交叉隧道施工對已有隧道穩定性影響研究

聶方基+王銘浩

摘要：在新形式下，我國的建筑工程行業發展迅速，取得了相當輝煌的成果。然而在交叉隧道建設過程中，由于地底施工環境比較繁雜，技術難度較大，所以非常考驗專業人員的施工技術。為考慮到隧道竣工后可以達到預期的使用年限，一般在施工建設中會采用到數值計算法，來保證隧道竣工后的穩定性。本文根據施工過程中所運用到的技術手法、建筑材料、對建成后的隧道會造成什么影響，進行一系列研究，為建筑工程行業提供參考材料，以及研究方法。

關鍵詞：建筑工程；隧道施工；穩定性

一、國內隧道施工建設現狀

根據這些年的建筑行業提供的數據表明，關于交叉隧道施工的工程項目越來越多，在當中所遇到的技術難題也在不斷的增加。主要是從施工環境來說，地底隧道的施工環境是在地下，有一定的深度，也有一定的技術難度，前期籌備的過程中需要考慮的因素也多。首先，地底隧道施工要考慮到地底巖層的硬度，需要什么樣的設備來進行挖掘；在挖掘過程中用什么技術手法，保證巖石的整體結構不會受到破壞；在工作人員施工過程中需要用運用到什么具體措施，來確保工程結束后隧道的質量足夠達標。利用數值模擬和現場監測，對既有隧道的襯砌受力、變形進行了研究，并提出了加固措施。目前，國內外對近接隧道施工工法的研究，以及在建隧道施工時的圍巖壓力、支護結構力學特性的現場實測研究相對較少。

根據現狀，筆者通過這些年研究地底隧道所得出的施工經驗，在本文中對隧洞交叉段圍巖、支護系統受力特性進行分析，提出保障既有供水隧洞安全的施工工法，為交叉隧道圍巖力學特性研究、交叉隧道支護結構設計等提供了有力支撐。

二、隧道施工建設的具體方法

（一）交叉式隧道施工方法

交叉式隧道施工方法，一般會用到爆破手段，通過直接炸開阻礙施工過程的的巖石，達到可以繼續施工的目的。爆破手段比較人工挖掘更為高效，更省時間，所以稱為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間與結構，在爆破過程中技術人員必要對每個爆破點進行監控，控制爆破的力度，達到預期中的效果。因此對爆破過程中掌控爆破的力度也就成了交叉式隧道施工，最主要的技術難題。根據薩道夫斯基公式，控制爆破的力度，制定出爆破盡可能的將爆破力度縮減到合理的范圍之內，同時還要保證施工人員的安全，采用現場爆破手段進行開挖施工時，安全距離控制30米以外，這樣主要是為了供水隧道不要受到爆破的影響，造成不良后果，從交叉段向兩側各延伸50米作為控制范圍，擁有足夠的空間。同時，考慮到兩隧道為空間斜交叉，控制范圍開始樁號處與東深供水隧洞的水平最近距離為24米空間最小距離為34米，滿足安全控制范圍的要求。[1]

（二）運用數值計算法

為了保證隧道的工程質量達標，施工過程中技術手法確實可行，我們應當運用數值計算法，來確保施工的過程中走的每一步都是穩妥的。這時就需要大型有限元計算軟件ABAQUS對其進行數值模擬，輸入一定的工程數值，控制變量，通過電腦的模擬，一樣可以切入到實際的施工環境中，更直觀的觀測到施工后的變化。比如說我們要對圍巖條件較弱的地方進行挖掘，首先收集實際中隧道巖層的數據，構筑具體的環境，其次在電腦軟件中描繪出靜態的模型，然后再在對巖層較弱的地方進行模擬挖掘，在模擬挖掘過程中會產生許許多多的工程數據，這些數據為隧道工程建設提供了參考資料，也為隧道結構研究提供了樣本。[2]

三、交叉隧道施工對已有隧道穩定性的影響

（一）對目前已有隧道的穩定性的影響

根據隧道工程建設的施工結果，運用數值計算法推算，交叉式隧道施工對目前已有隧道的穩定性的影響主要是，目前已有的隧道在開始施工過程種，會遇到拱頂上升或者是下降這種情況，呈下降趨勢時，下降的數值極端為9mm，呈上升趨勢時，上升的數值最大上漲為5.8mm，由此可以得出結論，在地底隧道挖掘過程中，會發生拱頂上升或者是下降的變化，這樣就要求了技術人員在施工人員施工的過程中，要時時刻刻關注拱頂的變化，控制變量，盡可能的避免工程上會出現的差錯，但是總體來說這種變化是可以得到控制的，不會對整體隧道建設造成太大影響。

（二）對目前已有的隧道對供水隧洞穩定性的影響

根據目前諸多的隧道施工檔案中，我們可以看出交叉式隧道施工方法，在施工過程中，著重考慮了供水隧道的影響。更具科學化合理化的交叉隧道施工方案在施行爆破手段中，將爆破力度盡可能的降到了最低，這樣主要就是為了避免對供水隧道造成不良后果，例如隧道因為振幅過大，導致供水隧道破裂，或者影響了正常供水路徑。但是目前已有的隧道，在作業過程中會挖掘到比較牢固的巖層，這樣會導致供水隧洞上升，拱頂襯砌受到壓力影響，拱腰則會受到拉力影響，此拉力小于混凝土的抗拉強度，所以交叉式隧道施工方案對于供水隧道的穩定性還有有一定影響的。

四、結語

技術人員是隧道工程建設的核心，是保證隧道穩定性的關鍵人員，所以技術人員必須實時掌握施工的具體情況，發現問題及時解決，掌握隧道建設核心理論，對施工過程中每個關鍵的節點提供合理的建議和舉措，還要靈活運用信息技術，進行數值計算法，得出數據信息，加以分析，定制合理的方案。

參考文獻：

[1]陳衛軍，朱忠隆. 近距離交疊隧道研究現狀及評析[J].現代隧道技術，2002，39（1）：42–47

[2]劉金朋.復雜交叉隧道開挖的相關力學特性研究[D].重慶：重慶大學，2008.