紧邻既有隧道新建隧道施工技术

紧邻既有隧道新建隧道施工技术
唐垚
摘要：既有蔺家川隧道衬砌剥落掉块、渗漏水、混凝土开裂，基底软化，道床翻浆冒泥，边墙侵限，针对新蔺家川隧道紧邻既有蔺家川隧道爆破施工，通过控制循环进尺、调整爆破参数、检测爆破振动数据、对既有隧道预加固等措施，保证新建隧道爆破施工对既有隧道不产生影响，确保了营业线安全。

关键词：紧邻既有隧道；爆破；加固技术；振动检测
一、工程概况
新蔺家川隧道位于洛河左岸，线路以隧道穿越湾儿左侧山梁，起讫里程DK609＋591～DK611+376，全长1785米，最大埋深150m，为双线隧道。

隧道两端洞口处基岩裸露，上部山坡为风积黏质黄土覆盖，坡面植被较发育，洞身通过区山高坡陡，均处于基岩中。

隧道出口200m范围紧邻既有蔺家川隧道，最小间距25m，围岩依次为V级围岩35m，IV级围岩165m。

既有蔺家川隧道位于西延铁路洛川车站至秦家川车站之间，修建于1975年，隧道全长1136.82m，洞内坡度为3‰的单面下坡。

地层主要为第四系中更新统风、积粘质黄土及三叠系页岩夹砂岩，以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主，隧道岩层中有裂隙水活动，地下水受大气降水影响较大。

二、病害调查情况及原设计加固措施
1993年6月12日，由延安油矿向秦家川延安炼油厂行驶的油罐专列，行驶至蔺家川隧道时起火，343t原油烧光，导致后期隧道出现了大量病害，主要表现为：衬砌剥落掉块、渗漏水、混凝土开裂，
基底软化，道床翻浆冒泥，边墙侵限。

根据新建隧道的开挖影响范围，原设计对既有蔺家川隧道采用H125型钢钢架进行临时加固，钢架循环倒用。

由于既有蔺家川隧道的几何尺寸不规则，难以与既有隧道衬砌充分接触，且钢架安装、拆除时间长，可能造成倒塌、侵限，钢架突出部分有可能被货物列车的揽风绳或其他突出部分刮、蹭，存在极大安全隐患，根据西工指【2008】22号《包西铁路通道（陕西段）工程既有隧道加固方案评审会会议纪要》，取消了原既有蔺家川隧道H125型钢钢架加固方案。

三、施工措施
1、既有隧道预加固措施
由于既有隧道部分位置衬砌剥落掉块、渗漏水、混凝土开裂，基底软化，道床翻浆冒泥，在新建隧道掌子面施工到该里程前，对既有隧道提前进行预加固。

⑴、喷网支护
利用天窗时间，对既有隧道存在病害部位衬砌全断面扫描，检查是否侵限，未侵限段衬砌表面用电锤（配M10钻头）钻孔，钻孔间距为0.5*0.5m，梅花形布置，孔深不超过20cm，防止钻孔破坏原隧道防水设施。

孔内打入钢楔，钢楔长度30cm，钢筋网穿过钢楔，再将钢楔外露段打弯，使钢楔、钢筋网与衬砌面紧贴，安装牢固，再喷射混凝土5～10cm。

防止既有隧道衬砌进一步开裂、剥落掉块，且有一定的止水效果。

⑵、基底注浆
利用天窗时间，对既有隧道存在病害的基底部位预注浆，通过注浆管将浆液均匀地注入基底中，浆液形成的“结石体”使其迅速固结，
阻止轨面下沉。

注浆采用水泥-水玻璃双液注浆液，设计水泥浆水灰比1:1（重量比），水玻璃按水泥重量的5%惨配，其中水泥选用普通硅酸盐水泥，双浆液中的水玻璃波美度40-50，模数为2.9-3.1，注浆压力初始压力0.5-1.0Mpa ，终压为1.5-2.0Mpa,扩散半径不得小于2m 。

浆液配合比通过实验确定，注浆浆液的浓度由稀到浓，注浆压力由低到高。

2、新建隧道爆破降振措施
为了确保既有隧道运营安全万无一失，还需要在新线隧道的施工中采取辅助措施进行加强。

⑴、施工依据
新线隧道施工的基本原则是“短开挖、强支护、弱爆破、勤量测”。

多打眼、少装药、合理布置装药结构。

为确保爆破时既有隧道的安全性,将既有隧道衬砌处的振动速度控制在15cm / s 以内,并以此作为控制新建隧道各段爆破药量的依据，根据《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007），交通隧道爆破安全允许距离计算公式
31
1
Q V K R α
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
式中：
R ——爆破振动安全允许距离，单位为米（m ）； Q ——炸药量，单位为千克（kg )；
V ——保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒（cm / s ) ；
K 、a ——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按下表取最不利因素。

