论文部分内容阅读
摘要：介绍一座与既有公路隧道水平面和坚直面相邻的隧道群开挖、既有隧道监测及其防护加固方法。通过对既有隧道进行预加固和爆破振速的监测，以及优化交叠、小近距隧道群的施工方案，保证了既有隧道的安全和施工的顺利进行。
Abstract: This paper introduces an existing highway tunnel level and firm face adjacent to the tunnel excavation, tunnel monitoring and protection method of reinforcement. Based on the existing tunnel pre reinforcement and blasting vibration velocity monitoring, as well as the optimization of overlapping, closely spaced tunnel group construction plan, to ensure both the safety tunnel and construction
关键词 交叠 小近距 隧道 施工控制 监测
Key words ：overlap closely spaced tunnel construction monitoring and control
中图分类号 : U45文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
大坪山隧道为泉厦高速公路扩建（双向四扩八）工程位于泉州市区的一座分离式隧道，左线起止桩号为ZK393+744.70～ZK394+833.00，全长1088.30m。右线起止桩号为：YYK393+734.00～YYK394+816.50，全长1082.50m。隧道洞内为单面坡，0.5％和0.58％两种坡度。隧道进出口为全～强风化花岗岩，洞身为弱～微风化花岗岩。隧道围岩主要为Ⅱ、Ⅲ、级围岩，部分为Ⅳ、Ⅴ级围岩。山顶建有较为密集的别墅群。
新建两条隧道：在原左右两洞之间新建一条两车道隧道，在既有右洞的右侧新建一条两车道隧道，并与大坪山隧道下方的城市一级主干道隧道（三条）斜交角度约为51.7度，拱顶距大坪山隧道净距仅为5.1m。这样形成七洞小净距、交叠隧道群，详见图1-1大坪山隧道原洞以及新建隧道关系图、图1-2大坪山隧道原洞以及新建隧道立体交叉示意图。
泉厦高速公路扩建工程大坪山隧道爆破施工难度位居国内前列，国内基本无可类比的工程，设计及施工经验极少，难度极高。
2小净距隧道国内施工现状
在我国，小净距隧道是继分离式隧道、连拱隧道后出现的一种适应性较强的新型隧道形式，尚为新型隧道结构型式，出现的历史不久。用这种结构形式较早、己建成的小净距铁路隧道如内昆线青山隧道湘黔铁路娄底至怀化段复线新坪渠隧道、宝成复线须家河隧道，内昆铁路杨柳湾隧道等。
3既有隧道的监测与监控
施工前，对既有隧道及下方城市隧道进行了缺陷检测，检测结果表明：五条既有隧道均存不同程度的质量缺陷，隧道总体质量未达到公路工程质量评定标准（JTG F80/1--2004））的行车安全，更加大了施工的难度。
3．1监测内容
（1）隧道衬砌厚度及缺陷监测：采用地质雷达检测；检测结果详见表3-1大坪山既有隧道衬砌厚度检测汇总表。对于较严重缺陷点在现场进行标识，便于施工中进行监控。
（2）隧道衬砌背后空洞状况监测：采用地
图1-1大坪山隧道原洞以及新建隧道关系图
图1-2大坪山隧道原洞以及新建隧道立体交叉示意图
3-1大坪山既有隧道衬砌厚度检测汇总表
表3-2 大坪山隧道右线裂缝调查汇总表
表3-3 大坪山隧道左线裂缝调查汇总表
表3-4 大坪山隧道超声回弹检测混凝土强度推定
质雷达检测，检测结果表明除了仰拱未发现缺陷外，在边墙、拱腰、拱顶均有不同程度的回填不密实、防水布上部脱空等现象。
