新建铁路隧道上跨爆破施工对既有铁路隧道振动影响探析

新建铁路隧道上跨爆破施工对既有铁路隧道振动影响探析

徐阳

中国中铁九局集团第一建设有限公司

摘要：随着我国交通的快速发展,隧道上跨或下穿已有隧道的情况越来越常见,因新建隧道施工而造成的既有隧道结构破坏也随之增多。如何确保新建隧道对既有隧道结构安全的影响,满足其正常的运营要求,是交叉隧道施工中的重难点问题。针对这一问题,国内外学者开展了大量的研究工作。结合现场振动安全的施工要求,采用数值计算提出交叉段合理施工工法。采用有限元模拟方法,开展了新建铁路隧道爆破施工对既有高铁隧道的影响分析。基于此，本篇文章对新建铁路隧道上跨爆破施工对既有铁路隧道振动影响进行研究，以供参考。

关键词：新建铁路隧道；上跨爆破施工；既有铁路隧道；振动影响分析

引言

随着我国城市化进程的加快，新的交通路线越来越多地与现有线路合并，在新隧道下通过现有隧道或其他建筑的复杂工程不可避免地出现。隧道爆炸引起的建筑工程也增加了。因此，确保隧道施工安全，保持现有交通线路安全稳定是值得的。隧道农民主要采用钻井方法，一种经济快捷的施工方法。当炸药在施工过程中爆炸成岩石等介质时，部件会转换成地震波，从爆炸源迅速转移到周围介质，从而破坏了一定范围内的现有运输路线。基于实际地质情况分析地铁隧道开挖过程中振动的传播。采用传统奶粉和金属膨胀剂进行数字化隧道破裂时，计算爆炸动画的速度，比较爆破对地面现有建筑物的影响。为了对新隧道进行更真实的仿真，爆炸、振动对现有铁路隧道的影响。

1上跨隧道建设对既有铁路隧道结构的影响意义

在现阶段隧道施工过程的发展过程中，由于施工技术比较复杂，存在一定风险，现有高速铁路隧道在铁路实际实施过程中加强施工控制。确保整个项目的安全性，并确保现有隧道正常工作。施工过程中，通过优化工程方案，不断改进对整个施工过程的控制，保障隧道运行，减少新建隧道对现有隧道的不利影响。这是通过结合国内外设计经验执行的项目教程来实现的。

2新建隧道工程概况

新建某高铁隧道全长6020m,隧道起始里程为DK13+400,终止里程为DK19+420,埋深为4.99~5.39m。采用矿山法开挖,马蹄形断面,总开挖宽14.188m,总开挖深11.216m,开挖面积约110m²,隧道在某路段近距离上穿地铁某号线。

3爆破影响分析

新建隧道与现有高速铁路之间的力量垂直距离一般不会太大。因此，在施工过程中应完成隧道爆炸的控制。数据表明，只有在爆炸振动速度保持在每秒不到4厘米的范围内时，才能确保现有道路段的安全。此外，对炸药类型、爆炸过程和爆炸参数提出了更高的要求。所以有必要选择一个合理的时间范围。非传导爆炸段的数量必须相应增加。爆发前后的时差必须大于一百五十毫秒，并确定最大剂量。爆轰以毫秒为单位控制单剂量计数，从而确保冲击载荷始终发生在较低水平。

4新建铁路隧道上跨爆破施工分析

4.1隧道开挖施工方案及技术措施

②在既有轨道隧道入口的剪切阶段，为了简化表面径流出口，机械工程师可在隧道入口外的沟渠边缘设置沟渠边坡，以建立完整的洞口排水系统。同时，由于顶部和底部的地质条件不同，机械工程师可以执行分级开挖，也就是说，在挖方情况下，将混凝土的造型套用到顶部位置的深色边界位置。然后，机械工程师可以与大约12.5米深的内部庭院一起在地下室进行布置。①在铁路既有铁路的开挖阶段，施工工程师可以按从左到右的顺序进行各种施工方法。它主要使用隧道洞口中使用的相邻插值(CRD)方法，根据早偏移和晚偏移的原则，将隧道的左侧和右侧偏移超过直径的1.8倍。①在铁路路线上，机械工程师可根据现有铁路路线上的人行道、起落架和起落架的不同要求，采用不同的施工方法。在人行道阶段，机械工程师可以使用全断面的方法进行开挖。在行车道沟渠阶段，由于行车道直径较大，机械工程师可以尽量减小爆炸对环境的影响。具体施工阶段，施工工程师可将隧道的主开口视为断面，完成主支管后挖掘人行道和巷道出口。人行横道与车辆交汇处的开挖阶段，施工技术人员可采用弱爆法临时搭建钢桁条进行开挖。在锁定阶段中，需要机械工程师在每个挖方阶段之后锁定开启方向，以确保临时檐底板的效果。在设置临时梁时，机械工程师应自上而下完成环中的初始闭合，完成环中的中间邻居，并在顶部标高和底部标高之间完成大约的距离。3.5m控制，确保隧道输出75%的混凝土强度，达到设计强度。

