上方挖方施工对既有隧道安全性作用分析

上方挖方施工对既有隧道安全性作用分析

于波

济宁市轨道交通服务中心 272000

摘要:随着我国时代的高速发展，铁路和公路建设项目的数量也在不断的增加当中，新建成的线路工程临近既有工程的施工和新建工程上跨、下穿现象也变得繁多起来，既有运营隧道上方的新建工程、挖方等等施工，会对隧道上方的地层产生不同程度的影响，导致隧道四周的应力出现分散问题，所以有可能导致既有隧道运营出现不安全等问题。本文主要对上方挖方施工对既有隧道安全性的作用进行了分析，研究了挖方施工对下方既有隧道安全性的影响问题，以作参考之用。

关键词:上方挖方施工；既有隧道；安全性；作用；

时代在发展、科技在进步，我国很多领域也迎来了自己的发展契机，尤其是地下工程进阶施工，在施工当中既有隧道的安全状态一直都是施工所研究的关键与重。临近工程的施工建设势必会对既有隧道围岩和结构应力状态产生不同程度的影响，甚至在严重的时候会造成人员的伤亡情况。所以，国内外很多学者都对其进行了仔细的研究与分析，其目的就是为了减轻或降低新建工程施工中对既有隧道安全性的影响。因此，本文下面将对上方挖方施工对既有隧道安全性问题进行进一步的分析与研究。

一、挖方施工对既有隧道安全性的影响分析

挖方施工自然会对既有隧道造成不同程度的影响，为了能够进一步的保证隧道能够在安全的情况之下进行使用，首先需要对路基施工进行一个预估，用此种方法来判断挖方施工对隧道安全性的影响。为了进一步的确保此次计算结果的准确性，本次的模型是按照具体工程的实际情况来进行模拟的，分别模拟了施工周围山体、边坡、隧道、路堑的施工环节。此模型长度为2750分米、宽度则为500分米，边坡左边的高度可达1540分米，右边边坡的高度达到2040分米。而隧道与路面之间的距离则为400分米，垂直的距离为140分米，与边坡顶部之间的距离达到了700分。

二、挖方施工方案和数值的模拟

首先，当进行对于某一高速公路路段基土石方开挖施工当中，因为要进一步的确保高速公路下方隧道的安全性，所以不建议运用常规的爆破方法，而静态爆破方法又有着成本非常高的特点，考虑到施工的成本，所以并不运用静态爆破方法。以传统的施工经验作为背景，与岩层的实际情况进行充分的连接，最终经过专业人员的判定，此段路基石方开挖应该按照高频机械振动碎石锤施工方法进行，此施工方法具有自身独特的优势和特点，能够大幅度的减少挖方施工对隧道产生不同程度的影响，同时还能进一步的确保既有隧道能够在确保安全性的情况下正常运行。相关设计人员将挖方工程分为了五步，首先运用专业的挖机将表土进行彻底的清除，其目的将即将要被破碎的石方突显出来。开挖碎石此种施工方式，全部都是按照至上而下的顺序来进行分层式的开挖工作。

其次，相关的施工人员对实际的地形进行了仔细的分析，第一步运用红色油漆来对所设计的点位进行画圈，将两点之间的距离定为了0.3米，之后专业的破碎锤按照相关工作人员所设计的红油漆位置，来进行下一步的状况破碎工作。在液压岩石破碎锤破碎施工的过程当中，需要先将液压岩石破碎锤的头部放在所要破碎的岩石上面，并要保存一定的压力，之后开动按钮，进行破碎，运用破碎锤超大的冲击能力，将岩石进行粉碎。

三、开挖施工对于既有隧道稳定性能的影响研究

根据不同开发阶段隧道周围地产的变化，在初期时土体的竖向位移慢慢的按照从上到下的顺序进行增加，土体的受重力慢慢受到了不同程度的影响，位移慢慢的在隧道的底部进行集结，隧道整体呈现出了沉降现象。伴随着开挖的不断进行，竖向位移的范畴不断的在增加当中，同时对于既有隧道的影响也在慢慢的增长。因为边坡开挖卸载，所以会降低土体的压力，导致开挖面有反弹问题出现，而开挖面周围的土体则出现了上升问题。当开挖施工结束之后，其中最大的上升位移可达到了62毫米左右。而当开挖的顺序到达了第三层时，就会对既有隧道的底部产生了不同程度的影响，导致隧道底部发生沉降问题，等到开挖施工完结之后，根据相关工作人员调查发现，隧道底部的沉降值为12毫米左右。

而图中的1-2图，分别给出了既有隧道不同位置 关键点 开发阶段变化的情况。根据图把给出的隧道拱形变化曲线可以看出，随着施工的慢慢行进，拱顶处的竖向位移出现了慢慢平稳的状态，而水平位移折出现了负值情况，之所以会出现 这样的局面，则说明水平位移向边坡方向发生了反弹，伴随着边坡开挖的慢慢行进，水平方向的反弹量出现了逐渐变大的问题。开动按钮，进行破碎，运用破碎锤超大的冲击能力，将岩石进行粉碎。

图1

图2

四、挖方施工对既有隧道附近围岩塑性区研究

首先，因为边坡整体在开发的过程当中，相关工作人员并没有进行锚杆、喷射混凝土等等的之后工作，所以出现了塑性区范畴，伴随着开挖的行进而出现变大情况，直到最后的贯通。当挖方施工当中第一步完成之后，塑性区主要在拱脚和拱肩处出现了集中，同时在拱肩处的属性出现了最大值。

其次，伴随着开挖施工的不断行进，塑性区域的范畴变得越来越大，当进行到第三步开挖结束之后，在边墙柱也出现了范围偏小的塑性区。

最后，当开挖施工进行到第四层的时候，相关工作人员发现边墙处的塑性区已经消失不见。而到了最后一步第五步时，塑性区出现了贯通情况，对既有隧道的安全性就会产生不同程度的破坏与影响。

五、结论

1.通过对上方挖方施工对既有隧道安全性作用进行了分析，得出了路基土石方开挖对既有隧道衬砌结构产生卸载作用的结果，其位移偏小。衬砌位移主要向路基土石方开挖方向移动了约有12毫米。

2.衬砌的最大剪应力存在于拱腰的位置中，而最小的剪应力则出现在了两个边墙和靠近边坡处的边角当中。在具体的施工过程当中，需要相关施工人员加大对拱顶、拱腰监督检测的力度，其目的是为了避免在施工的过程当中出现衬砌开裂问题。

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