邻近营业线安家庄隧道施工难点及风险评估

周杰 刘凤超 杨凡杰

摘 要：临既有隧道的新建隧道施工，会对对既有隧道稳定性造成影响。山西省新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道紧邻肖家洼铁路隧道和瓦日铁路隧道，新建安家庄隧道的开挖对两侧既有隧道的安全性构成了严重挑战。本文结合新建隧道的工程特点，首先分析了新建隧道的施工难点和重点。然后，采用经验法评估方法，分析了新建安家庄隧道对既有隧道的安全性影响，并给出了相应的施工建议，为保障新建隧道的施工安全提供了支撑。研究成果为我国超小净距隧道的施工积累了经验，具有一定指导意义。

关键词：新建隧道；既有隧道；施工难点；风险评估

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0093-03

近年来，随着铁路建设的快速发展，铁路隧道也越来越多。而限于地形地质条件及建设成本等因素，不少新建隧道紧邻既有隧道施工。当新建隧道与既有隧道间距较小时，新建隧道的施工会影响既有隧道的结构稳定性及受力情况，导致新建隧道的施工难度及工程风险显著增加[1-3]。为降低临既有隧道时新建隧道的工程施工风险，大量学者对此进行了研究。如王灵钟[4]基于陈家湾隧道施工中遇到的难点及施工应对技术，研究了临近既有线高边坡明挖爆破施工技术及浅埋偏压下进洞施工技术；高生苗[5]以石锦隧道和新蝙蝠岭隧道为例，研究了铣挖法施工在临既有线隧道中新建隧道施工的适用性；王起才和展宏跃[6]采用数值计算方法，研究了近接浅埋、偏压黄土隧道洞口段支护结构的力学特性及既有隧道的安全性；毛志勇[7]依据宝兰客专兴仁隧道，分析了临近既有线浅埋偏压黄土隧道开挖支护施工技术要点。

山西省新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道位于吕梁山西坡黄土梁茆区，全长367m。安家庄隧道位于肖家洼铁路和瓦日铁路线路中间，其中，离瓦日铁路隧道最近处为19.7m，离肖家洼铁路隧道最近处仅1.1m，安家庄隧道的开挖对两侧既有隧道的安全性构成了严重挑战。本文结合新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道，根据该新建铁路隧道与既有隧道的位置关系，对新建隧道的施工难点进行分析研究，并基于经验法评估了既有隧道的安全风险。

1 工程概况及地质条件

1.1 工程介绍

新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道位于山西省吕梁山西坡黄土梁茆区，该隧道为单线隧道，隧道进口里程为D12K0+570，出口里程D12K0+937，全长367m。其中间有一段42m的明洞将隧道分成三段，第一段D12K0+570～D12K0+697为暗洞段，长127m；第二段D12K0+697～D12K0+739为明洞段，长42m；第三段D12K0+739～D12K0+937暗洞段，长198m。

新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道位于瓦日铁路和肖家洼煤矿铁路专用线中间，左侧为瓦日铁路，右侧为肖家洼铁路。安家庄隧道进洞口施工邻近瓦日铁路和肖家洼铁路，对应瓦日铁路里程K29+610，对应肖家洼里程为K0+695。安家庄隧道进口采用翼墙式洞门，洞门结构与肖家洼专用线隧道洞门顺接。新建隧道D12K0+570～D12K0+670段与肖家洼铁路专用线隧道K0+595～K0+695段近接，近接段设置一排直径1.0m，长20m隔离桩，共38根。D12K0+697～D12K0+739段明洞邻近瓦日铁路，对应瓦日铁路里程为K29+500～K29+545。明洞段采用钻孔桩基础、片石混凝土挡墙对瓦日铁路进行防护，隧道内基底处理采用水泥土挤密桩。钻孔桩桩长10米共计14根；水泥土挤密桩共6720米，桩长5～10m（如图1所示）。

1.2 工程地质情况

（1）地形地貌。新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道位于山西省吕梁市兴县境内，地貌属黄土高原的低山区，地势总体由东向西倾斜，隧道洞身范围内以第四系上更新统黄土和第三系粉质黏土。由于受长期地表水冲刷和切割作用，沟壑发育，沟壁陡立，其局部发育滑坡、黄土溜坍不良地质。工程区地处山西台背斜西部吕梁山断裂隆起与鄂尔多斯台向斜的陕北坳陷接壤部，控制沿线的构造型式主要为山西经向构造体系的黃河东岸-吕梁山西坡南北向挠褶带。构造形迹多数微弱，构造简单，地层总体为单斜构造，向西及西北缓缓倾斜。

