铁路近接隧道工程风险控制技术

*,*,*,*,*,*,*,*,2017.7,铁路近接隧道工程风险控制技术,中铁二院土建二院隧道所,1,一、前言,二、近接隧道工程类型,三、近接隧道工程分级,四、近接隧道控制标准,五、近接隧道风险控制,内容提要,2,一、前言,铁路近接隧道工程风险控制技术,3,一、前言,新建结构物邻近既有结构物施工，并可能对既有结构物产生不利影响的工程称为近接工程，近接隧道及地下工程的施工称为隧道及地下工程近接施工。在近接工程中问题最为突出的是岩土类近接工程，而近接隧道及地下工程更是首当其冲，并且它涉及到各种工法、回填、爆破等，都会对周围土体产生扰动，对,隧道工程、,邻近建筑物,、,地下管线,等,产生不利影响,。,一、前言,交通工程建设向少占地、低能耗、绿色、低碳发展，城市交通将越来越多转入地下，城市铁路隧道得到快速发展，同时也面临新的挑战。保证周围环境即重要建构筑物结构的安全性，制定相应的环境控制标准、进行近接施工分级以及采用合理的近接施工控制措施具有十分重要的意义。,拥挤的城市地面,黄桷湾立交,开发地下空间,龙洞堡机场隧道,“零换乘”概念综合交通,枢纽,地下互通式立交枢纽,一、前言,通过对,城市铁路明挖隧道近接施工关键技术研究报告,、,隧道工程施工要点集,、日本,铁路隧道近接施工指南,等文献资料调研，根据按近接隧道工程类型、工程分级、控制标准进行介绍，提出一般的风险控制措施，并选取了近年来铁二院相关典型近接施工风险案列和工点进行介绍。,希望同事在以后设计工作起到抛砖引玉和提示的作用，因所涉及知识较广，本人水平有限，所涉及内容如有错误和不足恳请指正！,二、,近接隧道工程类型,铁路近接隧道工程风险控制技术,7,二、隧道近接工程类型,二、隧道近接工程类型,三、,近接隧道工程分级,铁路近接隧道工程风险控制技术,10,三、近接隧道工程分级,1,、平行隧道,两座隧道的位置关系,隧道间隔,近接度的划分,新建隧道比既有隧道高的位置,2.5D,限制范围,要注意范围,无条件范围,新建隧道比既有隧道,低的位置,2.5D,限制范围,要注意范围,无条件范围,低,高,不考虑爆破振动和既有隧道健全度影响，考虑围岩稳定和衬砌结构受力，可参照上表进行定性判断，上表地层条件以洪积的粉砂岩等为基础，稳定的硬岩、软岩，间隔值,-20%,；洪积砂层、黏性土层等，间隔值,+20%,，不稳定的围岩（膨胀性围岩等），间隔值,+40%,。,选线过程中的新建隧道，一般单线隧道线间距,20m,，双线隧道线间距,30m,，可不考虑采取特殊的结构和围岩加固处理措施。,三、近接隧道工程分级,2,、交叉隧道,两座隧道的位置关系,隧道间隔,近接度的划分,新建隧道比既有隧道高的位置,3.0D,限制范围,要注意范围,无条件范围,新建隧道比既有隧道,低的位置,3.5D,限制范围,要注意范围,无条件范围,高,低,不考虑爆破振动和既有隧道健全度影响，考虑围岩稳定和衬砌结构受力，可参照上表进行定性判断，上表地层条件以洪积的粉砂岩等为基础，稳定的硬岩、软岩，间隔值,-20%,；洪积砂层、黏性土层等，间隔值,+20%,，不稳定的围岩（膨胀性围岩等），间隔值,+40%,。,三、近接隧道工程分级,3,、隧道上部明挖,残留埋深比,h/H,近接度的划分,0.25,需采取措施范围,0.250.5,注意范围,0.5,无影响,适用于暗挖隧道，地表明挖卸载还有需考虑逐层开挖厚度、范围（纵向）、横断面施工顺序、爆破开挖方式，在铁路枢纽中道路改移经常是通过上跨隧道进行立体疏解，,5m,的残留保护层是需保留的：其一：避免施工和后期地面集中荷载不良影响；其二：避免拱部土石荷载太小，侧压力相对大，而拱部出现“反弯”点的。硬岩残留埋深比可,-20%,；砂层、黏性土层、强风化层等残留埋深比可,+20%,。