分析邻近隧道施工对既有隧道的影响

刘学军

摘 要：在我国经济飞速发展的过程中，铁路网的建设具有极大的重要性，它推动着整个经济体的向前发展。近年来国家对于铁路的建设也愈加重视，越来越多的铁路建设工程投入建设。但在规划中常会受到地貌条件等制约，使得铁路建设中新建的隧道与既有隧道之间的设计距离相近，造成对既有隧道结构损坏，同时也会对新建隧道的施工带来安全隐患。所以我们需要分析邻近隧道施工对既有隧道的影响，做到科学合理施工。

关鍵词：既有隧道；新建隧道；隧道施工；科学合理

前 言

为了加快我国经济的发展，就必须完善我国的国家交通基础建设，其中铁路的建设则是重中之重。在原有铁路隧道旁建设新的隧道要充分考虑新旧隧道之间的相互影响，避免邻近隧道动工对既有隧道的构造安全和正常运营造成不利影响。本文结合新旧隧道施工时的相互影响力学特征，邻近隧道施工影响因素等，分析邻近隧道施工对既有隧道的影响，为新建隧道具有一定的参考意义。

1 邻近隧道施工相互影响力学特征

根据生活中的常识大家都知道，在原有隧道附近再建隧道的话会对既有隧道结构的稳定性和安全性造成巨大影响。主要的原因是新建隧道施工时会造成邻近围岩和土体应力的重分布，进一步会使得地层变形。如果是上跨隧道施工的话，至少一次在围岩中进行重复洞室开挖，这期间的力学过程相比来说要复杂得多。既有隧道结构的变形通常是上跨施工关注的重点，因为它的变形是地层变形的直接结果，同时既有隧道的存在也会反作用于地层，这就使得地层的变形异于自由场地层。

要研究新建隧道施工对既有隧道的影响就必须从它们力学行为的变动着手，正确认识它们的力学机理，正确把握和了解新建隧道的影响区域和围岩以及隧道所衬砌结构协同作用的机理和规律特征。

2 邻近隧道施工影响因素分析

对既有隧道稳定性的影响因素主要有以下几方面：既有隧道的自身工程性质；围岩性质和当地地质情况；新建隧道的结构形式及大小；新建隧道的施工方法；新建隧道与地下洞室的位置关系等。

（1）由于既有隧道的衬砌健全度不同，对于既有衬砌应力增大的容许值标准和振动速度，影响范围的划分等要求也存在差异。如果既有隧道结构的健全度越高，则允许接近的距离就越小，反之则应该越大。隧道健全度对结构功能及车辆行驶安全的影响分为四个等级：A级（严重），结构功能严重劣化，对车辆行驶安全有严重威胁；B级（较重），劣化继续发展会升至A级；C级（中等），影响较小；D级（轻微），没有影响。

（2）邻近建设隧道的长度、覆跨比、矢跨比、洞室高度以及断面面积等都会对既有隧道造成一定的影响，其中影响最大的是洞室长度。隧道的长度越大，其稳定性越差；覆跨比与覆盖层的厚度成正比；矢跨比越大，则隧道洞室的顶端就越拱，也就越稳定；隧道洞室越低，边墙的稳定性也就越坚固；断面面积越小，其表现地基支撑损失越小。选择不同的支护结构类型其支护承载能力也存在差异，影响也不一样。采用挖掘的方式不同，影响也有差异。例如机械式挖掘或是爆破式挖掘施工对围岩的扰动程度都是不同的，全面开挖和部分开挖对围岩的影响也大相径庭。

