既有铁路隧道受公路桥梁近接施工影响分析

既有铁路隧道受公路桥梁近接施工影响分析

邹小兵

（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁，沈阳，110000）

【摘要】公路桥梁工程是个复杂的施工工程，本文以云南某桥梁工程为例，详细的分析了新建桥梁施工对既有隧道的影响。

【关键词】铁路隧道；公路桥梁；影响

【Abstract】Highwaybridgeprojectisacomplexconstructionproject,thispaper,takingabridgeprojectinyunnanprovinceasanexample,detailedanalysisofthenewbridgeconstructioninfluenceonexistingtunnel.

【Keywords】Railwaytunnel;HighwayBridges;Impact

一、前言

铁路隧道的质量直接影响人们的正常生活。我国在既有铁路隧道受公路桥梁近接施工影响分析上虽然取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进。新时期下，需要我们加强对既有铁路隧道受公路桥梁近接施工影响的分析。

二、必要性

隧道的形成是通过一定的施工过程或是说一定的力学过程来实现的。近接施工的影响存在着范围有限性的规律，即仅局限于一定的区域内，这种性质是由施工后引起围岩应力重分布的局限性所决定的。研究这些力学行为的机理，建立相应的力学模型进行研究分析，才可能掌握千变万化、错综复杂的地下工程近接施工产生的相互影响。

三、近接施工的分类和影响范围的划分

表1近接施工的分类

根据近接工程的分类和既有隧道与新建隧道的间隔，把近接度划分为：无影响范围，注意范围和需采取措施的范围。这里所谓“间隔”，是指既有隧道衬砌外缘到近接工程的最小距离。近接度的判断采用D(隧道外径)值。

四、实例分析

1、案例概述

云南某县城区西北出口道路工程是该县城区连接其他高速公路的西北面出口之一，是该县公路网络的有益补充。该县的A大桥双向八车道，左右分离；与铁路交角约75°52'20"，该桥左幅3号桥墩采用扩大基础，距离隧道水平距离11.62m，垂直距离23.985m；左幅4号桥墩采用桩基，距离隧道水平距离13.21m，垂直距离4.623m；右幅4号桥墩采用扩大基础，距离隧道水平距离10.98m，垂直距离24.84m；右幅5号桥墩采用桩基，距离隧道水平距离14.13m，垂直距离10.678m。

2、经验法对既有隧道影响分析

（1）桥台开挖影响范围分析

新建公路A大桥上跨既有大洼头一号隧道，A大桥左幅3号桥墩，右幅4号桥墩，均采用扩大基础，边坡开挖将要对山体进行深6m，宽8.75m，长35.7m的基坑开挖。

根据隧道上部开挖接近度划分和隧道侧面开挖接近度划分，可得出A大桥施工对既有大洼头一号隧道K168+640~K168+802段有影响。

（2）桩基施工影响范围分析

尽管《爆破安全规程))(GB6722-2003)给出交通隧道的安全振动速度可以取l0cm/s-20cm/s，考虑到水红铁路列车对振动的严格要求，隧道交叉段采用锚喷衬砌，并结合本工程的现场地质条件，以及国内并无铁路附近施工的相关规程，查阅相关研究文献，桥梁上跨铁路隧道段设计中确定爆破震动安全允许振速为2cm/s。

由经验法计算得出，隧道左侧(面向大里程)桥桩爆破施工，铁路隧道上的振动速度为1.0cm/s时，达到速度控制容许值的50%，需在既有铁路隧道K168+627~K168+707段80m上进行控制爆破施工。

（3）结论

A大桥施工对既有大洼头一号隧道的结构及运营有一定的影响，其中桥桩爆破施工时，对既有大洼头一号隧道受影响K168+627~K168+707段80m进行控制爆破施工。