,正上方开挖,斜上方开挖,三、近接隧道工程分级,4,、隧道上部填土,正上方开挖,原埋深,填土高度比,H/H,近接度的划分,a,）,D,0.5,需采取措施,范围,0.5,注意范围,（填土荷载小于,1,时，为无影响范围）,b,）,D3D,1.0,需采取措施,范围,0.51.0,注意范围,0.5,无影响范围,c,）,3D,1.0,注意范围,1.0,无影响范围,适用于暗挖浅埋隧道，上部填土需考虑一次填土厚度、范围（纵向）、横断面施工顺序、碾压方式，在铁路中常遇到隧道顶部回填弃碴的情况。硬岩残留埋深比可,-20%,；砂层、黏性土层、强风化层等残留埋深比可,+20%,。,注意：,中铁二院关于规范和加强弃碴设计技术管理规定的通知,（,中铁二院技术,2015,174,号,），,在影响桥梁、路基、隧道以及其他各类重要建构筑物结构安全的范围内，原则上严禁设置弃碴场；特别是在线路附近的不良地质体、不稳定斜坡、软土等分布范围区因弃碴可能诱发基底斜坡稳定性问题，危及线路安全的区域应禁止设置弃碴场。,三、近接隧道工程分级,5,、隧道上部有结构物基础,地层条件为软弱地层时附加荷载,-25%,，结构物基础出现不对称荷载、偏压荷载，尤其是局部集中荷载时要慎重分析，,建筑地基基础设计规范,（,GB 5007-2002,）中对条形基础和矩形基础在软弱地层的 附加应力有明确计算公式。,条形基础,矩形基础,隧道上部,5m,以上的预计增加荷载,近接度的划分,40Kpa,需采取措施,范围,三、近接隧道工程分级,6,、隧道侧面开挖,适用于隧道一侧采石、路基等工况，特别注意开挖范围低于隧道基底的部分，防止隧道基底失稳。,与隧道的距离,近接度的划分,2D,无影响,范围,三、近接隧道工程分级,7,、隧道近接锚索,隧道近接锚索,近接度的划分,1.0D,无影响,范围,影响决定于锚索与隧道的距离、锚索的施工方法、锚索的预应力大小、地形和地质条件等。,三、近接隧道工程分级,8,、隧道上部积水,隧道上部积水,接近度的划分,坝的大规模积水（,10000m,3,以上）,需采取措施范围,中规模积水（,10010000m,3,）,注意范围,小规模积水（小于,100m,3,）,无影响范围,影响决定于埋深、施工阶段漏失水的安全风险和运营期间的静水压力，一般在大型库区环境、透水地层环境才能形成有效水压力。,三、近接隧道工程分级,9,、地层振动,与隧道的距离,接近度的划分,2D,以下,需采取措施范围,25D,注意范围,5D,以下,无影响范围,具体设计时根据,爆破安全规程,（,GB 6722-2014,），选取相应地层参数，进行爆破振速检算，提出控制爆破要求，根据隧道结构状态，隧道结构质点爆破振速控制在,510cm/s,。,三、近接隧道工程分级,10,、隧道下穿建构筑物（对地表结构物的影响）,适用于对既有结构物影响预测，通常需先确定是否有影响，必要时才再来研究影响有多大，以及采取何种处理措施。,四、近接隧道控制标准与依据,铁路近接隧道工程风险控制技术,21,三、近接隧道控制标准,1,、地层振动控制,近接施工的地层振动因与既有隧道的位置关系、使用炸药、地形和地质条件而有很大的不同。,爆破安全规程,（,GB 6722-2014,）评价各种爆破对不同类型建（构）筑物和其他保护对象的振动影响，应采用不同的安全判据和允许标准，采取保护对象所在地基质点峰值振动速度和主振频率，安全允许标准。,0.5cm/s,2.5cm/s,4.0cm/s,10cm/s,10cm/s,2,、邻近既有铁路,1,）,铁路运输安全保护条例,第十八条 在铁路线路两侧路堤坡脚、路堑坡顶、铁路桥梁外侧起各米范围内，及在铁路隧道上方中心线两侧各米范围内，禁止从事采矿、采石及爆破作业。,在前款规定的范围内，因修建道路、水利工程等公共工程，确需实施采石、爆破作业的，应当与铁路运输企业协商后，采取必要的安全防护措施。,2,）,改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定,（铁建设,200814,号）,既有线及增建二线技术：,20m,范围的非爆，,200m,范围的爆破应纳入运营部门管理范围。