机械与爆破法下路基开挖对既有临近隧道的影响

作     者：王晓星 张昱辉 鲁彪 WANG Xiao-xing;ZHANG Yu-hui;LU Biao

作者机构：衢州市交通设计有限公司浙江衢州324000 浙江数智交院科技股份有限公司浙江杭州310030 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2022年第39卷第4期

页      面：101-107页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：隧道工程 既有临近隧道 数值分析 路基开挖 机械开挖 爆破震动 

摘      要：路基开挖过程中如何保证既有隧道的安全稳定是高速公路改扩建工程的棘手问题,一直以来制约着改扩建项目的快速发展。以杭金衢高速樊村隧道扩建工程为研究背景,通过数值模拟分别研究了采用机械法和爆破法开挖路基对既有临近隧道支护结构的影响。结果表明:机械法开挖路基对既有隧道衬砌结构的影响较小,在衬砌结构整体刚度效应下,衬砌结构内力主要集中在拱顶、拱肩位置,而变形主要集中在左拱肩位置,伴随着卸载效应的增加,在开挖结束时衬砌结构左拱肩位置最大变形量会达到4.0 mm,而拱顶会承受最大内力,拱顶最大弯矩会达到34.3 kN·m;与之对应,在爆破开挖最不利工况下,既有隧道迎爆侧侧墙位置所受爆炸冲击波能量最大,该位置衬砌结构质点瞬时速度最大,在衬砌结构完整的情况下最大瞬时速度可以达到11.2 cm/s,虽未超过规范要求,但当衬砌结构存在裂缝时仍存在破坏的可能性,在施工过程中应多加注意监测迎爆侧侧墙稳定性;在土体开挖范围内,爆破施工振动效应对隧道衬砌结构的影响大于机械开挖的影响,但机械开挖进度较慢,尤其遇到坚硬岩石的时候很有可能会延误工期,因此有必要在机械开挖工法中穿插爆破开挖工法以提高施工进度。