关键词：隧道下穿；既有铁路；铁路车站；车站加固
引言
现阶段道路工程建设中,隧道下穿施工应用较为广泛,并且下穿既有铁路时,需要在保障施工安全的基础上,确保铁路的运营保持稳定和安全。在具体施工中,其地层的移动会导致地表出现沉降,并且地层相似结构也极有可能出现变位现象。而针对铁路而言,如若其路基产生沉降,其铁路轨枕的支撑面也会呈现出不同程度的下降,进而对铁路的稳定性产生影响。所以,对新建隧道下穿施工对既有铁路产生的影响进行深入研究,具有长远发展意义。
1控制隧道施工技术的重要意义
在现阶段的隧道施工发展过程中，由于其施工技术工序烦琐并且容易发生事故，所以，需要对铁路隧道下穿既有高速公路隧道提出施工规范，可以对施工技术起到约束作用，在一定程度上保证了施工安全。不过，在施工的同时还要保障既有隧道可以正常使用。因此，可以借鉴外国的先进技术，选取最佳的施工方案，严格控制技术规范，工程还应遵守从实际出发的原则，只有这样才能保证隧道安全运营、减少施工对隧道的影响。
2新建隧道下穿既有铁路车站加固技术
2.1做好准确的计算
首先，结构力学法，即荷载-结构方法。基于普氏拱模型，将岩体变形松弛产生的松动压力施加在支护结构上，对结构进行力学分析，但对于交叉结构形成异形开挖或加载，由于难以获取荷载传递到结构的准确值，难以开展精准评价。其次，岩石力学法。通过应力释放形成的形变压力施加到结构上获取结构内力与变形，能准确获取异形开挖或加载后地质体与结构体相互作用后结构内力的变化，但无法获取浅部硬岩地层的松动压力，用于评价二衬结构安全系数时存在明显不足。为克服两者不足，建立结构力学法与岩石力学法联合评价体系。先采用结构力学法分析计算衬砌结构内力，再采用岩石力学法获取新建工程造成的既有结构内力增量，将其与设计结构内力叠加后，计算荷载叠加后的结构安全系数，评价结构安全稳定性。
2.2进行模型构建
针对该模型的构建,可以采用MIDASGTS软件进行二维模拟,然后结合工程具体情况,考虑到实际设计需求、开挖影响范围,进行工程模型的构建。与此同时,其模型的尺寸需要控制为57×34m,而既有铁路,需要固定在模型的上部,而模型的两侧,则需采取法向变形进行约束,模型的地表,则可以结合实际情况进行自由边的控制。而针对工程所开展的施工模拟,可以结合工程具体情况,采用深孔注浆的六种半径的施工过程进行模拟,而针对受力分析的开展,则需结合实际情况采用地层结构模型。在具体模型仿真模拟过程中,对六种不同注浆半径施工进行模拟,并研究分析施工过程不同半径所取得的加固效果,最后得出加固效果最佳的注浆半径。通过此方式的应用,可以避免因其注浆半径的不合理,造成严重的施工浪费,并增大施工安全隐患。
2.3钻孔注浆施工难点及解决措施
为保证工程质量安全采用注浆加固的技术措施。钻孔注浆施工难点包括：第一，钻孔注浆容易对轨道道砟及钢轨造成污染；第二，钻机在轨间施工，接触钢轨容易造成短路；第三，钻钻孔吹出粉尘会污染周边环境。在具体施工中相关工作人员应该注意以下事项：首先，在轨道面施工前铺设锚布和彩条布，将轨道道砟遮盖，防止钻孔排渣及注浆用水泥浆污染道砟及钢轨；其次，钻机就位前用绝缘方木对钻机和钢轨进行隔离，防止钻机和钢轨直接接触；另外，钻孔粉尘会污染环境，因此，钻孔时动力风中增加适量的水雾进行降尘。
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2.4爆破施工安全控制