,建议隧道设计中邻近既有既有铁路边界,20m,范围采用非爆，,2050m,采用控爆，工务部门如提出范围外的非爆要求，应发函给业主，再由业主委托设计院编制相关非爆开挖的方案。,2,、邻近既有铁路,达成线设计中在既有线路基外缘,50m,以内，中间无自然屏障，每天爆破封锁线路时间在,1,小时以内，用普通爆破法危及行车安全的石方爆破工点，按石方控制爆破设计。石方控制爆破难易等级，原则上划分为三等：,A,类：线间距,5m,，岩石硬度为次坚石及以上，开挖高度,8m,开挖厚度,4m,。上述,4,个条件同时满足时采用,A,类控制爆破及钢绳柔性网全封闭防护。,B,类：不满足,A,类条件，但二线线间距,20m,时不再设防护排架仅控制装约量及一次爆破方量即可。,施预概算指标,3,、邻近既有公路,公路安全保护条例,（中华人民共和国国务院令第,593,号）,第十七条禁止在下列范围内从事采矿、采石、取土、爆破作业等危及公路、公路桥梁、公路隧道、公路渡口安全的活动：,（一）国道、省道、县道的公路用地外缘起向外,100,米，乡道的公路用地外缘起向外,50,米；,（二）公路渡口和中型以上公路桥梁周围,200,米；,（三）公路隧道上方和洞口外,100,米。,在前款规定的范围内，因抢险、防汛需要修筑堤坝、压缩或者拓宽河床的，应当经省、自治区、直辖市人民政府交通运输主管部门会同水行政主管部门或者流域管理机构批准，并采取安全防护措施方可进行。,贵阳枢纽西南环金阳南移站,I,类变更，一处挖方路基邻近公路，设计院按,公路安全保护条例,要求采用非爆开挖，增加投资,3000,多万，鉴定中心未批复同意。后改线采用隧道方案，仅洞口,50m,范围采用非爆，鉴定中心才同意方案。,贵阳枢纽长昆引入三马片区路基段开挖邻近公路采用一般爆破或控制爆破，公路管理部门、地方政府发函要求变更为非爆破开挖，,I,类变更设计增加,6000,多万，目前文件报部，能否有无设计责任、能否批复？！,临近既有公路工程，隧道是有围岩封闭的（所谓天然屏障），没有爆破飞石影响运营安全，在爆破振速满足规范要求的条件下，是否有必要在,100200m,范围内均采用非爆？！,4,、邻近既有管线,1,）,按照中国石油天然气集团公司对已经投入运营的天然气管道开挖方式的企业标准油气管道并行敷设技术规范（,Q/SY1358-2010,）和油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定（国能油气【,2015,】,392,号】）的相关要求：,距离油气管道小于或等于,6m,时，必须采用人工开挖；,距离油气管道大于,6m,小于或等于,10m,时，应采用机械破碎开挖或人工开挖,;,距离油气管道大于,10m,小于或等于,20m,时，宜采用非爆破开挖；,距离油气管道大于,20m,时，可采用控制爆破开挖，爆破形成的振动波到达在役管道处最大垂直速度不应大于,2cm/s,。,材料,C7.5,C15,C25,C35,C45,C55,水泥砂浆,A3钢,灰口,铸铁,允许拉应力（,MPa）,0.055,0.090,0.130,0.160,0.190,0.210,0.0050.01,100200,3847,2,）近接管线控制标准,根据,城市铁路明挖隧道近接施工关键技术研究报告,，按照管线属于刚性管或柔性管分别采用应力判别法和管道张角判别法。,应力判别法：各种管线允许拉应力值下表所示。,管道张角判别法：对于柔性管线，可按每节管道差异沉降不大于,L/1000,（,L,为每根管节的长度）作为设计和监控标准。,各种管线允许拉应力值,建筑基坑工程监测技术规范,（,GB50497-2009,）,5,、邻近铁塔,电力设施保护条例实施细则第十条 任何单位和个人不得在距电力设施范围,500,米内（指水平距离）进行爆破作业。