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新建双线隧道下穿既有单线铁路隧道施工控制技术

文档作者：展宏跃1 王起才2 文档来源： 1．铁道第三勘察设计院集团有限公司 2．兰州交通大学土木工程学院		点击数：	更新时间： 2025年05月11日
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2011年4月卜
第40卷第338期
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY 57
新建双线隧道下穿既有单线铁路隧道
施工控制技术
展宏跃1，王起才2
(1．铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142；2．兰州交通大学土木5-程学院，甘肃兰州730070)
[摘要]结合新九燕lI J隧道实际情况，在对既有隧道衬砌结构的安全性及稳定性分析的基础J二，对新建双线隧道下
穿既有单线铁路隧道的施T技术方案及监控量测措施进行了分析研究。施工中采用6108mm大管棚与d’42mm小
导管结合的超前预支护措施，并对支护参数进行优化，制定J，合理的爆破参数。介绍了监测点的布置与量测频率
的选择。在施工中根据监测情况及时进行施工方法及支护参数的调整，确保既有隧道与施工过程的安全。
[关键词]既有隧道；下穿隧道；支护参数；爆破参数；监控
[中图分类号】U459．1 [文献标识码]A [文章编号]1002—8498(2011)07-0057-04
Construction Control Technology for Double Railway Tunnel
Undercrossing the Existing Single Line Tunnel
Zhan Hongyue。，Wang Qicai2
(1．The 3rd Railway Survey and Des瞎n Institute Group Corporation，Tianjin 300142，China；
2．School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou，Gansu 730070，China)
Abstract：Based Oil actual practice of new Jiuyanshan Tunnel，according to analysis on safety and
stability of existing tunnel lining structure，research on construction technique schemes and monitoring
measures of new double tunnel undercrossing the existing single line tunnel are made．In the
construction，advanced pre·support measures combined with+108mm pipe
shed and 4,42mm small pipe
are used，support parameters are optimized and reasonable blasting parameters are made．Layout of
monitoring points and choice of measurement frequency are introduced．Based on monitoring，
construction technique and support parameters are adjusted to ensure the safety of existing tunnel and
construction process．
Key words：existing tunnel；undercrossing tunnel；support parameter；blasting parameter；monitoring
1 工程概况
新九燕山隧道下穿既有线洪市沟二号隧道，再
穿过九燕山分水岭，从前黄土沟出洞，地面高程一般