表一 爆破区不同岩性的K 、a 值
新线隧道循环炸药用量与既有隧道振动速度关系见下图：
50100150200循环炸药用量（kg）
05
1015
20
振动速度（cm/s）
250
（184 15）
Ⅳ级围岩段与既有隧道最小间距25cm
50100150200循环炸药用量（kg）
05
1015
20
振动速度（cm/s）
250
（135 15）
Ⅴ级围岩段与既有隧道最小间距30cm
⑵、爆破参数调整
采用三台阶七步流水法施工, 由于受到循环爆破炸药用量的限制，为了尽量减少新线隧道爆破施工对既有隧道的影响，V级围岩每循环进尺0.6m，炸药用量86.4kg；IV级围岩每循环进尺1.2m，炸药用量168.75kg，分别架立一榀拱架。

表二邻近既有的隧道与一般隧道钻爆参数对比（每循环）
钻爆施工的主要参数为：周边隔离眼间距25 cm,周边眼间距25 cm,掘进眼间距30 cm,孔深0. 7 m,严格控制炸药用量,以“短进尺,增加毫秒雷管段数”的原则进行爆破控制,炮眼布置根据现场实际情况灵活布置。

⑶、辅助措施
由于新线隧道为双线隧道，隧道断面大，大断面开挖爆破对既有隧道会造成强大的冲击。

为了尽量减少爆破振动对既有隧道的影响，因此隧道进口200米范围, 减小隧道开挖断面，开挖方法采用侧壁导坑法。

隧道爆破开挖前，先在隧道邻近既有侧开挖一个高 5.58 m、宽 2 m、大于循环进尺的侧导坑,以形成一个起减振作用的临空面，见下图。

⑷、生产要素配置
①、协助作业人员配置
铁路设备管理单位提供现场配合人员管理人员4人,既有线施工安全员4人(驻站防护员、既有隧道两端联络员)，监测人员2人，共计10人。

②、作业人员配置
杂工5人，搅拌站4人，钢筋班17人，运输班16人，衬砌班20人，开挖班36人，支护班34人，施工管理人员8人，测量员4人，共计144人。

③、机械、设备配置
凿岩机(液压破碎锤）1台，履带式单斗液压挖掘机（≤2m）1台，轮胎式装载机（≤2m）2台，自卸式汽车（≤8m)4台，砼搅拌机（≤400L）1台，砼搅拌运输车（≤6m3/h）2台，输送泵（≤30m/h）1台，湿喷机（≤7m3/h）4台，载货汽车(≤12mt) 1台，轴流通风机（≤75kW 3000m/min）1台，空压机（≤9m/min）6台，钢筋加工机
具1套。

另外专门配置专用的震动监测设备TC-4850爆破测振仪。

四、安全注意事项
1、应急物资储备
既有隧道虽不能采用H125型钢钢架预加固，但现场必须预先加工20榀备用，现场储备应急物资，一旦发现问题，按照应急预案立即采取相应的加固措施。

2、调整作业时间
既有隧道预加固及新建隧道爆破必须利用行车间隙或天窗点施工，设驻站防护员及联络员，保证信息通畅。

3、既有隧道日常巡查
爆破施工时，必须设专职安全员在既有隧道内巡查和观测，每次爆破后立即对既有隧道内的距离震源最近地点进行对比复查，复查一旦发现问题，应及时汇报，立即采取应急预案，确保既有隧道的结构安全。

4、控制爆破振动速度
要根据爆破振动检测数据，调整爆破参数，严格控制爆破振动速度在15cm / s以内。

5、安全教育培训
施工前必须对要上既有线作业的作业人员、检测人员、防护员、联络员进行既有线安全培训，发现问题能及时按程序处理上报。

五、结束语
针对既有蔺家川隧道存在诸多病害，新蔺家川隧道出口端与既有隧道间距小的工程特点，采取对既有隧道预加固、新建隧道爆破降振及其他辅助措施，使爆破振动速度控制在允许范围内，减少了既有隧
道施工对新建隧道的影响。

新建隧道出口端紧邻既有隧道段采用了该施工措施后，新蔺家川隧道顺利贯通，未对既有蔺家川隧道产生任何破坏，保证了既有隧道结构稳定及行车安全。

参考文献
⑴《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）
⑵《爆破安全规程》（GB6722-2003）。