因工作需要必须进行爆破时，应当按国家颁发的有关爆破作业的法律法规，采取可靠的安全防范措施，确保电力设施安全，并征得当地电力设施产权单位或管理部门的书面同意，报经政府有关管理部门批推。,兴泉线设计中,110KV,及以上电力铁塔以及通信基站等横向自线路中心至其两侧各,30m,范围，隧道拱顶埋深小于,30m,，采用非爆开挖；大于,30m,，小于,50m,，采用控爆开挖。,隧道下穿电力铁塔要注意其基础型式，以防止隧道开挖遭遇其桩基础或影响范围。,6,、邻近建构筑物,1,）,近接桥桩控制标准,：,城市铁路明挖隧道近接施工关键技术研究报告,2,）,近接建筑物控制标准,：,建筑地基基础设计规范,五、近接隧道风险控制,铁路近接隧道工程风险控制技术,29,铁路近接隧道工程风险控制技术应从以下三个大的方面开展工作：,五、近接隧道风险控制,近接隧道施工考虑到地层变形及振动动力影响，结构安全面临较大风险,是一个复杂的系统工程，设计上应从以下五个方面开展工作：,五、近接隧道风险控制,客观因素：,环境敏感性,结构抗振性,埋深,地层条件,主观因素：,控爆方式,非爆方式,组合方式,机械配置,对地表沉降和振动动力影响进行控制，实现安全、投资、工期的平衡,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,五、近接隧道风险控制,隧道爆破与开挖对围岩稳定、邻近结构物的安全和环境影响等起到大的作用，隧道爆破常用的,控制爆破,方法有毫秒微差爆破、预裂爆破和光面爆破、静力爆破。包括合理地选择和确定单位用药量系数,值、最小抵抗线,W,、炮孔间距,和排距,b,，以及炮孔深度,L,等。,1,、开挖方式,最小抵抗线是控制爆破效果的关键,掏槽眼单段最大齐爆药量是光面爆破控制最大振速的关键,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,设计中提出控制爆破要求时，应包含单段最大齐爆药量和爆破振速的要求，并要求现场进行爆破试验确定爆破参数。隧道爆破往往会引起周围结构物振动影响，需依据,爆破安全规程,相关振速要求提出保护结构物的控制爆破范围或拆除结构物范围，做到经济可靠，对超出,爆破安全规程,保护标准或要求时，应慎重。,槽子头隧道出口下穿地表房屋案例。,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,爆破时的影响到底有多大？！,对光面爆破开挖轮廓线以内,3.8m,范围进行振动速度测量，发现,爆破引起的损伤范围是,0.20.5m,。由于目前国内外学者对地下工程爆破效果采用的研究方法多种多样，以及行业的不同，使得地下工程方面振动标准的提出具有很大的差异。对于隧道围岩，有以下隧道围岩爆破效果破坏依据：,Langefors,经过大量研究，给出了一些建议值，,如洞壁墙发生破坏时，振动速度的保守临界值为,25 cm/s,，,引起未衬砌隧道中洞壁周围岩石掉落的临界值是,30cm/s,，激发岩石出现新裂缝的临界值的振动速度是,60cm/s,。,Persson,认为坚硬、,完整的岩体开始破裂的振速为,70cm/s,，带节理的塑性岩石体产生初始破坏和再破坏的依据分别为,40cm/s,和,120cm/s,；,Singh,认为对高密度岩体造成破坏的振动速度应高于,63.5 cm/s,。, 日本在,2532m,间距的交叉隧道（荻津隧道）爆破施工中，使用的控制准则是：,V 60cm/s,正常作业；,60V90cm/s,，加强对振速的监测（一级警戒）；,90V120cm/s,，下令停工并加强其它监控量测，更换工法，强化支护，加固衬砌（三级警戒）。, 关于地下洞室的爆破振动安全，,我国水电部门主要是遵循以下准则：与围岩结合成整体的钢筋砼衬砌隧道，振动速度,V,（,50100cm/s,）；地下岩壁或基岩（中等岩体,),，振动速度,V,（,2550cm/s,），未衬砌的地下洞室和离壁式衬套结构，振动速度,V,10cm/s,。