3、数值模拟对既有隧道影响分析

（1）计算模型

本文采用有限元MIDAS-GTS软件建立二维模型。横向90m；竖向到铁路隧道底面以下30m，竖向上方为地面。模型约束:两侧受水平约束，底面受竖向约束，顶面不约束。

模型中铁既有路隧道衬砌采用弹性梁单元模拟，地层采用2D单元模拟，围岩本构方程采用M-C弹塑性非线性本构模型，计算模型见图1。

（3）计算结果及分析

1）施工阶段计算结果分析

根据其开挖顺序，重点研究桥台及桥桩在施工过程中的围岩及隧道结构的力学行为特征，通过计算分析，可得到模型竖向位移分布、既有隧道大小主应力分布以及围岩塑性应变分布情况分别也各自不同。

根据数值模拟计算结果，既有隧道拱部将产生向上位移，底板也向上隆起；从分布趋势来看，最大上浮及隆起量均发生在拱部，向隧道底板位置方向逐渐减小；但整个隧道位移量值均较小，最大处不足0.5mm。从应力分布方面来看，隧道结构的最大拉应力仅为0.05MPa，最大压应力为0.55MPa，均较小，未达到破坏程度；在塑性应变方面，既有铁路隧道洞周没有出现明显塑性区。可得出桥台及桥桩的施工对既有隧道影响较小。

2）运营阶段计算结果分析

取最不利的断面，大洼头一号隧道与高速公路交叉处拱顶、左右拱腰、左右拱脚以及左右墙脚的衬砌结构各特征点处受力也各自不同。

由铁路隧道衬砌混凝土结构典型断面的受力检算知:新建桥梁桥桩施工和公路运营中，对既有铁路隧道的影响较小，其安全系数均较大；基本没有改变既有隧道结构的承载能力，既有隧道结构衬砌截面强度安全系数均满足安全要求。

4、爆破分析

新建高速公路在既有隧道上方爆破时对既有隧道影响最大，因此可取交叉处既有铁路隧道断面质点的振动情况来进行考察。根据爆破时程分析结果(一次起爆装药量Q=1.5kg)，在计算过程中分别给出了当桥桩开挖在既有铁路隧道侧面爆破施工时，拱顶、墙腰、墙脚以及底板处的质点振速时程曲线。

由计算可知，桥桩在隧道侧面爆破施工时，既有隧道垂直方向受到的影响较大，最大振速达到18.67cm/s；水平方向振速相对较小。最大振速位于墙脚位置的垂直方向。为满足爆破震动速度控制值2cm/s的要求，桥桩施工应进行控制爆破施工。

5、结果分析

在A大桥上跨水红铁路大洼头一号隧道的工程中，充分运用了上跨桥梁接近施工影响性分析的预测结果，在施工过程中，对位于交叉段基岩的桥桩施工采取了控制爆破开挖。目前对既有隧道有影响的桥桩已经顺利安全施工完成，说明了进行影响分析后所采取的工程处理措施的正确性和可行性。

五、结束语

由上文可知，公路桥梁近接施工对既有铁路隧道具有重要的影响作用。由于近接隧道施工类型的多样性，新建公路桥梁施工对既有隧道影响的定量分析有时还比较困难，也不存在一种对任何行为模式都适用的可靠分析方法。因此，在后期的公路桥梁修建中，我们要根据实际情况，合理的设计方案。

参考文献：

[1]陈扬勇.大断面三车道施家梁公路隧道与铁路隧道接近段施工技术[J].公路隧道，2015(4)：28-30．

[2]赵旭峰.盾构近接隧道施工力学行为分析[J].岩土力学，2015(2)：49-51．

[3]张海波，殷宗泽.近距离叠交隧道盾构施工对老隧道影响的数值模拟[J].岩土力学，2014(2)：282-286．

作者简介：

邹小兵（1976.09.17），男，江西宜春市人，本科学历，现任中铁十九局集团云桂铁路八标二分部经理，主要从事桥梁、隧道等工程管理工作。