4.2超前注浆加固地层

(1)表层注浆加固。针对本项工程,采用ϕ50mm导管进行超前注浆。新建隧道拱顶土层注浆加固是工程的重难点,由于本暗挖段有很多重要管线,如污水管、燃气管、电线管等,在注浆前,需先采用地质雷达扫描,确定管线位置,标注记号,然后在靠近管线位置时停止钻孔施工,以避免注浆施工对地下管线的破坏。(2)掌子面注浆加固。地层应力多次重分布,导致洞室围岩稳定性较差,若不提前对掌子面进行加固,易产生一系列工程风险。对于开挖掌子面的加固有很多措施,可以进行注浆加固,即对掌子面周围的不稳定土层注浆增加其黏聚力;还可以对周围土层打设锚杆增加其整体刚度。考虑施工安全和经济性原则,选择局部性注浆方案。选用水泥—水玻璃双液浆,浆液配合比为1∶1,在进行注浆加固时,注浆压力宜控制在0.8~1MPa,注浆范围为正洞开挖轮廓线以外3m、侧导洞开挖轮廓线以内1m,注浆深度为10m。应按照由外到内的顺序循环注浆,每循环断面上设4环注浆孔,每环25个注浆孔,共设100个,孔与孔之间间隔注浆。

4.3爆破工程防护措施

爆破工程对既有工程的影响主要为爆破振动,除了满足一次齐爆最大用药量要求外,还应采取以下措施。(1)对爆破振动进行监测,根据爆破振动监测数据,严格控制每次爆破规模、最大单响装药量。(2)用多段微差起爆技术,变能量一次释放为多次释放,减小每次爆破的能量;将振幅较大的地震波变成多个振幅较小的地震波,从而减小爆破振动的强度。分段越多,振幅越小,爆破振动也越小。秒差爆破的地震波强度取决于其中最大的一段药量。(3)严格按照被保护目标的抗震能力,及其与爆点的相对距离等确定的一段(次)最大起爆药量进行装药和分段,把爆破震动引起的地面质点振动速度,控制在周围需保护设施所允许的振动速度(即安全震动速度)以下,确保被保护目标的安全。

结束语

总而言之，（1）大型隧道浅埋暗挖施工采用双侧壁导洞法,可减少对土体的扰动,从而减少对下卧隧道的影响,还可有效地控制地表沉降。（2）新建隧道拱顶位移变化同地表沉降变化一致,均表现为通过前隆起,通过时迅速下沉,通过后缓慢趋于稳定。（3）采用防护控制措施能有效地控制上方地表沉降、新建隧道拱顶沉降、下卧隧道拱顶位移等,使其变化值均在规定范围之内,既保证了新建隧道的安全通过,也不影响下卧隧道的正常运营。

参考文献

[1]范德全.新建铁路隧道上跨爆破施工对既有铁路隧道振动影响探析[J].福建建筑,2019(12):144-148.

[2]程刚,张兆杰,罗晋明.新建铁路隧道上跨施工对既有铁路隧道的影响研究[J].四川建筑,2019,40(03):53-56+59.

[3]李宁,唐炜,赵秋义,江昊鸿,李昕珍.新建铁路隧道爆破施工对既有铁路隧道的爆破振动影响研究[J].中国水运(下半月),2019,20(04):185-187.

[4]刘均红.新建引水隧洞下穿既有铁路隧道爆破施工影响研究[J].铁道标准设计,2018(01):94-97.

[5]丁祥.高速铁路上跨既有铁路隧道爆破施工振动影响分析[J].铁道建筑技术,2018(S2):148-151+155.