,爆破安全规程指出水工隧道、交通隧道、矿山巷道的安全允许振动速度分别为,715,，,1020,，,1530 (cm/s),。, 理论计算得出的值较大，,Forsyth,认为，质量低的岩石取,240cm/s,，而高质量取,127.5cm/s,。, 朱瑞赓等相关学者提出，振动速度不大于,30cm/s,时，洞室没有破坏，振动速度在,30cm/s60cm/s,时，围岩产生裂纹，振动速度处于,60cm/sl00cm/s,时，局部围岩发生崩塌，振动速度达到,100cm/s200cm/s,时，围岩产生大面积崩塌。,围岩和结构是可以承受一定的振动影响！现场爆破后一般毛洞是稳定的、紧挨掌子面的初支是安全的、初凝的二衬也无需额外的保护！,序号,开挖方式,开挖单价,进度指标,1,钻爆法,90100,元,/m,3,35220m/,月,2,控制爆破,120-130,元,/m,3,35220m/,月,3,非爆（静力爆破）,360,元,/m,3,施预最新指标约,300,元,膨胀力,3050Mpa,，施工简单，破碎时间长,4,非爆（液压冲击锤）,160-200,元,/m,3,不适合较完整，进度慢,5,非爆（铣挖法）,单臂掘进机,200,元,600,元,/m,3,施预最新指标约,350,元,人工成本要增加，机械开挖指标降低，机械化优势越来越明显,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,爆破对保护结构物的影响评价应客观、合理，对结构物的振动控制到合理范围即可，过度的控制爆破和非爆开挖措施会增加工程投资、延长工期，控制性工程需进行控爆、非爆不同方案的详细比较。,下穿机场地下停车楼段桩网基础超过,100,根，最小净岩柱,5m,。,岔区大跨暗挖段下穿高架桥桩基础超过,50,根，单桩设计荷载,1000,吨，,桩底与隧道最小净岩柱,12m,，下穿段最大暗洞开挖面积约,315m,2,开挖跨度,24m,。,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,龙洞堡机场隧道下穿龙洞堡机场建筑物,1,、开挖方式,五、近接隧道风险控制,龙洞堡机场隧道除下穿油管段采取非爆开挖，其余段采用控爆开挖，对爆破振速提出控制要求，隧道顺利安全实施。设计中敏感环境（下穿空管楼、发射塔等）如果拿不准，应发函要求地方提供要求，或发函请求确认，避免后面产生纠纷。,1,、开挖方式,五、近接隧道风险控制,贵阳枢纽东北环线五里坡左、右线隧道邻近在建贵广小高寨二号隧道、小高寨三号隧道，尤其在通过小高寨三号隧道段线间距较小，五里坡左线距贵广小高寨三号隧道左线线间距约为,28.5m,，五里坡右线距贵广小高寨三号隧道右线最小线间距约为,30m,。,措施：,通过小高寨三号隧道段为,硬质岩,段,，,五里坡左、右线隧道分上下左右四部分进行爆破，且先爆破开挖隧道断面内远离贵广隧道的围岩部分，,控制爆破数量按断面一半考虑,。通过,小高寨二号隧道段为,软质岩,段,，为减小对贵广隧道的影响，施工中,控制爆破规模,。,渝利铁路火风山隧道平面,微振控制爆破,下穿情况简表,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,渝利铁路火风山隧道（,9403m,140km/h,双线）为我国最长的浅埋穿越城市构筑物群的矿山法施工长大隧道，通过砂泥岩地层。共穿越,3,条铁路，,2,条高速，,3,处水库，,59,处地表建筑及,2,条轻轨线。邻近既有构筑物隧道爆破施工时应采用微振控制爆破技术，周边采用光面、预裂爆破，控制开挖轮廓和缓冲爆破强度。采用减振楔形掏槽形式和多段大间隔微差爆破，避免爆破应力波峰值叠加。建立防震孔带，沿既有线一侧轮廓线钻设不装药的空孔，建立应力波的隔振屏障。