（3）衬砌裂缝及渗漏水调查：采用裂缝测宽仪与超声波仪辅以人工调查，检测结果详见表3-2 大坪山隧道右线裂缝调查汇总表、表3-3 大坪山隧道左线裂缝调查汇总表。这些裂缝在现场用红、蓝不同颜色铅笔进行标注，以便观测施工中观测其发展情况。
（4）隧道衬砌轮廓检测：采用激光断面仪检测。根据各隧道检测断面的衬砌轮廓线与原
设计的衬砌轮廓线对比左线：ZK394+380、ZK394+780、 ZK394+980、ZK395+080右线：
YK394+350、YK394+400、YK394+550、YK394+650、YK394+800这些断面的拱顶及边
墙有较小内侵外，其他的衬砌轮廓线断面与原设计差异较小，局部有少量的点内侵。
（5）隧道衬砌混凝土强度检测：采用回弹仪及超声回弹仪检测，见表3-4 大坪山隧道超声回弹检测混凝土强度推定。
3．2检测结果与评价
通过对隧道衬砌厚度与缺陷、断面轮廓以及二衬强度、二衬裂缝进行检测，检测结果表明，隧道总体质量未达到公路工程质量评定标准（JTG F80/1--2004），隧道工程质量不合格。因此在扩建施工中，对既有洞的缺陷进行密切观察，确保施工的安全。
4既有隧道的加固
对于既有隧道裂缝有发展之势，且衬砌渗透漏水严重的位置，首先对既有隧道采取打入砂浆锚杆、注浆等加固措施，固结松散岩体及边墙衬砌 混凝土、改善既有衬砌受力状况，增加既有隧道衬砌稳定性。
（1）清除即将剥落的混凝土块并测量隧道轮廓线。
（2）在靠新線一侧边墙打入¢22锚杆、锚杆长2.5m，间距1.5m，梅花形布置，并依次布置压浆孔，钻眼，打入压浆花管，压双液浆。
在对既有隧道进行防护加固后，对原裂缝发展能得到较有效的控制。
5爆破振动监测
为全面考虑隧道与围岩的相互作用，复杂的地质变化和爆破动荷载重复作用下的累积损伤，分析临近隧道爆破开挖对既有隧道结构、中夹岩柱体的复杂变形特征，用测振仪器对既有隧道进行监测。
5.1测试仪器
CD－1型磁电式速度传感器，DSVM－2型振动测试仪，微机。
5.2洞口明挖处试验炮
（1）测点布置
共布置3个测点：1#测点在既有隧道的进口处，竖直粘在水沟旁的水泥地上，离爆区最近距离38m，与爆区中心的高差约7.0m，所测的速度为垂直振动速度；2#测点粘在靠近新隧道一侧的既有隧道边墙衬砌上，高1.2m，离爆区最近距离8m，与爆区中心的高差为6.3m，所测的振动速度为水平振动速度；3#测点粘在既有隧道进口水泥地上，离爆区最近距离为43m，与爆区中心的高差约7m，所测振动速度为水平振动速度。
（2）炮孔布置
按照《爆破安全规程》规定，既有隧道允许的振动速度为小于12cm/s。该既有隧道抗震能力较差，爆破振动速度宜控制在6cm./s以下。通过试验炮发现；最近距离在8m左右，单孔装药量控制在1.2kg以下，爆破振动速度较小，既有隧道是安全的。
孔网参数a×b=1m×1.2m。深度过2.5－3.0m，垂直钻孔。
（3）测试结果及分析见表5-1爆破振动速度测试结果。
6 山顶房屋的监控
根据泉州市公路部门的要求，我们对山顶的房屋也进行了详细的检查记录，共记15栋房屋存在不同的裂纹。并在山顶布置了测点。
表5-1爆破振动速度测试结果
7新隧道施工
7.1施工方案
7.1.1 ZK393+744.70～ZK393+866段
该段采用微振动爆破，台阶法开挖，喷锚施工支护，先墙后拱法衬砌。
7.1.2 ZK393+866～ZK393+907段
新建隧道离既有线较近，该段开挖采用右侧壁导坑引入，施工外侧边墙，再分部分层开挖其余部分，尽量减少对既有隧道的扰动（见图7-1开挖顺序图）。
（1）①部采用微振动爆破，开挖侧壁导坑，并及时喷混凝土，作好施工支护。
（2）②部采用微振动爆破，开挖部分拱部，并及时喷混凝土，打锚杆，作好施工支护。
（3）V部灌筑一侧边墙混凝土。
（4）③部采用微振动爆破，开挖拱部，并及时喷混凝土，打锚杆，锚杆间距1.0m。
（5）④部采用微振动爆破，开挖边墙，并及时喷混凝土，打锚杆，锚杆间距1.0m，并与由既有隧道打入的锚杆相互咬合。