（2）地层岩性。据现场调查及勘探揭示，隧道处地层分布较为简单，上部为第四系上更新统坡风积砂质黄土，下部为第三系上新统粉质黏土。其中，砂质黄土特征为，褐黄色，稍湿，稍密，结构松散，具有针状孔隙，土质较均匀，以粉粒为主，遇水易崩解，具湿陷性，主要位于隧道洞顶及洞顶以上部位，为II级普通土；粉质黏土特征为，褐黄-红褐色，坚硬-硬塑，以粘粒为主，土质不均匀，含姜石，间夹钙质胶结层及黏土薄层，具有膨胀性，主要分布于隧道洞身及路肩以下，为III级硬土。

（3）水文地质条件。勘察钻孔内未见地下水，根据搜集资料及肖家洼隧道施工情况，在砂质黄土与粉质黏土层接触部位，局部有少量地下水渗漏，属上层滞水，水量不大，由大气降水补给。地下水有可能局部软化隧道围岩，降低其稳定性，对隧道有一定影响。

2 工程施工难点和重点

2.1 工程难点

由于安家庄隧道进洞口施工邻近瓦日铁路和肖家洼铁路，隧道进口采用翼墙式洞门，洞门结构与肖家洼专用线隧道洞门顺接，结合该隧道的工程特点及施工经验，该隧道主要有存在如下几个施工难点：

（1）新旧隧道近接：新建安家庄隧道与肖家洼铁路专用线隧道靠得太近，如何保证新建隧道在施工过程中不构成对肖家洼既有隧道影响，是本项工程的最大难点。

（2）邻近运营线：安家庄隧道D12K0+570处洞口施工及D12K0+697～D12K0+739段明洞施工邻近瓦日铁路；新建隧道进口洞门与既有肖家洼隧道洞门相连，施工难度较大。

2.2 工程重点

由于新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道与瓦日铁路和肖家洼煤矿铁路均相距较近，施工存在一定难度。因此，在施工过程中应注意以下几个重点问题：

（1）隔离桩施工：安家庄隧道D12K0+570～D12K0+670段与肖家洼铁路专用线近接，工程设计在新建隧道和肖家洼铁路隧道之间设置一排隔离桩，桩径1.0m，长20m，共38根。为确保既有隧道的安全，隔离桩未施做，不得进行该段落暗洞开挖。因此，隔离桩施工是本项工程的重点之一。

（2）监控量测：安家庄隧道与既有肖家洼铁路近接，需对既有和新建隧道进行监控量测，根据监测数据及时调整施工参数，确保施工安全。因此，监控量测工作是本项工程的又一重点。

（3）做好监控量测的配合工作，确保行车安全和监控量测工作的顺利进行。

3 安全风险评估

为了确保新安家庄隧道的施工安全，此处根据日本的《接近既有隧道施工对策指南》[8]中关于隧道接近度的划分，对新旧隧道的相对位置关系进行分析。在此基础上，根据所确定的既有隧道受影响范围，利用经验法对既有铁路隧道的安全性进行了评估。

3.1 既有铁路隧道受影响范围

根据新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道与既有肖家洼煤矿铁路专用线隧道和既有瓦日铁路隧道的位置关系，并结合新旧隧道并列的接近度划分，最终确定了既有铁路隧道受影响的范围。

（1）按照新旧隧道并列的接近度划分标准（表1）可知，既有隧道受影响范围如下：①既有肖家洼煤矿铁路专用线隧道的受影响范围：限制范围为距隧道左边墙9.5m，需要注意范围为距隧道左边墙9.5m～23.8m，其余是为条件范围。②既有瓦日铁路隧道的受影响范围：限制范围为距隧道左边墙13.4m，需要注意范围为距隧道左边墙13.4m～33.5m，其余是为条件范围。