,进口既有洞门,出口既有洞门,成渝新红岩隧道平面,单臂掘进机非爆开挖,机械非爆掏槽,+,数码电子雷管控制爆破开挖,弱爆破开挖,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,成渝线新红岩隧道位于重庆市繁华的沙坪坝市区，地表房屋密集，进口浅埋段房屋多为多层砖房，洞身及出口段多为高层建筑。埋深小于,15m,，采用非爆破方法开挖（单臂掘进机开挖）；埋深在,1530m,之间，采用机械与控制爆破组合法开挖；埋深在,3050m,之间采用控爆方法开挖；埋深大于,50m,地段原则上采用弱爆破法开挖。,长洪岭隧道下穿江池镇平面图,地表房屋现状情况照片,超前导坑非爆成洞,小导洞周边钻孔,劈裂机破岩,五、近接隧道风险控制,1,、开挖方式,渝利铁路长洪岭隧道（,13299m,200km/h,双线）出口下穿重庆市丰都县江池镇，通过砂岩地层。地表建筑物为土坯民房，品质差，属于振动极敏感环境。按埋深采用了“周边钻孔取芯切割中心钻孔劈裂破岩” 非爆开挖、控爆开挖及全断面弱爆破开挖减振技术，避免了大面积拆迁，节约工程投资,4510,万元。,2,、支护与衬砌,五、近接隧道风险控制,隧道开挖造成地层损失，引起地层应力重分布，对既有结构物或围岩产生不利影响，甚至失稳或破坏。设计中应先开展平行、正交条件下的隧道围岩应力、结构变形及结构力学分析，相关科研和工点中已开展过大量分析，设计前应进行相关的调研。,工况,新建隧道下穿既有线隧道,0.21B,2.0B,3.2B,新建隧道上跨既有线隧道,无限制,0.72B,2.0B,根据二院相关院控科研研究结论：对既有隧道高速运营不产生影响的,位移,容许净距，新建隧道采用上跨的修建方式对既有隧道道床影响较小，线路选线自由度更高。既有衬砌结构上考虑可以按下表进行控制。,立交形式,围岩级别,弱影响的临界值,强影响的临界值,新建隧道下穿既有隧道,III,2.5B,1.0B,IV,2.5B,1.0B,V,3.0B,1.5B,新建隧道上跨既有隧道,III,2.0B,0.5B,IV,2.5B,1.0B,V,2.5B,1.0B,根据二院相关院控科研研究结论：,通过对立体交叉隧道在多种围岩级别、多种净距条件下时围岩压力和衬砌内力的数值计算与分析，,从,围岩应力变化,提出了立交铁路隧道影响分区标准，如下表所示。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,下穿机场地下停车楼段桩网基础超过,100,根，隧道拱顶最小净岩柱,5m,，通道边墙最近距离不足,2m,。,岔区大跨暗挖段下穿高架桥桩基础超过,50,根，单桩设计荷载,1000,吨，,桩底与隧道最小净岩柱,12m,，下穿段最大暗洞开挖面积约,315m,2,开挖跨度,24m,。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,龙洞堡机场隧道大范围下穿机场地下停车场桩网基础和高架桥桥基基础，地下三层的,8,组扶梯通道于桩网间转折爬升至地下一层，桩与隧洞结构极其复杂，净距非常小，桩与结构的安全问题极为突出，对桩、地层、结构的安全评价极为重要。,按洞室地基理论分析,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,以下穿地下停车场桩网结构分析表明：按洞室地基理论单柱冲切破坏临界混凝土或岩板厚度为,3.3m,厚,C15,砼板或,3.9m,厚灰岩、泥质灰岩夹白云岩岩板，如果桩底与隧顶混凝土厚度大于,3.3m,或岩板厚度大于,3.9m,时隧道结构无桩附加荷载，结构与围岩稳定、安全。但计算中未考虑岩层节理面等不利条件，围岩稳定与否是偏于不安全的，需进一步研究隧道结构在不利情况下的荷载。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,按人工洞室地基承载力计算作为隧道衬砌设计荷载参考值，完全考虑岩体破坏，由摩擦力和粘结力来承载，计算结果保守。