新建隧道施工对下穿既有隧道的安全稳定性研究

新建隧道施工对下穿既有隧道的安全稳定性研究

丁鸿富

重庆交通大学 重庆 400000

1.工程概况

渝昆线中梁山隧道上跨华福隧道,渝昆线中梁山隧道与华福隧道北、南洞相交里程分别为DK13+744.7~DK13+787.79以及DK13+811.52~DK13+855.5，且渝昆线中梁山隧道与华福隧道北、南洞相交角度均为32°20′，渝昆线中梁山隧道隧底标高比华福隧道北洞隧底标高高约31.4m，本次安全评估的范围是根据渝昆线中梁山隧道施工影响范围的下穿隧道来确定的，本评估报告影响范围为下穿华福隧道北洞。

2.研究内容

定性分析拟建项目实施对华福隧道北洞的影响，并根据拟建渝昆线中梁山隧道设计资料以及华福隧道北洞的设计资料，计算分析修建渝昆线中梁山隧道对华福隧道北洞所产生的影响，评价隧道的安全性。

3.物理力学参数

表4-1 围岩物理力学参数

表4-2 隧道支护结构力学参数

4.计算模拟

4.1计算模型

图4-1 渝昆线中梁山隧道与华福隧道北洞（下左）位置关系示意图

4.2 计算模型监测点

4.2.1监测点布置

表4-1华福隧道北洞拱顶监测位置汇总

测点序号	测点断面	测点坐标
1	114m	(-0.332585,114,-20.2289)
2	0m	(-63.5238,0,-20.2289)
3	10m	(-57.9807,10,-20.2289)
4	20m	(-52.4376,20,-20.2289)
...	...	...
18	160m	(25.1656,160,-20.2289)

4 .2.2既有隧道开挖竖向位移

图4-2 开挖110m模型位移云图

从计算结果中可以看出，新建隧道在掘进不同长度时对既有隧道的影响区域主要集中在两条隧道相交的位置，从云图的颜色可以看出，距离新建隧道的轴线越远，华福隧道北洞受到的影响越小，新建隧道越靠近华福隧道北洞，华福隧道北洞受到的影响越大，华福隧道北洞在一定范围发生了隆起，隆起的位置从拱腰的位置逐渐向拱顶移动。

图4-3 相交处新建隧道对华福隧道北洞拱顶位移的影响

4.4既有隧道安全性分析

《公路隧道设计规范》（JTG D70）条款9.2.4规定：按破损阶段验算构件截面的强度时，应根据不同的荷载组合，分别采用不同的安全系数，其中钢筋混凝土结构的强度安全系数见下表：

表4-3 钢筋混凝土结构强度安全系数

本次计算中隧道安全系数不低于2.0

表4-4 截面处安全系数

由位移及力学分析可知，华福隧道北洞与渝昆线中梁山隧道相交处在渝昆线中梁山隧道的开挖过程中是安全的。

6.结论

随着上部新建隧道的开挖，下方既有隧道产生明显变形，在卸荷作用下整体呈现上浮趋势。既有隧道受影响区域和位移量峰值不断变化，在施工过程中主要影响区域由隧道拱腰处逐步向拱顶移动，最大变形发生在拱顶位置处。以新建隧道沿轴线方向中心截面作为对称轴，华福隧道北洞位移量云图基本呈对称形式。华福隧道北洞的变形主要集中在新建隧道开挖面抵达华福隧道北洞正上方至新建隧道开挖完全脱离这个阶段，此时华福隧道北洞出现大幅度变形，此后位移量趋于稳定。