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新建雙線隧道下穿既有單線鐵路隧道施工控制技術(shù)

文檔作者：展宏躍1 王起才2 文檔來源： 1．鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 2．蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月11日
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2011年4月卜
第40卷第338期
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY 57
新建雙線隧道下穿既有單線鐵路隧道
施工控制技術(shù)
展宏躍1，王起才2
(1．鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津300142；2．蘭州交通大學(xué)土木5-程學(xué)院，甘肅蘭州730070)
[摘要]結(jié)合新九燕l(xiāng)I J隧道實(shí)際情況，在對(duì)既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)J二，對(duì)新建雙線隧道下
穿既有單線鐵路隧道的施T技術(shù)方案及監(jiān)控量測(cè)措施進(jìn)行了分析研究。施工中采用6108mm大管棚與d’42mm小
導(dǎo)管結(jié)合的超前預(yù)支護(hù)措施，并對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，制定J，合理的爆破參數(shù)。介紹了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置與量測(cè)頻率
的選擇。在施工中根據(jù)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)進(jìn)行施工方法及支護(hù)參數(shù)的調(diào)整，確保既有隧道與施工過程的安全。
[關(guān)鍵詞]既有隧道；下穿隧道；支護(hù)參數(shù)；爆破參數(shù)；監(jiān)控
[中圖分類號(hào)】U459．1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1002—8498(2011)07-0057-04
Construction Control Technology for Double Railway Tunnel
Undercrossing the Existing Single Line Tunnel
Zhan Hongyue。，Wang Qicai2
(1．The 3rd Railway Survey and Des瞎n Institute Group Corporation，Tianjin 300142，China；
2．School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou，Gansu 730070，China)
Abstract：Based Oil actual practice of new Jiuyanshan Tunnel，according to analysis on safety and
stability of existing tunnel lining structure，research on construction technique schemes and monitoring
measures of new double tunnel undercrossing the existing single line tunnel are made．In the
construction，advanced pre·support measures combined with+108mm pipe
shed and 4,42mm small pipe
are used，support parameters are optimized and reasonable blasting parameters are made．Layout of
monitoring points and choice of measurement frequency are introduced．Based on monitoring，
construction technique and support parameters are adjusted to ensure the safety of existing tunnel and