为l 158～1 335m。隧道进口基岩裸露，山坡表层冲
沟发育，地表植被较发育。隧道最大埋深210m，一
般埋深34～80m。隧道在DK514+883．6处下穿既
有线西延铁路洪市沟二号隧道(交叉点在既有线隧
道内的里程为K516+568．2)，隧道中线与既有铁路
中心线夹角为96。18 748”，新建隧道与既有隧道间岩
层净距约7．8m。新旧隧道的相互位置关系如图1
[收稿日期]2010-05·12
[作者简介]展宏跃，铁道第三勘察设计院集团有限公司助理工程
师，天津市河北区岷江路10号铁二院城交通院300251，电话：
15122372092．E-mail：zihua2001@163．corn
所示，下穿段新建隧道断面如图2所示。
2既有隧道安全分析及加固方案
2．1 既有隧道衬砌结构健全度评价标准
既有隧道结构健全度评价标准：①健全度A
既有结构因变形而侵限，可能产生崩塌以及因材料
劣化等对运营有安全威胁；②健全度B 衬砌混凝
土产生裂缝等病害，但对结构安全无碍；③健全度C
有变形，但不发展，对使用无影响。
2．2既有隧道安全判断基准
2．2．1开挖影响控制标准
根据衬砌结构的稳定、建筑界限的要求等设定
容许值，作为相互影响预测和安全监控依据，确保既
有隧道衬砌结构的安全。新建隧道施工对既有隧道
的影响以安全系数符合《铁路隧道设计规范》
万方数据
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目2*t％illT#*Ⅲ}t
TBl003--2005要求为肚准，同时应力的增加应“
懂力增加容许值为箍准既有隧熊冉1：影响隧道功
能的昌l伤时．托臆力群许值增加0 5 kPa．压肺力容
许位±ff舯2kPa；既有醛遗址卡时札应力容n值增
加1 kPa：堆坩山释¨：仇增自n 5 kPa．
2．2．2爆破振动影响控制标准
爆破蜜施前心咒坪定JE町能产’P的掀动等级．
J#将掀动破±{：等墩拄制在簋个范|q内，爆般振动逃
度弈订’价桃结构物的在E辛膻确越∞地幸胜A 择
许撖础述度2cm／s；窖健±度B 样许振动速度
3呷／s；④蛙食艘c 样诈振曲建度4em／s
2 3洪『“沟i号隧道蛹省及+盆蒯
既有线洪市沟_二吁隧道与新九捷山琏道榨受段
位fn线段．采用“墙式材砌。杠K516+565处拱
顶有少甜渗水．在新建疆道r拜段施工丽，对交义
段既冉隧道材砌结内进行了榆铡+主要包括④讨
瑚混凝I：外观、裂缝＆辔赫水州夜；②隧道"卿厚度
艘衬瑚背后世实搜检测；④衬砌混凝上强度：④衬劫
混稚土碱化椿度；⑤钢筋锈蚀程度和保护按厚度等．．
拉测结果嵌研交x段既有隧道十t砌站挎肇奉完好。
2．4既有隧道加嘲方案
I)运输钢轨进醚进利川H闭天窗点，将加固
所需的40撒PSO钢轨在第1扶封闭点内令邬运输
进洞分别堆放在线路两侧+确保卸车后钢轨不措^
饥乍车辆m界
2)I％n线路加【q施J． ^斑点绒跻蚶脚“R，
竹七扒踪姐仃拽地n．抽换成抗术枕水M距遗“1州
呼勾嘶止轨越艇龉．嘶次需住州腔钢轨·lJ的一股
F堆绝缘橡腔搬．川u肜#连接斟【牲过氍中，扣
什＆【彤J、¨l：满蝶竹．小得涌装佯垫吲住确保
安全髓防护『’仆们悄M r绑装T乍锕轨柬桨设防
护员24h刖l≈“节他泶拆除线路恢复iE常运{7。
3j加lq完墟Ji霉椅书线蹄状况．∞：线路限谜瑚
问．应严格按批准的施l：打寮厦《铁路工务规则》规
定．设性碱建聃护孵呼．I：地设扎肿i井机．派防护人
员H出看守．菲喂络见衄☆年站与工地的联系，lE确
掌握列车运{r技施I。悄况趴"始加l目起．必自l精
派々人在杆趟州个迎址n，埘施l：地段(扣轨地段
胜阿端枰20m艟Ⅲ内)的线路轨蝌水平、片向驶扣
梁结构进什小问断舱^控现M题及时枢治。
4)朋嘲完牛肝，限迷45 km／h歼通线路施l+
结束Ji．擗称加附扣轨．尽快慨艇线路．线路开通后
接有盖墁定连缄达到正常行乍要求：
3新隧道施工技术
3．1超曲预主护
3．1．1&amp;amp;108mm凡竹栅超前支护
胜遒下穿既打铁路段拱部设置十108mm大管
棚超前域支护．长许柳为10—40re．州每节长度4—
6m的热轧无缝钢钎(4108×9)“丝扣空错连接，旧
一断∞l内接头戥耻不得超过总钢管教的50％．环向间距40。m．钢花管轴线。J衬砌外缘啦角I⋯3。