（6）VI部灌筑边墙混凝土。
（7）VII部灌筑拱混凝土。
（8）VIII部施作隧底工程。
7.2隧道开挖及监测
7.2.1ZK393+744.70～ZK393+866段开挖
炮眼布置及爆破振动监测情况见表7-1炮眼布置及爆破振动监测。
7.2.2距离出口50m（ZK394+783）处开挖。炮眼布置同上，最近距离为4.5m，实测最
大振速；上半断面为5.62cm/s，4.26cm/s；下半
断面为5.24cm/s，6.21cm/s。由于距离出口比较近，二座隧道相距也较近，爆破开挖产生的速度较大，对隧道衬砌 有一定影响，观测标有明显变化特征，因此在以后的开挖过程中，将上下半断面分别分成二部分开挖，先开挖远离既有隧道的一侧，再开挖另一侧；同时减小钻孔深度，减少单孔装药量。
表7-1炮眼布置及爆破振动监测
注：爆区里程指新隧道开挖位置的里程；最近距离指测点离爆区边缘的距离，即爆破位置处新旧二隧道相临
衬砌之间的距离。
7.2.3距离出口49m（ZK394+784）处开挖。
炮孔布置及爆破振动监测情况见表7-1炮眼布置及爆破振动监测。
爆破振动速度得到控制，以后的上半断面开挖依据此方案进行。
7.2.4出口ZK394+830处下半断面开挖
炮眼布置同上，最近距离为4m，减振眼改为20个，并适当减少单孔装药量，实测左侧最大振速为3.18cm/s，4.85cm/s，既有隧道處于安全状态。
在隧道的开挖过程中，对一些特殊部位开挖进和了监测，尤其是对距离出口约40m至出口处，进行了多次监测，并对开挖方案随时作调整，严格将爆破振速控制6cm/s以下，确保了既有隧道的安全。
8结束语
该隧道泉厦高速扩建项目重难点工程之一，也是业主和设计单位确定的年度科技攻并项目。通过对既有隧道进行监测、预加固，新建隧道采取微振动爆破，侧壁导坑引入，先施工外侧边墙再分部分层开挖其余部分的开挖方法，最大限度地减少了对既有隧道的扰动。同时在施工中，始终坚持防护加固与爆破开挖相结合、爆破开挖与振速监测相结合，以监测的数据指导、调整方案，不但降低了既有隧道加固防护费用，而且保证了工期要求，保证了既有公路行车安全。
Abstract: This paper introduces an existing highway tunnel level and firm face adjacent to the tunnel excavation, tunnel monitoring and protection method of reinforcement. Based on the existing tunnel pre reinforcement and blasting vibration velocity monitoring, as well as the optimization of overlapping, closely spaced tunnel group construction plan, to ensure both the safety tunnel and construction
关键词 交叠 小近距 隧道 施工控制 监测
Key words ：overlap closely spaced tunnel construction monitoring and control
中图分类号 : U45文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
大坪山隧道为泉厦高速公路扩建（双向四扩八）工程位于泉州市区的一座分离式隧道，左线起止桩号为ZK393+744.70～ZK394+833.00，全长1088.30m。右线起止桩号为：YYK393+734.00～YYK394+816.50，全长1082.50m。隧道洞内为单面坡，0.5％和0.58％两种坡度。隧道进出口为全～强风化花岗岩，洞身为弱～微风化花岗岩。隧道围岩主要为Ⅱ、Ⅲ、级围岩，部分为Ⅳ、Ⅴ级围岩。山顶建有较为密集的别墅群。
