延安市新区管理委员会 延安市 716000
摘要：本文讲述新建赣龙铁路隧道上穿既有赣龙线隧道，通过分析隧道近距离上穿既有铁路施工的过程和特点,讨论了围岩沉降变形和规律.同时,针对隧道近距离穿越施工技术难题,较系统探讨了近距离上穿既有隧道施工技术方案,分析了施工技术控制要领,为今后类似工程提供了借鉴。
关键词： 铁路隧道 上穿既有线
1工程概述
新天心山隧道上穿既有赣龙线天心山隧道，平面相交里程为DK256+305（对应既有线里程为K273+062），交角为10°22′，隧道内轨标高（538.071）较相交处既有赣龙线天心山隧道内轨标高（489.18）高48.891m，新天心山隧道隧底开挖标高到既有隧道衬砌完后拱顶净高差为41.021m。
老赣龙铁路天心山隧道是国家 I 级电化单线隧道,建筑界限均采用“隧限-2A”（净空高度满足665cm）既有天心山隧道影响段内为III级围岩，初期支护喷射混凝土5cm，二衬厚度厚25cm。
2施工技术方案
2.1 检查既有线影响段内衬砌质量
1、在新天心山隧道施工至DK256+205里程前组织对既有天心山隧道交叉点前后各100m的衬砌进行无损检测及既有线影响段衬砌的外观观察，查明既有线隧道衬砌厚度、背后空洞及开裂情况。查看有无明显开裂情况，对既有的裂缝等情况用红油漆进行标识及记录；
2、对既有天心山隧道交叉点前后各100m的进行每50m布置一组监控量测点，共计5组监测点，每组5个测点（顶部、两侧拱腰、两侧边墙），在施工前进行一次拱顶下沉及周边收敛的数据收集；
3、在无损检测、外观检测、监理量测周边收敛工作完毕后由第三方检测单位出具既有线施工衬砌质量的报告，确认无问题再进行新天心山隧道进口的掘进施工；
2.2 爆破振动速度的测试
隧道交叉点两侧100m范围内（DK256+205～405）爆破施工时，对既有线隧道的振动速度进行监测，在影响段施工前进行爆破振动速度的测试，经专家评审振动速度值以不超过5cm/s为宜，根据既有线隧道振动速度来确定新建隧道爆破的炮眼长度、炮眼数量、装药量、起爆间隔时间等各项参数，以达到微振爆破目的。
2.2.1 爆破振动监控测点布设
既有赣龙线天心山隧道与新建隧道临近的迎爆侧边墙的振动强度通常都大于背爆侧，振动监测点布置在迎爆侧边墙位置。既有隧道的监测点确定在迎爆侧边墙和拱脚下，该组监测点随着新建隧道掌子面掘进里程移动而移动，当新天心山隧道开挖到影响区域里程（DK256+205～405）时，在对应的既有天心山里程位置安放爆破振动仪。
2.2.2爆破振动监控测点埋设
主要的安装方式为在水平面上采用粘结剂将换能器固定在测试位置上，X方向对准爆心，粘结剂有三种： a) 生石膏粉 b) 灰浆 c) 502胶水，保证传感器与被测物之间的刚性粘结，在拱顶和侧壁安装时采用特殊的夹具用膨胀螺栓固定。
2.2.3数据整理与分析
现场监测数据是随着掌子面的开挖和装药量的大小而发生变化。在量测现场，准确测出爆破振动的最大振速。获得药量、速度、距离三者间的关系 ，及时反馈信息给甲方，调整爆破装药量，从而指导施工，确保既有线天心山隧道的安全。
经专家评审，本工程的爆破控制极限标准为：质点振速v < 5cm/s。
2.2.4爆破振动监测信息反馈
爆破振动可以及时的掌握爆破开挖对既有天心山衬砌的振动影响动态信息，及时反馈，以判断新天心山隧道施工开挖过程中的爆破对既有天心山隧道衬砌的支护结构的稳定性和安全度，并用来修正新天心山隧道爆破参数及指导施工、调整爆破措施。
2.3.5爆破振动仪器的安排
在我国，对爆破地震效应的观测已基本形成了自己的观测系统和手段。各种型号的仪器已经在现场运用。数据处理软件上也有了进步，将测试数据的精确分析提高到了更高的水平。本工程中应用2台L20型爆破测振仪。
2.4 监控量测及观测