钢花骨施I．耗向误差《20em．环向误差《10cm。钢
托管上钻浊浆孔，孔往10—16ram，孔州昕I 5em，梅
花形自f灶．雕酃留水自I扎的l J：装段100cm
K骨撕注浆采』1j水泥浆液，浆液浓度，一般丸转
后敞．水灰比2 1—0 6 1(质量比)，注浆J《力0 5
—2 OMPa。注浆lmI＆进行现场注浆试驻．根据实际
情况埘察洼浆参数：采用2台往浆泵从埘侧向拱巾
雎注．开始低压讳浆，然后慢慢升压、稳压，住终压状
态下持压15—25rain．注浆结求后用M5东澎砂浆克
填钢管、为提高导管的抗弯能力．醴qbl08mm管棚
时可在导管内增设钢筋笼．钢筋笼由4椎622主
筋和固定环组成．砂浆或细石混凝t填允．固定环采
用短骨节．将其’_士筋蚪接．接1m间距世置，同定
环外径83mm啭厚4m长100mm
3．1．2 642mm超前小导符琬支护
拱酃120。范婀没d|，42mm小导符配合$108mm
许棚井往水泥浆超前支护．小导管采川642 x 3 5
冷轧无缝俐管和竹身设注装扎．孔张IOmm．扎删
距50t：m．梅花形柑置．晌端加[成锥形，胜部K度≥
万方数据
*女跃尊：《建Ⅸ《＆dT#E目4＆自路＆m＆I＆d#$ 59
30cm，作为不钻孔的止浆段。小导管安设采川钻孔
打^}圭．先按设计要求钻孔．钻孔直径比钢管直径太
3—5mm，然后将小导管穿过钢架+用锤击或钻机顶
人，顶^长度≥90％钢管长度，并用高压风将钢管内
砂百吹出．注^体积比为I：I一1：0 6的水泥浆与水
玻璃浆液．注浆压力为0 5—2 0MPa。
3．2土护参数优化
DKSl4+870 DK514+900段为主要受影响
段．采川双帆壁导坑法开挖。村痢采川“下穿段衬
砌”钢筋混凝1．结构．全环设1榀122b钢架．棋部
120。范围设042mm小导管配合4108mm管棚并注
水泥浆超前支护．小导许长4 om．环向间距0 5m， 其纵向搭接长度≥Im+外插角度10”15；管棚长
30m。环向间距0 6m，外捕角度1⋯3。为r减少
新线隧道开挖过程中时既有铁路线的影响．在此段
拱部1 50。范围内径向加设642mm注浆小导管小
导管K 3 5m．间距1 0m x1 0m。
3 3下穿段施工方法
每次开挖支护长度控制在0 5m，二次支护个
循环为2 5m．开挖支护一达到一个村砌循环后．应停
止掘进，待施作完村砌后再开始下一循环施丁。拱
脚及墙脚处钢架底部打酷锁脚铺管，每处2根，确保
镪集基础稳定．“限制拱顶变形，如图3所示。由于
列车通过时振动太．隧道丌挖应在火车通过后进行．
在火车通过前对未开挖完段采用麒术或钢管进行临
时支护。下穿段施工I艺：①施作拱部管幕披超前
小导符超前支护；@开挖蚶侧上台阶．盈时施作初期
支护及临时立护，打搜锁脚锚骨；③继续向下开挖两
侧土体．施作初期点护厦临时土护，打设锁脚锚管；
④开挖中部上台阶土体，及时施作拱部初期支护：⑤
继续向下开挖中部土体；⑥开挖中群伸拱土体，盐时
施作韧期直护：⑦拆除部分栋时点护，先施作仰拱，
然后施工隧底填充：⑧拆除莉余临时土护．施作拱墙
二衬，封闭结{句，最后施工洞内剩余附属结构。
目3*t*m☆I*《Ⅲ
Fig 3 Cowt¨cflooⅢtInn 0fthe—tunttel
3．4辑爆破振动
为了确保安全．应将开挖爆破振动控制到最低
限度，减少既有隧道下沉和变形量。通过分析及现
场监测．在交卫点前后各2—3倍涧径范围内趣工
时．应严格控制以下因素。
I)采用短进尺、控制一趺性起爆药量的方法来
减弱新建隧道爆破振动波的强度，采用周边炮眼预
裂爆破阻隔减弱振动渡向既有隧道传播、扩散的方
法消弱爆破振动渡对既有隧道的振动和破坏作用。
2)住进行双侧壁导坑分部开挖时，每个分部单
元为一十独立的爆踱施上单元．不允许两个或多十
单JE同时起爆。
3)每循环进足确定为0 5一Im．炮艇深度全部
定为1 3m．炮眼直径为40—42mm。采用2号岩石
硝铵炸药，胤边炮眼采用$20mm的小药卷，其余炮
眼均采川$32mm×200mm(k)的普通药卷。起爆
采用1—11段的蝇料导爆管非电毫秒雷管徽差起爆
系统，周边炮眼采”j I段毫秒雷管．最先起爆。
4)撤矗《掌子面冀际问崭情况台理确定单位用
药量g控制用边炮睢g在0 3～0 5 kg／m’．控制其
他炮眼q在0 4—0 7kg／m1。用Q=qnbf．口=qawl