construction process．
Key words：existing tunnel；undercrossing tunnel；support parameter；blasting parameter；monitoring
1 工程概況
新九燕山隧道下穿既有線洪市溝二號(hào)隧道，再
穿過九燕山分水嶺，從前黃土溝出洞，地面高程一般
為l 158～1 335m。隧道進(jìn)口基巖裸露，山坡表層沖
溝發(fā)育，地表植被較發(fā)育。隧道最大埋深210m，一
般埋深34～80m。隧道在DK514+883．6處下穿既
有線西延鐵路洪市溝二號(hào)隧道(交叉點(diǎn)在既有線隧
道內(nèi)的里程為K516+568．2)，隧道中線與既有鐵路
中心線夾角為96。18 748”，新建隧道與既有隧道間巖
層凈距約7．8m。新舊隧道的相互位置關(guān)系如圖1
[收稿日期]2010-05·12
[作者簡(jiǎn)介]展宏躍，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司助理工程
師，天津市河北區(qū)岷江路10號(hào)鐵二院城交通院300251，電話：
15122372092．E-mail：zihua2001@163．corn
所示，下穿段新建隧道斷面如圖2所示。
2既有隧道安全分析及加固方案
2．1 既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)健全度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
既有隧道結(jié)構(gòu)健全度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①健全度A
既有結(jié)構(gòu)因變形而侵限，可能產(chǎn)生崩塌以及因材料
劣化等對(duì)運(yùn)營(yíng)有安全威脅；②健全度B 襯砌混凝
土產(chǎn)生裂縫等病害，但對(duì)結(jié)構(gòu)安全無礙；③健全度C
有變形，但不發(fā)展，對(duì)使用無影響。
2．2既有隧道安全判斷基準(zhǔn)
2．2．1開挖影響控制標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、建筑界限的要求等設(shè)定
容許值，作為相互影響預(yù)測(cè)和安全監(jiān)控依據(jù)，確保既
有隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全。新建隧道施工對(duì)既有隧道
的影響以安全系數(shù)符合《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》
萬方數(shù)據(jù)
乎蠊島
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TBl003--2005要求為肚準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)力的增加應(yīng)“
懂力增加容許值為箍準(zhǔn)既有隧熊冉1：影響隧道功
能的昌l傷時(shí)．托臆力群許值增加0 5 kPa．壓肺力容
許位±ff舯2kPa；既有醛遺址卡時(shí)札應(yīng)力容n值增
加1 kPa：堆坩山釋¨：仇增自n 5 kPa．
2．2．2爆破振動(dòng)影響控制標(biāo)準(zhǔn)
爆破蜜施前心咒坪定JE町能產(chǎn)’P的掀動(dòng)等級(jí)．
J#將掀動(dòng)破±{：等墩拄制在簋個(gè)范|q內(nèi)，爆般振動(dòng)逃
度弈訂’價(jià)桃結(jié)構(gòu)物的在E辛膻確越∞地幸勝A 擇
許撖礎(chǔ)述度2cm／s；窖健±度B 樣許振動(dòng)速度
3呷／s；④蛙食艘c 樣詐振曲建度4em／s
2 3洪『“溝i號(hào)隧道蛹省及+盆蒯
既有線洪市溝_二吁隧道與新九捷山璉道榨受段
位fn線段．采用“墻式材砌。杠K516+565處拱
頂有少甜滲水．在新建疆道r拜段施工麗，對(duì)交義
段既冉隧道材砌結(jié)內(nèi)進(jìn)行了榆鍘+主要包括④討
瑚混凝I：外觀、裂縫＆轡赫水州夜；②隧道"卿厚度
艘襯瑚背后世實(shí)搜檢測(cè)；④襯砌混凝上強(qiáng)度：④襯劫
混稚土堿化椿度；⑤鋼筋銹蝕程度和保護(hù)按厚度等．．
拉測(cè)結(jié)果嵌研交x段既有隧道十t砌站挎肇奉完好。
2．4既有隧道加嘲方案
