交叉隧道施工对已有隧道稳定性影响研究

聂方基+王铭浩

摘要：在新形式下，我国的建筑工程行业发展迅速，取得了相当辉煌的成果。然而在交叉隧道建设过程中，由于地底施工环境比较繁杂，技术难度较大，所以非常考验专业人员的施工技术。为考虑到隧道竣工后可以达到预期的使用年限，一般在施工建设中会采用到数值计算法，来保证隧道竣工后的稳定性。本文根据施工过程中所运用到的技术手法、建筑材料、对建成后的隧道会造成什么影响，进行一系列研究，为建筑工程行业提供参考材料，以及研究方法。

关键词：建筑工程；隧道施工；稳定性

一、国内隧道施工建设现状

根据这些年的建筑行业提供的数据表明，关于交叉隧道施工的工程项目越来越多，在当中所遇到的技术难题也在不断的增加。主要是从施工环境来说，地底隧道的施工环境是在地下，有一定的深度，也有一定的技术难度，前期筹备的过程中需要考虑的因素也多。首先，地底隧道施工要考虑到地底岩层的硬度，需要什么样的设备来进行挖掘；在挖掘过程中用什么技术手法，保证岩石的整体结构不会受到破坏；在工作人员施工过程中需要用运用到什么具体措施，来确保工程结束后隧道的质量足够达标。利用数值模拟和现场监测，对既有隧道的衬砌受力、变形进行了研究，并提出了加固措施。目前，国内外对近接隧道施工工法的研究，以及在建隧道施工时的围岩压力、支护结构力学特性的现场实测研究相对较少。

根据现状，笔者通过这些年研究地底隧道所得出的施工经验，在本文中对隧洞交叉段围岩、支护系统受力特性进行分析，提出保障既有供水隧洞安全的施工工法，为交叉隧道围岩力学特性研究、交叉隧道支护结构设计等提供了有力支撑。

二、隧道施工建设的具体方法

（一）交叉式隧道施工方法

交叉式隧道施工方法，一般会用到爆破手段，通过直接炸开阻碍施工过程的的岩石，达到可以继续施工的目的。爆破手段比较人工挖掘更为高效，更省时间，所以称为了交叉式隧道最常用到的施工方法。任何隧道都有它自己的空间与结构，在爆破过程中技术人员必要对每个爆破点进行监控，控制爆破的力度，达到预期中的效果。因此对爆破过程中掌控爆破的力度也就成了交叉式隧道施工，最主要的技术难题。根据萨道夫斯基公式，控制爆破的力度，制定出爆破尽可能的将爆破力度缩减到合理的范围之内，同时还要保证施工人员的安全，采用现场爆破手段进行开挖施工时，安全距离控制30米以外，这样主要是为了供水隧道不要受到爆破的影响，造成不良后果，从交叉段向两侧各延伸50米作为控制范围，拥有足够的空间。同时，考虑到两隧道为空间斜交叉，控制范围开始桩号处与东深供水隧洞的水平最近距离为24米空间最小距离为34米，满足安全控制范围的要求。[1]

（二）运用数值计算法

为了保证隧道的工程质量达标，施工过程中技术手法确实可行，我们应当运用数值计算法，来确保施工的过程中走的每一步都是稳妥的。这时就需要大型有限元计算软件ABAQUS对其进行数值模拟，输入一定的工程数值，控制变量，通过电脑的模拟，一样可以切入到实际的施工环境中，更直观的观测到施工后的变化。比如说我们要对围岩条件较弱的地方进行挖掘，首先收集实际中隧道岩层的数据，构筑具体的环境，其次在电脑软件中描绘出静态的模型，然后再在对岩层较弱的地方进行模拟挖掘，在模拟挖掘过程中会产生许许多多的工程数据，这些数据为隧道工程建设提供了参考资料，也为隧道结构研究提供了样本。[2]

三、交叉隧道施工对已有隧道稳定性的影响

（一）对目前已有隧道的稳定性的影响

根据隧道工程建设的施工结果，运用数值计算法推算，交叉式隧道施工对目前已有隧道的稳定性的影响主要是，目前已有的隧道在开始施工过程种，会遇到拱顶上升或者是下降这种情况，呈下降趋势时，下降的数值极端为9mm，呈上升趋势时，上升的数值最大上涨为5.8mm，由此可以得出结论，在地底隧道挖掘过程中，会发生拱顶上升或者是下降的变化，这样就要求了技术人员在施工人员施工的过程中，要时时刻刻关注拱顶的变化，控制变量，尽可能的避免工程上会出现的差错，但是总体来说这种变化是可以得到控制的，不會对整体隧道建设造成太大影响。

（二）对目前已有的隧道对供水隧洞稳定性的影响

根据目前诸多的隧道施工档案中，我们可以看出交叉式隧道施工方法，在施工过程中，着重考虑了供水隧道的影响。更具科学化合理化的交叉隧道施工方案在施行爆破手段中，将爆破力度尽可能的降到了最低，这样主要就是为了避免对供水隧道造成不良后果，例如隧道因为振幅过大，导致供水隧道破裂，或者影响了正常供水路径。但是目前已有的隧道，在作业过程中会挖掘到比较牢固的岩层，这样会导致供水隧洞上升，拱顶衬砌受到压力影响，拱腰则会受到拉力影响，此拉力小于混凝土的抗拉强度，所以交叉式隧道施工方案对于供水隧道的稳定性还有有一定影响的。

四、结语

技术人员是隧道工程建设的核心，是保证隧道稳定性的关键人员，所以技术人员必须实时掌握施工的具体情况，发现问题及时解决，掌握隧道建设核心理论，对施工过程中每个关键的节点提供合理的建议和举措，还要灵活运用信息技术，进行数值计算法，得出数据信息，加以分析，定制合理的方案。

参考文献：

[1]陈卫军，朱忠隆. 近距离交叠隧道研究现状及评析[J].现代隧道技术，2002，39（1）：42–47

[2]刘金朋.复杂交叉隧道开挖的相关力学特性研究[D].重庆：重庆大学，2008.