或p="‘I来}|算单孔药醋．式巾：n，6．w为同排
炮跟州距和排距或环距．f为炮眼渫醴
5)根据公式Q．=带(K．／K)“。严格校棱控制
延时爆破最大段起爆最大药量式中：R为爆破区到
既有隧道的距离(m)；r。。为既有隧道允许安全振动
建窿．取15cm／s左右；K为与撵破技术和振动渡传
播连往介质有关的系数；a为爆破振动衰减指数。
3．5监控量测
3 51既有隧道监洲
琏择在既有琏道钒轨侧面及轨枕端地表进行量
测。其目的是监测轨道变形情况．出现异常情况及
时与J．务部门相关人员其同分析朦凼、研究解决方
寰，对在施工过程中出现小的基础沉降、轨道下沉等
及时用道砟进行婀整．吼保持该段线路的安全运营．
为新建隧道支护参散及施工方法提供科学依据。量
涮断面及测点布置如图4所示．监控艋测方法与要
求如表2所示。
3．5．2新建隧道监测
1)量涮项日嗣内外税察、琦空水平收敛、拱
顶下沉以及地表下沉4十必测项目，
2)最测断面及测点布鬣横断面方向在隧道
中心拉两侧间距3 5～5m．5-7m处施设下沉测点，
母断面设9一13个。监测范围应在隧道开挖影响范
围以外。地表下沉量测应在开挖面前方隧道埋置深
万方数据
60 施工技术第40卷
图4既有隧道测点平面布置示意
Fig．4 Plan arrangement of measuring
points of existing tunnel
度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭，
下沉基本停止时为止。根据《铁路隧道喷锚构筑法
技术规范》TBl0108--2002要求，净空变形量测断面
的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及
工程重要性等确定，本段按5m设计。量测断面测
点布置如图5所示。
，夕≠=f≮≮、
／A ▲
图5量测断面测点布置示意
Fig．5 Measuring points arrangement
3．5．3量测频率
洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况
观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进
行，地质情况基本无变化时，可每天进行一次。对初
期支护观察也应每天至少进行一次，观察内容包括
喷射混凝土、锚杆、钢架的支护状况。净空水平收敛
量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率，如表3
所示。实际量测频率应根据变形速度和离开挖工作
面距离选择一个较高的量测频率。
表3量测频率
Table 3 Measuring frequency
注：B为隧道扦挖冤度
4 结语
1)在新九燕山隧道交叉段施工前，对既有隧道
衬砌混凝土强度、衬砌背后密实度、衬砌抗振性等进
行综合分析，制定合理的施工方案及爆破参数，确保
施工的顺利进行。
2)新建隧道掌子面掘进至交叉点前3—4倍洞
径时，需做好新建隧道和既有隧道内的监控营测，通
过对监测结果的回归分析，及时掌握既有隧道的变
形情况，进而对新建隧道的开挖方法及支护参数及
时调整，确保既有隧道安全。
3)新建隧道施工下穿段l一2倍洞径时，为确
保安全施工，应采用双侧壁导坑法，辅以长管棚及超
前小导管注浆加固，严格控制既有隧道变形和沉降。
施工完成后，应对交叉段既有隧道重新进行评价，确
保在施工完成后不会因后续列车振动而产生破坏。
参考文献：
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国铁道出版社，2003．
[4] 潘晓马．邻近隧道施工对既存隧道的影响[D]．成都：西南交
通大学，2002．
[5]李晓红．隧道新奥法及其量测技术[M]．北京：科学出版社，
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[6] 骆建军，张顶立，王梦恕，等．地铁施工对邻近建筑物安全风
险管理『J]．岩土力学，2007，28(7)：1478—1482．

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