I)運(yùn)輸鋼軌進(jìn)醚進(jìn)利川H閉天窗點(diǎn)，將加固
所需的40撒PSO鋼軌在第1扶封閉點(diǎn)內(nèi)令鄔運(yùn)輸
進(jìn)洞分別堆放在線路兩側(cè)+確保卸車后鋼軌不措^
饑乍車輛m界
2)I％n線路加【q施J． ^斑點(diǎn)絨躋蚶腳“R，
竹七扒蹤姐仃拽地n．抽換成抗術(shù)枕水M距遺“1州
呼勾嘶止軌越艇齬．嘶次需住州腔鋼軌·lJ的一股
F堆絕緣橡腔搬．川u肜#連接斟【牲過氍中，扣
什＆【彤J、¨l：滿蝶竹．小得涌裝佯墊吲住確保
安全髓防護(hù)『’仆們悄M r綁裝T乍錒軌柬槳設(shè)防
護(hù)員24h刖l≈“節(jié)他澩拆除線路恢復(fù)iE常運(yùn){7。
3j加lq完墟Ji霉椅書線蹄狀況．∞：線路限謎瑚
問．應(yīng)嚴(yán)格按批準(zhǔn)的施l：打寮廈《鐵路工務(wù)規(guī)則》規(guī)
定．設(shè)性堿建聃護(hù)孵呼．I：地設(shè)扎腫i井機(jī)．派防護(hù)人
員H出看守．菲喂絡(luò)見衄☆年站與工地的聯(lián)系，lE確
掌握列車運(yùn){r技施I。悄況趴"始加l目起．必自l精
派々人在桿趟州個(gè)迎址n，塒施l：地段(扣軌地段
勝阿端枰20m艟Ⅲ內(nèi))的線路軌蝌水平、片向駛扣
梁結(jié)構(gòu)進(jìn)什小問斷艙^控現(xiàn)M題及時(shí)樞治。
4)朋嘲完牛肝，限迷45 km／h殲通線路施l+
結(jié)束Ji．擗稱加附扣軌．盡快慨艇線路．線路開通后
接有蓋墁定連緘達(dá)到正常行乍要求：
3新隧道施工技術(shù)
3．1超曲預(yù)主護(hù)
3．1．1&amp;amp;108mm凡竹柵超前支護(hù)
勝遒下穿既打鐵路段拱部設(shè)置十108mm大管
棚超前域支護(hù)．長(zhǎng)許柳為10—40re．州每節(jié)長(zhǎng)度4—
6m的熱軋無縫鋼釬(4108×9)“絲扣空錯(cuò)連接，舊
一斷∞l內(nèi)接頭戥恥不得超過總鋼管教的50％．環(huán)向間距40。m．鋼花管軸線。J襯砌外緣啦角I?3。
鋼花骨施I．耗向誤差《20em．環(huán)向誤差《10cm。鋼
托管上鉆濁漿孔，孔往10—16ram，孔州昕I 5em，梅
花形自f灶．雕酃留水自I扎的l J：裝段100cm
K骨撕注漿采』1j水泥漿液，漿液濃度，一般丸轉(zhuǎn)
后敞．水灰比2 1—0 6 1(質(zhì)量比)，注漿J《力0 5
—2 OMPa。注漿lmI＆進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試駐．根據(jù)實(shí)際
情況塒察洼漿參數(shù)：采用2臺(tái)往漿泵從塒側(cè)向拱巾
雎注．開始低壓諱漿，然后慢慢升壓、穩(wěn)壓，住終壓狀
態(tài)下持壓15—25rain．注漿結(jié)求后用M5東澎砂漿克
填鋼管、為提高導(dǎo)管的抗彎能力．醴qbl08mm管棚
時(shí)可在導(dǎo)管內(nèi)增設(shè)鋼筋籠．鋼筋籠由4椎622主
筋和固定環(huán)組成．砂漿或細(xì)石混凝t填允．固定環(huán)采
用短骨節(jié)．將其’_士筋蚪接．接1m間距世置，同定
環(huán)外徑83mm囀厚4m長(zhǎng)100mm
3．1．2 642mm超前小導(dǎo)符琬支護(hù)
拱酃120。范婀沒d|，42mm小導(dǎo)符配合$108mm
許棚井往水泥漿超前支護(hù)．小導(dǎo)管采川642 x 3 5
冷軋無縫俐管和竹身設(shè)注裝扎．孔張IOmm．扎刪
距50t：m．梅花形柑置．晌端加[成錐形，勝部K度≥
萬方數(shù)據(jù)
*女躍尊：《建Ⅸ《＆dT#E目4＆自路＆m＆I＆d#$ 59
30cm，作為不鉆孔的止?jié){段。小導(dǎo)管安設(shè)采川鉆孔
打^}圭．先按設(shè)計(jì)要求鉆孔．鉆孔直徑比鋼管直徑太
3—5mm，然后將小導(dǎo)管穿過鋼架+用錘擊或鉆機(jī)頂
人，頂^長(zhǎng)度≥90％鋼管長(zhǎng)度，并用高壓風(fēng)將鋼管內(nèi)
砂百吹出．注^體積比為I：I一1：0 6的水泥漿與水
玻璃漿液．注漿壓力為0 5—2 0MPa。
3．2土護(hù)參數(shù)優(yōu)化
DKSl4+870 DK514+900段為主要受影響
段．采川雙帆壁導(dǎo)坑法開挖。村痢采川“下穿段襯
砌”鋼筋混凝1．結(jié)構(gòu)．全環(huán)設(shè)1榀122b鋼架．棋部
120。范圍設(shè)042mm小導(dǎo)管配合4108mm管棚并注
