1、邻近既有隧道的新建大断面隧道施工参数优化分析摘 要：随着我国经济的高速发展，我国交通运输道路的里程不断增长。但是相对于国民经济对运输道路需求的不断扩大，交通运输道路已经无法满足社会生产的要求，尤其是高速公路交通量日益饱和，使得高速公路扩建工程越来越多。扩建高速公路呈现邻近既有隧道、小净距离、大断面等特点，因此其施工难度较大。本文就邻近既有隧道的新建大断面隧道施工参数优化进行分析，以此为我国高速公路的扩建工程提供参考。 关键字：邻近既有隧道的新建大断面隧道 施工参数 优化 中图分类号：U45 文献标识码： A 我国经济的发展对高速公路的交通量需求越来越高，但是我国目前高速公路的交通量无法满足经济
2、发展的需求，针对此种情况，一般采用高速公路扩建的办法来增加交通量。新建大断面隧道具有形状扁平、施工后的岩层应力高于原岩石应力、稳定性差的特点，施工危险系数较大。因此研究施工参数的优化，促进隧道工程的安全施工，保证工程如期按质完成具有重要的意义。 1.邻近既有隧道的新建大断面隧道施工概述 邻近既有隧道的新建大断面隧道在施工过程中会改变隧道岩层的受力情况，尤其是隧道施工必不可少的爆破环节对隧道岩层产生的影响非常大，容易导致支护损坏，破坏隧道的稳定性1。邻近既有隧道的新建大断面隧道的施工方式具有多样性，对隧道周围岩层造成的不同程度的损伤，只有对邻近既有隧道的新建大断面隧道施工参数进行优化，才能保证施
3、工和隧道的安全性2。下文将某隧道中的一段作为实验对象进行参数优化实验。 2.邻近既有隧道的新建大断面隧道施工试验及结果 2.1 实验方案 该隧道具有空间分布、双侧壁使用导坑法施工的特点，因此本次实验选取 ZK448+612 作为实验的监测面，安装检测设备。该设备监测的项目有围岩内部位移、声波波速、爆破震动。使用单循环开挖 1、3 号导洞，右侧进尺为 1.5 米，左侧为 0.7 米。其他导洞的参数在施工过程保持不变，1 号洞和 3 号洞作相应的调整，按照调整后的爆破参数安装炮眼。 2.3 实验结果 该段隧道破包震动监测如图 1 所示，其中 1、3 号导洞爆破最大的速度为每秒 29.74、36.6
4、5 厘米。 图 1 爆破震动速度 对声波波速的监测每隔 10 厘米选取爆前的波速和监测期间内的声波速度作为样本进行结果分析。如图 2 所示。 图 2 声波空监测曲线图 由图 2 可知该段新建的隧道在爆破前声波波速超过了每秒 4000 米。可见此时的岩层较为完整。而在检测区间波速下降到每秒 1500 米以下，速度变化明显，说明该岩层的完整性受到破坏。由此可见在隧道的开挖过程随着爆破次数多的增加岩层受到的损伤越来越多。因此使用单循环加大进尺和药量的开挖方法可以减少新建隧道岩层受到的损伤。 3.邻近既有隧道的新建大断面隧道施工参数优化计算 有学者研究表明，隧道岩体中的等效体积的应变是岩体微裂纹继续扩
5、展的决定性因素。将新建大断面隧道施工监测的数据利用二维计算模型对围岩损伤范围进行计算3-5。可以得出 1-4 号导洞的围岩应力的变化，其余开挖面关系如图 3。 开挖面编号：10-20 图 3 隧道围岩压力变化图 由此可知，2、4 号的围岩的压力较大，最大值为-1.49MPa，将其加入计算模型，可得出围岩结构状态较为完好的结论。通过对各导洞的岩石应力计算，可以得出新建大断面隧道以 0.7 米的速度进行单循环开挖时，围岩损伤成都较大，导致隧道周围的岩体压力加大，由于既有隧道支护结构的完整性保证了支护的效用。如果以 1.5 米的速度进行开挖，围岩损伤程度较小、同时新建隧道周围的岩体压力较小，如果隧道
6、的支护结构发生损伤，失去支护效用，对新建隧道的支护结构的效用产生巨大的影响。因此应该调整开挖速度将不同的开挖速度值插入技术模型进行运算，可得到当开挖速度为 1.3 米时，围岩的损伤范围是 3.2 米，该值在岩层厚度的 50%以内，其中最大应力是-0.90MPa，远低于新建隧道的支护的-1.2MPa 的应力，而支护结构的效用处于起效与失效的临界点。由此可见 1.3 米是最佳的开挖速度。但在邻近既有隧道的新建大断面隧道的具体施工中应该根据施工的具体情况，将理论上计算出的数据酌情降低，开挖速度应该定为 1.2 米为最佳。通过该隧道的具体施工可得知 1.2米的开挖速度不仅减少了围岩损伤范围，且控制了围
7、岩损伤程度，发挥了隧道支护的效用，不仅加快了施工速度，而且实现的工程安全进行。 结语：在邻近既有隧道的新建大断面隧道施工中使用推进式的往复爆破施工方法对围岩造成的损伤是无法避免的，只有将损伤控制在合理的范围之内就不会对隧道岩层的稳定产生影响。越靠近开挖线的围岩受到的损伤程度越大，位移量越多，且在施工过程中使用的爆破次数越多对岩层造成的破坏力越高。因此在邻近既有隧道的新建大断面隧道的施工中应该综合损伤情况，优化施工参数，制定最佳施工方案，促进工程的高效完成。 参考文献： 1金鑫,朱文岳.复杂条件下大断面隧道双侧壁导坑法施工稳定性分析J.重庆科技学院学报(自然科学版).2011(02):123. 2李腾云.砂质黄土超大断面隧道下穿高速公路安全施工J.山西建筑.2011(10):425. 3宋康年,王晓波,潘济.大断面公路隧道施工技术研究J.科协论坛(下半月).2011(05):236. 4苏江.高速铁路超大断面隧道施工方法数值模拟研究J.襄樊学院学报. 2011(05)：489. 5郑俊杰,刘秀敏,欧阳平.大断面隧道锚杆设置的优化分析J.地下空间与工程学报. 2012(02):413. 作者简介：李涛涛 男 汉族 陕西富平人 1984 年生 助理工程师 主要从事铁路公路修建工作