（2）按照隧道侧面开挖的接近度划分标准（表2）可知，既有隧道受影响范围如下：①既有肖家洼铁路隧道的受影响范围：限制范围为距隧道左边墙9.5m，需要注意范围为距隧道左边墙9.5m～19.0m，其余是为条件范围。②既有瓦日铁路隧道的受影响范围：限制范围为距隧道左边墙13.4m，需要注意范围为距隧道左边墙13.4m～26.8m，其余是为条件范围。

3.2 经验评估意见

确定既有铁路隧道受影响范围后，结合工程特点和现场情况，分别对新建安家庄隧道对既有肖家洼铁路隧道的安全性影响和对既有瓦日铁路隧道洞安全性影响进行了评估，并给出了评估意见。

（1）新建安家庄隧道对既有肖家洼铁路隧道的安全性影响评估意见：①新建安家庄隧道进口D12K0+570直至D12K0+650处（共计80m），两隧道间距从1.1m逐渐增大至10.1m，处于新旧隧道并列接近度限制范围，施工时必须采取相应措施在两隧道近接处加强支护，并加强对既有和新建隧道的监控量测，保证既有隧道不产生过大的变形，确保其安全性。②新建安家庄隧道D12K0+650～D12K0+715段（共计65m），两隧道间距从10.1m逐渐增大至18.5m，处于新旧隧道并列接近度需要注意范围，施工时也应在两隧道近接处加强支护，并加强对既有和新建隧道的监控量测，以保证既有隧道安全。③当新旧隧道间隔距离增大至23.8m以上时，处于新旧隧道并列接近度无条件范围，根据经验及相应规程可知，新建安家庄隧道不会对既有肖家洼路隧道产生影响。但施工过程期间，仍需配合铁路部门相关人员加强对既有隧道进行检查和巡视，确保铁路运营安全可靠。

（2）新建安家庄隧道对既有瓦日铁路隧道安全性影响评估意见：新建安家庄隧道与既有在瓦日铁路隧道基本平行，间隔距离从新建隧道D12K0+585处的19.7m（l.5D）逐渐增大至D12K0+685处的30.0m（2.2D），处于新旧隧道并列接近度需要注意范围，施工时仍需在两隧道近接处加强支护，并加强对既有和新建隧道的监控量测，以保证既有隧道安全。

4 结语

山西省新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道紧邻肖家洼铁路隧道和瓦日铁路隧道，新建安家庄隧道的开挖对两侧既有隧道的安全性构成了严重挑战。针对该工程问题，本文结合新建安家庄隧道的工程特点，首先分析了新建安家庄隧道的施工难点和重点。然后，根据该新建铁路隧道与既有隧道的位置關系，采用经验法评估方法，分析了新建安家庄隧道对既有隧道的安全性影响，并给出了相应的施工建议，为保障新建隧道的施工安全提供了支撑。

鉴于我国在临既有线隧道时新建隧道施工安全方面的研究还不充分，本文通过研究新建通昌能源铁路专用线安家庄隧道施工对既有隧道的影响，为超小净距隧道的施工积累了经验，具有一定指导意义。

参考文献

[1]王晓梅，石文慧，程瑶.新建隧道施工对邻近既有隧道的影响及对策[J].铁道建筑，2010，（07）：80-83.

[2]石磊磊.小净距邻近既有隧道施工的对策[J].建设监理，2015，（04）：75-77.

[3]李军，吕婧，刘瑞.新建隧道施工对近距离既有隧道的影响及安全风险评估[J].公路与汽运，2017，（05）：183-187.

[4]王灵钟.临近既有线浅埋偏压隧道施工技术[J].黑龙江交通科技，2012，（2）：88-89.

[5]高生苗.临近既有线隧道铣挖法施工技术研究[J].北方交通，2017，（7）：153-156.

[6]王起才，展宏跃.近接浅埋偏压黄土隧道支护结构的力学特性分析研究[J].铁道工程学报，2010，（11）： 61-67.

[7]毛志勇.临近既有线浅埋偏压黄土隧道开挖支护施工浅析[J].建筑知识，2016，（13）：241-243.

[8]日本铁道综合技术研究所. 接近既有隧道施工对策指南[M]. 日本：[s.n.]，1996.Railway Technical Research Institute. Guidelines for Construction Countermeasures for Approaching the Existing Tunnels[M]. Japan： [s.n.]，1996.