水泥漿超前支護(hù)．小導(dǎo)許長(zhǎng)4 om．環(huán)向間距0 5m， 其縱向搭接長(zhǎng)度≥Im+外插角度10”15；管棚長(zhǎng)
30m。環(huán)向間距0 6m，外捕角度1?3。為r減少
新線隧道開挖過程中時(shí)既有鐵路線的影響．在此段
拱部1 50。范圍內(nèi)徑向加設(shè)642mm注漿小導(dǎo)管小
導(dǎo)管K 3 5m．間距1 0m x1 0m。
3 3下穿段施工方法
每次開挖支護(hù)長(zhǎng)度控制在0 5m，二次支護(hù)個(gè)
循環(huán)為2 5m．開挖支護(hù)一達(dá)到一個(gè)村砌循環(huán)后．應(yīng)停
止掘進(jìn)，待施作完村砌后再開始下一循環(huán)施丁。拱
腳及墻腳處鋼架底部打酷鎖腳鋪管，每處2根，確保
鏹集基礎(chǔ)穩(wěn)定．“限制拱頂變形，如圖3所示。由于
列車通過時(shí)振動(dòng)太．隧道丌挖應(yīng)在火車通過后進(jìn)行．
在火車通過前對(duì)未開挖完段采用麒術(shù)或鋼管進(jìn)行臨
時(shí)支護(hù)。下穿段施工I藝：①施作拱部管幕披超前
小導(dǎo)符超前支護(hù)；@開挖蚶側(cè)上臺(tái)階．盈時(shí)施作初期
支護(hù)及臨時(shí)立護(hù)，打搜鎖腳錨骨；③繼續(xù)向下開挖兩
側(cè)土體．施作初期點(diǎn)護(hù)廈臨時(shí)土護(hù)，打設(shè)鎖腳錨管；
④開挖中部上臺(tái)階土體，及時(shí)施作拱部初期支護(hù)：⑤
繼續(xù)向下開挖中部土體；⑥開挖中群伸拱土體，鹽時(shí)
施作韌期直護(hù)：⑦拆除部分棟時(shí)點(diǎn)護(hù)，先施作仰拱，
然后施工隧底填充：⑧拆除莉余臨時(shí)土護(hù)．施作拱墻
二襯，封閉結(jié){句，最后施工洞內(nèi)剩余附屬結(jié)構(gòu)。
目3*t*m☆I(lǐng)*《Ⅲ
Fig 3 Cowt¨cflooⅢtInn 0fthe—tunttel
3．4輯爆破振動(dòng)
為了確保安全．應(yīng)將開挖爆破振動(dòng)控制到最低
限度，減少既有隧道下沉和變形量。通過分析及現(xiàn)
場(chǎng)監(jiān)測(cè)．在交衛(wèi)點(diǎn)前后各2—3倍澗徑范圍內(nèi)趣工
時(shí)．應(yīng)嚴(yán)格控制以下因素。
I)采用短進(jìn)尺、控制一趺性起爆藥量的方法來
減弱新建隧道爆破振動(dòng)波的強(qiáng)度，采用周邊炮眼預(yù)
裂爆破阻隔減弱振動(dòng)渡向既有隧道傳播、擴(kuò)散的方
法消弱爆破振動(dòng)渡對(duì)既有隧道的振動(dòng)和破壞作用。
2)住進(jìn)行雙側(cè)壁導(dǎo)坑分部開挖時(shí)，每個(gè)分部單
元為一十獨(dú)立的爆踱施上單元．不允許兩個(gè)或多十
單JE同時(shí)起爆。
3)每循環(huán)進(jìn)足確定為0 5一Im．炮艇深度全部
定為1 3m．炮眼直徑為40—42mm。采用2號(hào)巖石
硝銨炸藥，胤邊炮眼采用$20mm的小藥卷，其余炮
眼均采川$32mm×200mm(k)的普通藥卷。起爆
采用1—11段的蠅料導(dǎo)爆管非電毫秒雷管徽差起爆
系統(tǒng)，周邊炮眼采”j I段毫秒雷管．最先起爆。
4)撤?！墩谱用婕诫H問嶄情況臺(tái)理確定單位用
藥量g控制用邊炮睢g在0 3～0 5 kg／m’．控制其
他炮眼q在0 4—0 7kg／m1。用Q=qnbf．口=qawl
或p="‘I來}|算單孔藥醋．式巾：n，6．w為同排
炮跟州距和排距或環(huán)距．f為炮眼渫醴
5)根據(jù)公式Q．=帶(K．／K)“。嚴(yán)格校棱控制
延時(shí)爆破最大段起爆最大藥量式中：R為爆破區(qū)到
既有隧道的距離(m)；r。。為既有隧道允許安全振動(dòng)
建窿．取15cm／s左右；K為與攆破技術(shù)和振動(dòng)渡傳
播連往介質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；a為爆破振動(dòng)衰減指數(shù)。
3．5監(jiān)控量測(cè)
3 51既有隧道監(jiān)洲
璉擇在既有璉道釩軌側(cè)面及軌枕端地表進(jìn)行量
測(cè)。其目的是監(jiān)測(cè)軌道變形情況．出現(xiàn)異常情況及
時(shí)與J．務(wù)部門相關(guān)人員其同分析朦凼、研究解決方
寰，對(duì)在施工過程中出現(xiàn)小的基礎(chǔ)沉降、軌道下沉等
及時(shí)用道砟進(jìn)行婀整．吼保持該段線路的安全運(yùn)營(yíng)．
