小净距隧道施工监控量测分析及应用

曹德万袁伟代忠华叶贤辉张栋栋

摘要：对临近既有隧道新建小净距隧道而言，由于两洞之间的相互影响，围岩及衬砌结构受力比较复杂，施工过程中现场监控量测显得尤为重要，为研究对既有隧道结构安全性的检测，结合赤峰至喀左客运专线孙家沟1号隧道爆破施工，对临近既有隧道监控量测，分析小净距隧道施工监控量测的方法及其必要性，确保施工的顺利进行。

关键词：小净距隧道；监控量测；结构安全；必要；围岩

1引言

如今我国铁路建设事业正处于迅速发展阶段，越来越多的铁路工程投入建设，在受到地形地质条件等多种因素的影响和限制时，邻近既有隧道新建一条或两条小净距隧道的施工情况已多次出现；但是小净距新建隧道的施工处理不当会对既有隧道产生较大的影响，可能造成既有隧道衬砌开裂、剥落，严重时对既有隧道运营安全造成影响[1]。因此为考虑既有隧道的安全运行及新建隧道的安全施工，在新建隧道施工过程中对既有隧道进行监控量测是很有必要的。目前小净距隧道的监控量测大部分是参照单线铁路隧道监控量测技术规程，尚没有专门针对小净距隧道施工的监测规范[2-3]。本文结合孙家沟1号隧道现场爆破振动从新建隧道施工中对既有隧道监控量测数据的整理分析，研究分析了小净距隧道施工监控量测的方法及其必要性。

2工程背景

孙家沟1号隧道位于喀左县境内，隧道进口位于丘前缓坡上，全长803m，最大埋深约59.09m，为单线隧道，隧道进口距离京沈客专正线右线线间距为13.22m，洞口位置开挖轮廓线间距为3.99m，隧道出口距离京沈客专正线左线线间距为18.87m，同时该隧道上跨京沈客专孙家沟隧道，跨越长度27m，两隧道间内轨顶面高差21.71～22.23m，净土柱间距为9.58～10.10m。整条隧道同侧线间距≤45m。

3既有隧道监控量测内容及分析

3.1监控量测内容

由于既有孙家沟隧道二次衬砌均已施工完成，为确保我标段隧道爆破开挖过程中对既有隧道在小净距施工段的施工安全，以及时反馈到设计和施工，因此在既有隧道已施工完成的隧道衬砌上植入监控量测点进行监测。

3.1.1测点布置

在既有隧道与新建隧道小净距施工段每10m设一环监控量测断面（局部必要时进行加密），实现对既有隧道二次衬砌变形情况的实时掌握。每个断面5个点，采用30cm长的膨胀螺栓植入二衬内部，植入深度20cm，外露长度10cm，保证牢固，并在施工过程中进行保护，防止损坏。端头设反光标。如图1所示。

图1监控量测点埋设示意图

3.1.2监控量测方法

采用徕卡TCR1201+全站仪进行监测及数据采集，在测试点安装完成后，在最短时间内完成第一次测试，复测3次取其平均值作为初始观测值。隧道施工过程中，按规范要求的频率进行日常监测工作，及时收集既有隧道衬砌变形信息，指导新建隧道施工，频次为1次/天，如发生预警或变形较大，则加强监测频次至2次/天，直至预警消除。若既有隧道净空变化0.2mm以上及隧底下沉2mm以上时立即采取临时钢架等加固措施。

3.1.3信息反馈

将上述计算分析结果通过程序及时反馈给与施工有关部门，指导施工。对于监测中总结形成的成果，要向监理及设计单位提交书面成果报告和技术总结。

3.2数据处理及分析

爆破施工过程中，先行洞相对应的爆破面前方中间岩柱既有隧道迎爆侧二衬边墙和拱顶影响最大[4-5]，应力波的传播随距离的加大而变化较大，对既有隧道影响越小。因此，监控量测数据主要采集既有隧道某断面在所对应的新建隧道里程前后20m爆破施工过程中发生的拱顶下沉或水平收敛。对埋设断面的测试数据进行采集整理，主要分析左侧边墙数据及拱顶数据。如图2、图3所示。

通过分析可知，在与新建隧道相对应里程爆破施工时既有隧道发生的位移最大，但仍远小于净空变化规定值，而且当监测断面远离新建隧道开挖断面20m之后，该断面所发生的位移接近于0。因此，该监测结果对于新建隧道爆破施工过程中既有隧道二次衬砌结构稳定起到重大作用，同时也确保新建隧道的正常施工进度。

图3拱顶监控数据

4结论

1）小净距新建隧道施工过程中对于既有隧道及时进行监控量测具有很大的必要性，在确保新建隧道爆破施工对既有隧道没有影响的前提下，方可继续作业，否则必须及时调整施工方案。

2）在监控既有隧道的同时，新建隧道的监控量测也十分重要，尤其是施工中应加大对两隧道靠近中间岩柱处围岩压力及支护结构的监控量测工作，利用前方数据进行拟合，可以有效地将位移发展规律表现出来，以用于判断受力的发展趋势，指导施工。

3）监控量测结果作为确定施工方案的依据，对隧道的正常施工和日常管理工作具有重要意义。通过监控量测保证隧道安全，从而预防隧道安全事故的发生。

参考文献：

[1]杜菊红.小间距隧道动态施工力学研究[D].上海：同济大学，2001

[2]赵侃，展宏跃，王起才.小间距隧道施工监控量测分析及应用[J].铁道建筑技术.2010（03）：75-79

[3]中铁二院工程集团有限责任公司.铁路隧道监控量测技术规程[M].北京：中国铁道出版社，2007

[4]傅洪贤.长距离小间距隧道爆破开挖设计与施工[J].工程爆破，2006，12（3）：30-33

[5]王明年，潘晓马，张成满，等.邻近隧道爆破振动响应研究[J].岩土力学，2004，25（3）：412-414.