贯通的洞室，且只有左右两侧的导坑，因此对地层的扰动最小。同时，双侧壁导坑法能充分发挥双侧壁支护体系的力学作用，增加围岩的支撑能力，保证隧道的稳定性。而以往采用左右对称开挖方式进行施工时，两侧洞与隧道中心线距离较近，对隧道拱部地层扰动较大；同时两侧导坑之间的距离也很小，容易产生超挖、隧道变形等问题。因此在采用左右对称开挖方式施工时，对既有隧道侧壁采用双侧壁导坑法施工。

3.冻结法施工

冻结法施工主要是利用人工制冷技术在地层中冻结一定深度的水或其他介质以阻止地层中水分蒸发和土体失水，从而控制地表沉降。由于冻结管是在地层中埋设的，因此对地层中的水或其他介质有一定的吸附作用。当地下水和土体内水分蒸发后，其体积会收缩并恢复到原来的状态，从而使冻结管周围土体保持原有的强度和稳定性。

4.隧道衬砌结构加强

既有隧道衬砌结构加强的措施主要包括：采用较大断面的圆形断面隧道；优化衬砌结构形式；采用钢筋混凝土衬砌结构；加强隧道防水及其他措施等。根据既有隧道工程实际情况，在地表注浆加固、初支背后注浆加固、二次衬砌背后注浆加固、管片背后注浆加固、锚杆或注浆柱等方面进行了合理的优化。在确保既有隧道结构安全的前提下，尽量减小对既有隧道的影响，通过上述措施的实施，可以有效地避免在施工过程中既有隧道变形超标而引发重大安全事故。

5.控制爆破作业

（1）控制爆破振动，减少爆破对既有隧道的影响。爆破施工中要采取控制爆破震动的措施，采取有效的防护措施，并严格按照规范施工。

（2）合理选择装药量，严格控制单耗。根据围岩地质条件和爆破设计，合理选择炸药单耗、装药量和药柱直径。同时应根据隧道断面大小、围岩的强度和稳定情况确定合理的单段装药量，以达到既有隧道最小影响值。

（3）控制循环进尺。由于地质条件及周围环境的不同，根据隧道开挖断面大小、围岩强度等情况，合理控制循环进尺，最大限度地减少对既有隧道的影响。

（4）加强监测工作。在爆破施工前、后对既有隧道进行监测，通过监测数据分析既有隧道变形情况，判断是否需要对既有隧道进行加固处理。

6.新建隧道的加固措施

新建隧道开挖前，应对其周边地层进行加固，防止原有地层的不均匀沉降给新建隧道施工带来不良影响。根据工程的实际情况，在施工前对隧道周边地层进行加固。

开挖时应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则，尽量减少对周边地层的扰动，并进行动态调整开挖进尺。开挖时应密切注意掌子面前方的地表沉降及既有隧道衬砌的变形情况。开挖后应及时进行初支结构的封闭成环，对既有隧道进行二次衬砌加固。同时要加强对既有隧道拱顶及拱腰区域的施工监控量测工作，以便及时掌握既有隧道施工过程中的沉降及位移情况，为以后类似工程提供经验和参考。

三、结语

对于邻近隧道开挖，应根据现场实际情况选择合理的施工参数和施工顺序，并及时加强监测。在工程实践中，根据工程实际情况和现场监测结果，必要时可以采取加固措施。在选择不同的施工参数和施工顺序时，应根据既有隧道的结构形式、埋深、工程地质条件等综合考虑。近隧道开挖时应注意控制土体沉降，控制地层位移和稳定；开挖时要严格遵循“管超前、严注浆”的原则，并根据现场监测结果及时调整施工参数。

参考文献

[1]冯仲仁,文曦.新建隧道爆破震动对既有隧道影响的数值分析[J].爆破.2018,(4)：16-17.

[2]陈永志.结合实例论新建隧道爆破震动对既有隧道影响研究[J].中国新技术新产品.2011,(8)：189-190.

[3]毕继红,钟建辉.邻近隧道爆破震动对既有隧道影响的研究[J].工程爆破.2004,(4):2014-2015.

[4]韩银全.武康二线工程既有隧道加固防护施工技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报.2017,(1)：15-16.

[5]李华.分析交错新建隧道施工对既有隧道的影响[J].建材与装饰.2013,(8)：114-115.