為新建隧道支護(hù)參散及施工方法提供科學(xué)依據(jù)。量
涮斷面及測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示．監(jiān)控艋測(cè)方法與要
求如表2所示。
3．5．2新建隧道監(jiān)測(cè)
1)量涮項(xiàng)日嗣內(nèi)外稅察、琦空水平收斂、拱
頂下沉以及地表下沉4十必測(cè)項(xiàng)目，
2)最測(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)布鬣橫斷面方向在隧道
中心拉兩側(cè)間距3 5～5m．5-7m處施設(shè)下沉測(cè)點(diǎn)，
母斷面設(shè)9一13個(gè)。監(jiān)測(cè)范圍應(yīng)在隧道開挖影響范
圍以外。地表下沉量測(cè)應(yīng)在開挖面前方隧道埋置深
萬方數(shù)據(jù)
60 施工技術(shù)第40卷
圖4既有隧道測(cè)點(diǎn)平面布置示意
Fig．4 Plan arrangement of measuring
points of existing tunnel
度與隧道開挖高度之和處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉，
下沉基本停止時(shí)為止。根據(jù)《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法
技術(shù)規(guī)范》TBl0108--2002要求，凈空變形量測(cè)斷面
的間距應(yīng)根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道斷面尺寸、埋置深度及
工程重要性等確定，本段按5m設(shè)計(jì)。量測(cè)斷面測(cè)
點(diǎn)布置如圖5所示。
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圖5量測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)布置示意
Fig．5 Measuring points arrangement
3．5．3量測(cè)頻率
洞內(nèi)觀察分為開挖工作面觀察和初期支護(hù)狀況
觀察兩部分。開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)
行，地質(zhì)情況基本無變化時(shí)，可每天進(jìn)行一次。對(duì)初
期支護(hù)觀察也應(yīng)每天至少進(jìn)行一次，觀察內(nèi)容包括
噴射混凝土、錨桿、鋼架的支護(hù)狀況。凈空水平收斂
量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)采用相同的量測(cè)頻率，如表3
所示。實(shí)際量測(cè)頻率應(yīng)根據(jù)變形速度和離開挖工作
面距離選擇一個(gè)較高的量測(cè)頻率。
表3量測(cè)頻率
Table 3 Measuring frequency
注：B為隧道扦挖冤度
4 結(jié)語
1)在新九燕山隧道交叉段施工前，對(duì)既有隧道
襯砌混凝土強(qiáng)度、襯砌背后密實(shí)度、襯砌抗振性等進(jìn)
行綜合分析，制定合理的施工方案及爆破參數(shù)，確保
施工的順利進(jìn)行。
2)新建隧道掌子面掘進(jìn)至交叉點(diǎn)前3—4倍洞
徑時(shí)，需做好新建隧道和既有隧道內(nèi)的監(jiān)控營(yíng)測(cè)，通
過對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的回歸分析，及時(shí)掌握既有隧道的變
形情況，進(jìn)而對(duì)新建隧道的開挖方法及支護(hù)參數(shù)及
時(shí)調(diào)整，確保既有隧道安全。
3)新建隧道施工下穿段l一2倍洞徑時(shí)，為確
保安全施工，應(yīng)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，輔以長(zhǎng)管棚及超
前小導(dǎo)管注漿加固，嚴(yán)格控制既有隧道變形和沉降。
施工完成后，應(yīng)對(duì)交叉段既有隧道重新進(jìn)行評(píng)價(jià)，確
保在施工完成后不會(huì)因后續(xù)列車振動(dòng)而產(chǎn)生破壞。
參考文獻(xiàn)：
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