（3）施工地点岩体工程性质的好坏，往往取决于在受到地质条件影响和各种地质因素作用下形成的各种节理和他们自身的空间分布状态以及其间填充物等，对围岩的稳定性造成较大的削弱。岩体的结构类型越零碎，其稳定性也就越低；与此同时，地下水还会弱化围岩的工程性质，软弱围岩条件下隧道的稳定性显然不比岩石质地高的围岩条件下隧道的稳定性好；施工地的应力越小，结构越是稳定。除此之外，还要结合新建隧道的线路分布条件以及实际的地形情况。如果隧道处于山脊的一侧，存在着一定的偏压作用，并且围岩破碎，整体围岩的级别普遍偏低。在这种情况下，新建的隧道很有可能会产生两种影响：一是对既有的隧道有拉伸作用；二是大大增加了既有隧道周边围岩的压力。

（4）对于既有隧道而言，邻近建设隧道加载或者卸载工作形态的影响也不可忽视。主要因为围岩存在洞室空洞支撑的损失，因此岩体受力就存在加载、卸载两种不同的状态。应力所经过的行径不同也会导致岩体的形变损坏过程不一样，所以围岩就肯定受到其受力状态的影响，即岩体所处的应力环境与其形变和损坏有着密不可分的联系。

（5）新旧隧道间隔的影响。为了工作需要，人们把近接工程的种类主要根据既有隧道与新建隧道的间隔，把接近度划分为无影响范围，注意范围和需采取措施的范围三种类型。根据日本1997年公布的《接近既有隧道施工对策指南》，两个隧道之间的间隔为1.5～2.5D（D为隧道直径），属于应注意的间隔范围。我们所说的间隔实际上也就是既有隧道衬砌外缘与邻近新建隧道的最小距离。近接度通常应用的是D值来进行判定。由于新隧道开挖不断地向前延伸，开挖面所引起的支护能力就会随之变弱，两个隧道之间的围岩应力也就会发生重分布现象，导致隧道发生变形，也就随之出现不稳定状态区。

（6）邻近隧道施工措施类型不同，与既有隧道的位置关系等都会给既有隧道带来不同的影响。例如新旧隧道不同的位置关系有着不同的影响范围：隧道平行型，它是与既有隧道平行新建一个隧道，增加复线。既有隧道向邻近建设隧道的方向容易发生拉伸形变，因邻近平行隧道的施工导致既有隧道周围的围岩松动，从而使得作用在衬砌上的压力大大增加；隧道交叉，它是从既有隧道底部或者上端横断既有隧道来新建隧道。如果新建隧道沿既有隧道上端通过时，既有隧道会向上发生变形，围岩的拱作用就会受到损伤，从而加大衬砌上的压力。当新建隧道在既有隧道底端通过时，既有隧道则会发生下沉现象。

3 邻近新隧道爆破振动对既有隧道的影响

在既有隧道邻近进行施工爆破作业时，炸药爆破所释放的巨大能量布恩会以应力波的形式直接作用到周围的岩体中，从而导致应变，会危机既有隧道衬砌结构的稳定性和安全性。在强烈的冲击波影响下，既有隧道衬砌面对爆破方向的侧边墙受到的作用最为显著。它的高应力状态要远远高于其背爆侧。相对于迎爆面来说，它的外侧和内侧的应力值也是有所差别的，其外侧的主应力往往比内侧主应力小一些。

根据我国的《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，既有隧道允许的爆破振动速度应是0.1m/s。所在地址点峰值的振动速度是作为爆破振动对建筑物破坏程度的衡量标准。在我国对于邻近隧道施工爆破作业往往采用的是控制爆破，使得开挖范围外的岩体引起的爆破振动速度最小，从而避免其对既有隧道结构和行车安全构成危害。由于该既有隧道的抗震能力往往比较差，爆破振动速度最好应控制在0.06m/s以内。

4 结 语

为保障我国铁路建设的顺利开展，在施工建设离既有隧道较近的隧道时，一定要结合实际，对新建隧道的施工可能给既有隧道带来的影响破坏进行预测、计算分析。严格按照安全的范围内进行施工建设，确保新旧隧道的质量与稳定。推动我国经济快速向前发展，造福于人民。

参考文献

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