由本计算可知：在扩大基础,3*3m,的情况下，岩板厚度为,10m,的最不利条件下结构承担竖向等效土柱约,40m,，双线偏压衬砌可以满足结构受力要求。,按人工洞室地基承载力,工况,岩板,厚度,覆土,单桩,荷载,计算,桩根数,隧道顶有效,土柱高度,备注,双线,m,m,T,根,m,1,10,15,800,2,41.7,基础扩大,3*3m,2,15,10,800,2,37.2,基础扩大,3*3m,3,20,5,800,2,20.1,基础扩大,3*3m,4,25,0,800,2,2.3,基础扩大,3*3m,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,地层结构模拟分析，隧道开挖后，隧道拱部均未出现拉应力，边墙压应力集中较明显，不同工况隧道开挖后，洞周位移均未超过,1mm,，隧道开挖造成的地层位移对上部结构的影响小，拱部围岩无塑性区，边墙至墙脚范围局部围岩进入塑性屈服状态。,按有限元数值模拟分析,三个层次的分析表明：单桩基底与隧底有一定岩柱时（,5m,左右），岩层稳定无附件荷载；如果受不利节理影响，产生滑移，隧道顶部荷载也未超高,V-II,衬砌的承载能力；地层三洞开挖岩层基本稳定。,设计采用与,V-II,复合衬砌支护参数即可！,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成都市致力路下穿隧道工程，作为连通青龙场片区至中心城区的通道，以,2,座小净距超浅埋大跨度暗挖隧道下穿运营铁路站场及动车所,14,股道。洞身通过,级粉质粘土、砂卵石地层，最大埋深约,6m,。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成都市致力路下穿隧道工程，,177m,暗挖隧道采用双层初期支护、拱部一次性打设,299,超长管幕（螺旋导向顶管钻,+,纵向错口对接工法）、分段水平旋喷加固管幕基础、双洞净岩柱加固，微台阶留核心土法施工，掌子面玻璃纤维锚杆加固的方案；结合数值模拟，确定沉降槽影响范围和双洞合理纵向施工间距，制定了既有线吊轨纵横梁加固法、监控量测等近接施工对策，以保证既有铁路安全运行。,郑西线阌乡隧道（,200km,双线）洞身位于砂质黄土，局部为松散粉砂层，土质松散，为松软土层，,K298+820,DK299+020,下穿连霍高速公路段，隧道距离路面约,10m,，采用双侧壁导坑法施工，锚网喷初期支护，设置全环工,25a,型钢钢架，纵向间距,0.5m,，拱部设,7,环,159,大管棚超前支护，每环搭接,5m,，环向间距,0.4m,。施工中严格控制地表沉降，地面观测桩范围为,DK298+740DK299+070,，施工期间过往车辆须限速慢行，保证施工及过往车辆安全。,郑西线阌乡隧道下穿连霍高速公路,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,新双碑隧道上跨拟建石梯沟隧道，隧道位于泥岩夹砂岩地层，托梁距离隧道顶部最小净距约,3m,，根据相关纪要新双碑隧道增设桩基托梁为石梯沟隧道下穿预留条件，托梁尺寸,1.5m,，按构造配筋设计。,新双碑隧道上跨石梯沟隧道平面示意及桩位布置图,加固既有线,下穿情况表,成渝铁路新中梁山左右线隧道,(,左线,4119m,，右线,4124m,，,250km/h,单线,),有,11,处与既有线小净距相交，仅净距,2.3m 11.6m,。上跨拟建线时施作竖井，立交段一次修建；下穿公路段施作超前管棚，夜间临时限行控爆开挖；上跨既有线非爆开挖，并加固既有线。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成渝铁路新中梁山左线隧道下穿襄渝二线双碑隧道，先施作上部襄渝二线双碑隧道，施作竖井后立交段先期施工。