新天心山隧道DK256+000～600围岩级别为Ⅱ级，根据《高速铁路隧道工施工技术指南》铁建设【2010】241号13.3.3必测项目检测断面的要求，Ⅲ级围岩断面间距为30～50m，附注上说明Ⅱ级围岩视具体情况确定间距，故参照Ⅲ级围岩最大值50m进行布置，在DK256+250～+350段监控量测布点加密，间距为20m一组进行监控量测。
2.5 全断面法施工
全断面开挖法是按照设计断面将隧道一次性开挖成型，再及时施作衬砌的方法。隧道一次性开挖完成，光面爆破。施作洞身初期支护，即初喷4cm厚混凝土，然后布设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。拱底宜一次性开挖至标高，避免第二次爆破扰动围岩稳定性；开挖完成后及时灌筑该段仰拱及填充砼。最后利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
2.7 上穿既有天心山隧道钻爆药量设计
1）爆破地点与人员和其他保护对象之间的安全允许距离，应按各种爆破有害效应(地震波、冲击波、个别飞散物等)分别核定，并取最大值。
2）爆破振动安全允许距离
根据《爆破安全规程》(GB6722-2011) 中表 13-1 爆破振动安全允许标准中规定交通隧道安全允许质点振动速度最小为为10～12 cm/s；根据设计图纸要求振动速度值以不超过5cm/s为宜.
爆破振动安全允许距离公式：
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式中：R—— 爆破振动安全允许距离，m；
Q——炸药量，瞬发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg；
V——保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s。
K, α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。
此段为Ⅱ级，岩性可以判断为坚硬岩石，故K取50～150，α取1.3～1.5。
根据3次爆破振动测试简报，测试距离分别为56m、55m、54m进行计算，探测质检最大振速为3.16cm/s、3.41cm/s、3.32cm/s，均小于本工程的爆破控制极限标准5cm/s，爆破设计中瞬发爆破最大装药量为1段掏槽眼炸药量最大，最大值为57kg，根据智能爆破测振仪软件中萨道夫斯基公式公式，利用（常规）最小二乘法进行k值和α值进行回归分析计算，回归结果为k=119.29，α=1.35，在《爆破安全规程》中的坚硬岩石的取值范围内。
本次计算安全距离采用k取值119.29，α取值1.35。根据爆破振动安全允许距离R（以新天心隧道隧底开挖标高到既有隧道衬砌完拱顶净空高差）采用41.021m（交叉点新天心山隧道掌子面中心到既有线拱顶距离），瞬发炸药量Q为57kg进行计算，故根据爆破振动安全允许距离，故延时爆破为最大单段药量在57kg以内为允许范围。
另根据新天心山隧道DK256+000～600段与既有天心山隧道安全允许距离R的不同，计算出炸药量Q的不同值及对应的建议循环进尺。根据计算，新天心山隧道DK256+000～600段范围内根据安全爆破振动值5cm/s进行计算，所有瞬间炸药量均大于爆破设计中的延时爆破为最大单段药量（57kg），故继续采用全断面开挖及爆破方法不会对既有天心山隧道的结构造成影响，但为了确保既有线隧道的结构安全，对交叉点里程前后各100m范围内减少循环进尺及装药量来进一步确保施工安全。
结束语：通过新建铁路上穿既有铁路线施工，通过爆破振动值来控制隧道开挖使用炸药数量，通过外观检查、监控量测、二衬无损检测来确保隧道上穿既有线施工安全。为以后新建铁路隧道上穿既有线隧道提供的很好的总结经验。