在爆破施工过程中要结合运用安全控制技术，这样可以有效保证隧道爆破过程中的安全性，爆破时隧道的振动频率和破损情况是衡量爆破数据的参考。为了提升隧道爆破的安全性，要严格控制铁路隧道既有高速公路爆破的振动速度，可以根据场地实际情况选择爆破程度、炸药量等，将振动速度控制在4cm/s以下。或者参考隧道的地质环境来选择爆破模式，通过控制炸药量来控制爆破范围。为了保证既有高速公路隧道与紧邻隧道可以正常施工，选取分层分段微差松动的爆破模式，模式具有等距离炮孔、钻孔装药的特点，爆破模式受炸药量、装药情况、隧道地质环境的影响，所以要选取合理的爆破模式。挖掘隧道的其余部分可以借助机械设备，并且隧道爆破的范围和振动频率不可以影响到高速公路车道正常运行以及紧邻隧道的挖掘工作，隧道施工注重整体工序和环节细节，可以根据已知的数据来确定单段隧道爆破的炸药量，并且开挖范围可以是距离边缘车道5～12m。对既有高速公路进行安全检测时，需要检测以下4项内容：第一，爆破时的振动频率；第二，衬砌表面局部变形；第三，路基沉降程度；第四，道路结构相对变形。以上测量数据作为参考，来确定衬砌力学行为和底层的稳定性规律。同时为了提高施工安全性，合理且仔细地设置监测点，从而得到控制测量的基准线、基准面。
2.5构建安全管理与风险预警模型
一般来说,所构建的风险预警模型必须要符合工程的实际状况。也就是说,在构建模型时,必须要充分地结合已监测到的各类信息。同时,还要合理地运用数据采集层、数据库层和数据访问层,这三层不同的系统结构。数据采集层就是将所获取的所有信息经过整合之后,最终录入数据库当中。而数据库就是将之前录入的所有信息进行分类储存,之后利用信息化、科技化技术对已获取的信息进行分析与合并,并最终实现对风险进行预警的效果。数据访问层就是将处理过后的数据信息,以可视化的形式展现在管理人员面前。之后,再利用GIS技术直接提取出各类报警信息,从而为后续的安全处理工作提供条件和便利。
2.6科学分析当前作业环境，确定在注浆范围
针对隧道下穿施工的开展,势必对既有铁路造成一定的影响,其地层的移动使得铁路路基出现不同程度的沉降,进而对铁路的正常运行会产生严重的影响。而通过上述模拟仿真施工的开展,其结果表明,将注浆加固应用于隧道下穿施工过程中,可以在保障施工安全的同时,实现对地表沉降效果的有效控制,并且地面、隧道拱顶的沉降值,会随着注浆半径的增大而不断降低。而在现阶段隧道工程建设过程中,地表沉降的标准范围为小于30mm,而隧道拱顶沉降标准范围则是隧道预留变形量的一半。所以,在工程建设过程中,要想实现对施工安全保障,并对铁路的运营提供安全保障,需要注重将地表的最大沉降值控制在10mm之内,而隧道拱顶沉降值则控制在25mm之内。与此同时,需要明确,虽然注浆半径越大所起到的控制地面和隧道拱顶沉降效果越好,但是随着注浆压力的提升,势必会导致铁路原有地层被破坏,进而对地层加固效果产生严重的影响,并且注浆半径的增大会提高工程造价成本,所以需要结合具体情况,选择合适的注浆半径。
结语
目前,在我国铁路隧道的施工过程中,仍然存在着或轻或重的安全风险问题。因此,构建铁路隧道的安全管理和风险预警机制是一项十分有必要工作。但是,如果想要使工程长期处于安全、稳定的状态,那么便要求相关安全管理人员努力提高自身素质和技术水平,并从以往的工作中寻求经验。从而实现增强风险预警技术应用效果的目的,进一步提高工程整体的质量和安全,并为推动我国铁路隧道行业的发展提供强大的助力。
参考文献
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论文作者:裴贺
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第16期
论文发表时间:2020/1/2
标签：隧道论文; 铁路论文; 结构论文; 注浆论文; 模型论文; 半径论文; 钻孔论文; 《科学与技术》2019年第16期论文;