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,乌蒙山,梅花山立体交叉隧道提出了以框架结构形成立体交叉的合修方案和“上跨隧道先行施工与挖井法施工框架”的施工工序。,立交框架和隧道衬砌结构关系图,下穿,A,、,B,匝道,托换隧道范围内桩,成渝铁路新红岩隧道,(6699m,140km/h,双线,),进口下穿小龙坎广场,A,、,B,匝道，拱顶与匝道结构最小净距仅为,0.29m,。,A,、,B,匝道下穿段为箱型截面，箱型截面两侧下部加厚作为盖梁，并于既有小龙坎隧道两侧,3m,外设置桩基，隧道扩挖后，,A,、,B,匝道右侧,7,根桩基位于隧道内轮廓范围内，扩挖隧道拱顶距离匝道结构底部距离不到,1m,。,159,大管棚超前支护；采取护拱托换方案，护拱采用双层喷砼支护，喷砼内设,HW175,型钢钢架,+25,四肢格栅钢架，纵向间距,0.6m,，先施做桩间护拱，再施做桩基处护拱，采用,V,级,II,型加强衬砌。,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,双流机场隧道下穿立交桥,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成绵乐机场路隧道在三环路蓝天立交处分别与,3,座市政隧道交叉，且隧道正穿匝道桥桩基础。对于通信、电力等柔性管线，管线如不侵入隧道主体结构空间的则以架空、悬吊保护为主，如管线侵入隧道主体结构则需对其进行迁改。,植筋,布筋,托换完成,截桩,顶升,托换完成,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成绵乐客专双流机场隧道穿越砂卵石地层，实施桩基托换， 桩基托换的关键是荷载转换，目标位为变形控制。,成绵乐客专机场路隧道,DK166+417,处给水管道托架设计,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成绵乐客专机场路隧道,DK166+417,处给水管道托架设计,五、近接隧道风险控制,2,、支护与衬砌,成绵乐客专机场路隧道,DK166+417,处给水管道托架施工现场,铁路近接隧道工程风险控制技术设计体会：,1,、,近接隧道,施工是复杂的岩土工程，涉及安全、工期、投资和第三方，设计前重视对沿线管线、建筑物相关资料的收集工作，资料收集工作不应仅局限于规划部门提供的资料，还应沿线逐一调查，做到设计基础资料无缺漏；,2,、敏感条件下相关振速、沉降控制标准等，应注意发函请求提供或确认，避免设计责任。设计中爆破控制按相关规范要求开展设计，明确施工方案应经产权单位同意，工务、地方、居民或专家审查提出更高要求影响投资较大的，请业主单位发函编制相关概算文件。,3,、矿山法施工的近接隧道工程以发挥岩层自稳能力的设计理念，已减少隧道开挖扰动、及时支护为主，桩柱集中力荷载应进行分析，一般情况下桩底有,5m,以上岩柱可以在岩质地层考虑正穿。隧道拱顶埋深超过,5m,时下穿公路、机场滑行道时，附加荷载可以等效为均布荷载，且荷载值一般不超过,30kpa,。,4,、上跨既有隧道工程一般影响较小，上跨隧道施工时采取临时停运或利用天窗时间实施，对于同时新建的隧道立交隧道工程，净距较小时，根据净距大小可以考虑采取：上下层隧道框架一次合修；上层隧道先行施工，隧道底施作桩板结构预留下穿条件；从上层隧道施作竖井，先行施作下穿隧道影响段等措施。,5,、贵阳枢纽实施了双洞、三洞、五洞等复杂平行隧道，设计中需要注意各隧道施工先后的规定，制定合理的掌子面距离，控制好开挖引起的围岩变形时空效应，从工期、造价、围岩稳定等综合考虑，制定合理的设计措施。,6,、遇到相关近接隧道工程时，应多收集既有工程经验和研究成果，综合研究做透，可以使工程难度降低，风险可控。,中铁二院工程集团有限责任公司,2017.7,汇报完毕，谢谢各位领导、同事！,祝身体健康、工作愉快！,63,