新建两条隧道：在原左右两洞之间新建一条两车道隧道，在既有右洞的右侧新建一条两车道隧道，并与大坪山隧道下方的城市一级主干道隧道（三条）斜交角度约为51.7度，拱顶距大坪山隧道净距仅为5.1m。这样形成七洞小净距、交叠隧道群，详见图1-1大坪山隧道原洞以及新建隧道关系图、图1-2大坪山隧道原洞以及新建隧道立体交叉示意图。
泉厦高速公路扩建工程大坪山隧道爆破施工难度位居国内前列，国内基本无可类比的工程，设计及施工经验极少，难度极高。
2小净距隧道国内施工现状
在我国，小净距隧道是继分离式隧道、连拱隧道后出现的一种适应性较强的新型隧道形式，尚为新型隧道结构型式，出现的历史不久。用这种结构形式较早、己建成的小净距铁路隧道如内昆线青山隧道湘黔铁路娄底至怀化段复线新坪渠隧道、宝成复线须家河隧道，内昆铁路杨柳湾隧道等。
3既有隧道的监测与监控
施工前，对既有隧道及下方城市隧道进行了缺陷检测，检测结果表明：五条既有隧道均存不同程度的质量缺陷，隧道总体质量未达到公路工程质量评定标准（JTG F80/1--2004））的行车安全，更加大了施工的难度。
3．1监测内容
（1）隧道衬砌厚度及缺陷监测：采用地质雷达检测；检测结果详见表3-1大坪山既有隧道衬砌厚度检测汇总表。对于较严重缺陷点在现场进行标识，便于施工中进行监控。
（2）隧道衬砌背后空洞状况监测：采用地
图1-1大坪山隧道原洞以及新建隧道关系图
图1-2大坪山隧道原洞以及新建隧道立体交叉示意图
3-1大坪山既有隧道衬砌厚度检测汇总表
表3-2 大坪山隧道右线裂缝调查汇总表
表3-3 大坪山隧道左线裂缝调查汇总表
表3-4 大坪山隧道超声回弹检测混凝土强度推定
质雷达检测，检测结果表明除了仰拱未发现缺陷外，在边墙、拱腰、拱顶均有不同程度的回填不密实、防水布上部脱空等现象。
（3）衬砌裂缝及渗漏水调查：采用裂缝测宽仪与超声波仪辅以人工调查，检测结果详见表3-2 大坪山隧道右线裂缝调查汇总表、表3-3 大坪山隧道左线裂缝调查汇总表。这些裂缝在现场用红、蓝不同颜色铅笔进行标注，以便观测施工中观测其发展情况。
（4）隧道衬砌轮廓检测：采用激光断面仪检测。根据各隧道检测断面的衬砌轮廓线与原
设计的衬砌轮廓线对比左线：ZK394+380、ZK394+780、 ZK394+980、ZK395+080右线：
YK394+350、YK394+400、YK394+550、YK394+650、YK394+800这些断面的拱顶及边
墙有较小内侵外，其他的衬砌轮廓线断面与原设计差异较小，局部有少量的点内侵。
（5）隧道衬砌混凝土强度检测：采用回弹仪及超声回弹仪检测，见表3-4 大坪山隧道超声回弹检测混凝土强度推定。
3．2检测结果与评价
通过对隧道衬砌厚度与缺陷、断面轮廓以及二衬强度、二衬裂缝进行检测，检测结果表明，隧道总体质量未达到公路工程质量评定标准（JTG F80/1--2004），隧道工程质量不合格。因此在扩建施工中，对既有洞的缺陷进行密切观察，确保施工的安全。
4既有隧道的加固
对于既有隧道裂缝有发展之势，且衬砌渗透漏水严重的位置，首先对既有隧道采取打入砂浆锚杆、注浆等加固措施，固结松散岩体及边墙衬砌 混凝土、改善既有衬砌受力状况，增加既有隧道衬砌稳定性。
（1）清除即将剥落的混凝土块并测量隧道轮廓线。
（2）在靠新線一侧边墙打入¢22锚杆、锚杆长2.5m，间距1.5m，梅花形布置，并依次布置压浆孔，钻眼，打入压浆花管，压双液浆。
在对既有隧道进行防护加固后，对原裂缝发展能得到较有效的控制。
5爆破振动监测
为全面考虑隧道与围岩的相互作用，复杂的地质变化和爆破动荷载重复作用下的累积损伤，分析临近隧道爆破开挖对既有隧道结构、中夹岩柱体的复杂变形特征，用测振仪器对既有隧道进行监测。
5.1测试仪器
CD－1型磁电式速度传感器，DSVM－2型振动测试仪，微机。
5.2洞口明挖处试验炮
（1）测点布置
