交叉隧道施工對(duì)已有隧道穩(wěn)定性影響研究

聶方基+王銘浩

摘要：在新形式下，我國(guó)的建筑工程行業(yè)發(fā)展迅速，取得了相當(dāng)輝煌的成果。然而在交叉隧道建設(shè)過(guò)程中，由于地底施工環(huán)境比較繁雜，技術(shù)難度較大，所以非?？简?yàn)專(zhuān)業(yè)人員的施工技術(shù)。為考慮到隧道竣工后可以達(dá)到預(yù)期的使用年限，一般在施工建設(shè)中會(huì)采用到數(shù)值計(jì)算法，來(lái)保證隧道竣工后的穩(wěn)定性。本文根據(jù)施工過(guò)程中所運(yùn)用到的技術(shù)手法、建筑材料、對(duì)建成后的隧道會(huì)造成什么影響，進(jìn)行一系列研究，為建筑工程行業(yè)提供參考材料，以及研究方法。

關(guān)鍵詞：建筑工程；隧道施工；穩(wěn)定性

一、國(guó)內(nèi)隧道施工建設(shè)現(xiàn)狀

根據(jù)這些年的建筑行業(yè)提供的數(shù)據(jù)表明，關(guān)于交叉隧道施工的工程項(xiàng)目越來(lái)越多，在當(dāng)中所遇到的技術(shù)難題也在不斷的增加。主要是從施工環(huán)境來(lái)說(shuō)，地底隧道的施工環(huán)境是在地下，有一定的深度，也有一定的技術(shù)難度，前期籌備的過(guò)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(shè)備來(lái)進(jìn)行挖掘；在挖掘過(guò)程中用什么技術(shù)手法，保證巖石的整體結(jié)構(gòu)不會(huì)受到破壞；在工作人員施工過(guò)程中需要用運(yùn)用到什么具體措施，來(lái)確保工程結(jié)束后隧道的質(zhì)量足夠達(dá)標(biāo)。利用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，對(duì)既有隧道的襯砌受力、變形進(jìn)行了研究，并提出了加固措施。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)近接隧道施工工法的研究，以及在建隧道施工時(shí)的圍巖壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究相對(duì)較少。

根據(jù)現(xiàn)狀，筆者通過(guò)這些年研究地底隧道所得出的施工經(jīng)驗(yàn)，在本文中對(duì)隧洞交叉段圍巖、支護(hù)系統(tǒng)受力特性進(jìn)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(xué)特性研究、交叉隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提供了有力支撐。

二、隧道施工建設(shè)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(huì)用到爆破手段，通過(guò)直接炸開(kāi)阻礙施工過(guò)程的的巖石，達(dá)到可以繼續(xù)施工的目的。爆破手段比較人工挖掘更為高效，更省時(shí)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(jié)構(gòu)，在爆破過(guò)程中技術(shù)人員必要對(duì)每個(gè)爆破點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，控制爆破的力度，達(dá)到預(yù)期中的效果。因此對(duì)爆破過(guò)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(shù)難題。根據(jù)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(nèi)，同時(shí)還要保證施工人員的安全，采用現(xiàn)場(chǎng)爆破手段進(jìn)行開(kāi)挖施工時(shí)，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(cè)各延伸50米作為控制范圍，擁有足夠的空間。同時(shí)，考慮到兩隧道為空間斜交叉，控制范圍開(kāi)始樁號(hào)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(yùn)用數(shù)值計(jì)算法

為了保證隧道的工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，施工過(guò)程中技術(shù)手法確實(shí)可行，我們應(yīng)當(dāng)運(yùn)用數(shù)值計(jì)算法，來(lái)確保施工的過(guò)程中走的每一步都是穩(wěn)妥的。這時(shí)就需要大型有限元計(jì)算軟件ABAQUS對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬，輸入一定的工程數(shù)值，控制變量，通過(guò)電腦的模擬，一樣可以切入到實(shí)際的施工環(huán)境中，更直觀的觀測(cè)到施工后的變化。比如說(shuō)我們要對(duì)圍巖條件較弱的地方進(jìn)行挖掘，首先收集實(shí)際中隧道巖層的數(shù)據(jù)，構(gòu)筑具體的環(huán)境，其次在電腦軟件中描繪出靜態(tài)的模型，然后再在對(duì)巖層較弱的地方進(jìn)行模擬挖掘，在模擬挖掘過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許許多多的工程數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為隧道工程建設(shè)提供了參考資料，也為隧道結(jié)構(gòu)研究提供了樣本。[2]

三、交叉隧道施工對(duì)已有隧道穩(wěn)定性的影響

（一）對(duì)目前已有隧道的穩(wěn)定性的影響

根據(jù)隧道工程建設(shè)的施工結(jié)果，運(yùn)用數(shù)值計(jì)算法推算，交叉式隧道施工對(duì)目前已有隧道的穩(wěn)定性的影響主要是，目前已有的隧道在開(kāi)始施工過(guò)程種，會(huì)遇到拱頂上升或者是下降這種情況，呈下降趨勢(shì)時(shí)，下降的數(shù)值極端為9mm，呈上升趨勢(shì)時(shí)，上升的數(shù)值最大上漲為5.8mm，由此可以得出結(jié)論，在地底隧道挖掘過(guò)程中，會(huì)發(fā)生拱頂上升或者是下降的變化，這樣就要求了技術(shù)人員在施工人員施工的過(guò)程中，要時(shí)時(shí)刻刻關(guān)注拱頂?shù)淖兓?，控制變量，盡可能的避免工程上會(huì)出現(xiàn)的差錯(cuò)，但是總體來(lái)說(shuō)這種變化是可以得到控制的，不會(huì)對(duì)整體隧道建設(shè)造成太大影響。

（二）對(duì)目前已有的隧道對(duì)供水隧洞穩(wěn)定性的影響

根據(jù)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(guò)程中，著重考慮了供水隧道的影響。更具科學(xué)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(duì)供水隧道造成不良后果，例如隧道因?yàn)檎穹^(guò)大，導(dǎo)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(yè)過(guò)程中會(huì)挖掘到比較牢固的巖層，這樣會(huì)導(dǎo)致供水隧洞上升，拱頂襯砌受到壓力影響，拱腰則會(huì)受到拉力影響，此拉力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，所以交叉式隧道施工方案對(duì)于供水隧道的穩(wěn)定性還有有一定影響的。

四、結(jié)語(yǔ)

技術(shù)人員是隧道工程建設(shè)的核心，是保證隧道穩(wěn)定性的關(guān)鍵人員，所以技術(shù)人員必須實(shí)時(shí)掌握施工的具體情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，掌握隧道建設(shè)核心理論，對(duì)施工過(guò)程中每個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)提供合理的建議和舉措，還要靈活運(yùn)用信息技術(shù)，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算法，得出數(shù)據(jù)信息，加以分析，定制合理的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳衛(wèi)軍，朱忠隆. 近距離交疊隧道研究現(xiàn)狀及評(píng)析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2002，39（1）：42–47

[2]劉金朋.復(fù)雜交叉隧道開(kāi)挖的相關(guān)力學(xué)特性研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.