共布置3个测点：1#测点在既有隧道的进口处，竖直粘在水沟旁的水泥地上，离爆区最近距离38m，与爆区中心的高差约7.0m，所测的速度为垂直振动速度；2#测点粘在靠近新隧道一侧的既有隧道边墙衬砌上，高1.2m，离爆区最近距离8m，与爆区中心的高差为6.3m，所测的振动速度为水平振动速度；3#测点粘在既有隧道进口水泥地上，离爆区最近距离为43m，与爆区中心的高差约7m，所测振动速度为水平振动速度。
（2）炮孔布置
按照《爆破安全规程》规定，既有隧道允许的振动速度为小于12cm/s。该既有隧道抗震能力较差，爆破振动速度宜控制在6cm./s以下。通过试验炮发现；最近距离在8m左右，单孔装药量控制在1.2kg以下，爆破振动速度较小，既有隧道是安全的。
孔网参数a×b=1m×1.2m。深度过2.5－3.0m，垂直钻孔。
（3）测试结果及分析见表5-1爆破振动速度测试结果。
6 山顶房屋的监控
根据泉州市公路部门的要求，我们对山顶的房屋也进行了详细的检查记录，共记15栋房屋存在不同的裂纹。并在山顶布置了测点。
表5-1爆破振动速度测试结果
7新隧道施工
7.1施工方案
7.1.1 ZK393+744.70～ZK393+866段
该段采用微振动爆破，台阶法开挖，喷锚施工支护，先墙后拱法衬砌。
7.1.2 ZK393+866～ZK393+907段
新建隧道离既有线较近，该段开挖采用右侧壁导坑引入，施工外侧边墙，再分部分层开挖其余部分，尽量减少对既有隧道的扰动（见图7-1开挖顺序图）。
（1）①部采用微振动爆破，开挖侧壁导坑，并及时喷混凝土，作好施工支护。
（2）②部采用微振动爆破，开挖部分拱部，并及时喷混凝土，打锚杆，作好施工支护。
（3）V部灌筑一侧边墙混凝土。
（4）③部采用微振动爆破，开挖拱部，并及时喷混凝土，打锚杆，锚杆间距1.0m。
（5）④部采用微振动爆破，开挖边墙，并及时喷混凝土，打锚杆，锚杆间距1.0m，并与由既有隧道打入的锚杆相互咬合。
（6）VI部灌筑边墙混凝土。
（7）VII部灌筑拱混凝土。
（8）VIII部施作隧底工程。
7.2隧道开挖及监测
7.2.1ZK393+744.70～ZK393+866段开挖
炮眼布置及爆破振动监测情况见表7-1炮眼布置及爆破振动监测。
7.2.2距离出口50m（ZK394+783）处开挖。炮眼布置同上，最近距离为4.5m，实测最
大振速；上半断面为5.62cm/s，4.26cm/s；下半
断面为5.24cm/s，6.21cm/s。由于距离出口比较近，二座隧道相距也较近，爆破开挖产生的速度较大，对隧道衬砌 有一定影响，观测标有明显变化特征，因此在以后的开挖过程中，将上下半断面分别分成二部分开挖，先开挖远离既有隧道的一侧，再开挖另一侧；同时减小钻孔深度，减少单孔装药量。
表7-1炮眼布置及爆破振动监测
注：爆区里程指新隧道开挖位置的里程；最近距离指测点离爆区边缘的距离，即爆破位置处新旧二隧道相临
衬砌之间的距离。
7.2.3距离出口49m（ZK394+784）处开挖。
炮孔布置及爆破振动监测情况见表7-1炮眼布置及爆破振动监测。
爆破振动速度得到控制，以后的上半断面开挖依据此方案进行。
7.2.4出口ZK394+830处下半断面开挖
炮眼布置同上，最近距离为4m，减振眼改为20个，并适当减少单孔装药量，实测左侧最大振速为3.18cm/s，4.85cm/s，既有隧道處于安全状态。
在隧道的开挖过程中，对一些特殊部位开挖进和了监测，尤其是对距离出口约40m至出口处，进行了多次监测，并对开挖方案随时作调整，严格将爆破振速控制6cm/s以下，确保了既有隧道的安全。
8结束语
该隧道泉厦高速扩建项目重难点工程之一，也是业主和设计单位确定的年度科技攻并项目。通过对既有隧道进行监测、预加固，新建隧道采取微振动爆破，侧壁导坑引入，先施工外侧边墙再分部分层开挖其余部分的开挖方法，最大限度地减少了对既有隧道的扰动。同时在施工中，始终坚持防护加固与爆破开挖相结合、爆破开挖与振速监测相结合，以监测的数据指导、调整方案，不但降低了既有隧道加固防护费用，而且保证了工期要求，保证了既有公路行车安全。