段锐
云南省公路局道桥技术工程公司
摘要：文章通过案例分析的方式，对小间距平行隧道施工加固措施进行分析，并探究不同加固方式受加固范围的影响，从而确定合理的加固范围以及影响加固的因素，以便为小间距平行隧道加固施工提供参考，保障加固措施的作用充分发挥。
关键词：小间距平行隧道；施工加固措施；影响因素
在城市建设中，道路工程、管线工程、给排水工程都会对隧道施工造成影响，尤其是对隧道施工安全造成的影响十分突出，但目前针对隧道施工安全问题的研究大多集中在先行隧道加固方案的敏感性或后行隧道注浆压力、埋深等方面上，对小间距平行隧道施工加固措施和影响因素的分析较少，所以在施工中无法提供有现实意义的指导。为此，文章结合案例对此问题进行了具体分析。
一、工程概况简述
某市进行地铁修建，修建路段先行隧道与后行隧道的长分别为1012.3米、943.8米，其中盾构外径为6.34米，隧道的最小曲线半径为300米，衬砌管片的材料为C50钢筋混凝土；在该隧道区间中小间距路段的长度为244米，最小间距达到了2.48米；隧道之间的净距在2.48米至2.8米范围内，长度为94.8米，具体示意图如图1所示[1]。施工中地层有不同土质组成，具体的有粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土。
图1
受土质以及地下水文环境的影响，需要在先行隧道外侧地层利用注浆管进行加固，降低后行隧道对其造成的影响，其中注浆管委钢花管，规格分别为：3m的Φ42共5跟、1.5m的Φ42共1根。再通过对先行隧道裂缝、应变、位移等参数的监测，反复测试加固方法与加固范围，最后确定再使用台车支护对先行线隧道进行加固，隧道的各项参数都处于规范标准内[2]。所以，通过这一过程，利用ABAQUS非线性有限元软件进行模拟分析，了解在不同加固方式下、不同加固范围以及不同地层对加固效果的影响。
二、不同加固措施对先行隧道变形的影响
文章以加固、未加固进行对比分析，了解加固情况对隧道变形的影响，其中加固分为两种情况：注浆加固、注浆加固与台车加固结合。
一是，先行隧道的位移情况：在确定监测点后，采用不同的加固方式观察在进行后行隧道开挖过程中先行隧道的变化，发现两种加固方式的效果并未存在较大的差异，与实际掌握的变形规律基本一致。后行隧道开挖过程中，盾构机的操作一直影响着先行隧道的位移，而在水平与竖直两个方向上都有影响，随着操作的推进逐渐增加。因此，在此次施工中先行隧道受到的是侧向加载效应，后行隧道的施工会将先行隧道推向与其相背离的方向。而与未进行加固时先行隧道的位移情况进行对比，在后行隧道挖至35米左右时，是先行隧道位移稳定临界点，位置值持续处于最大值状态；但盾构直径小于5以内时，位移值较大；反之则减小。所以，在选择注浆加固与台车加固相结合的方式，台车加固刚度大的特点会导致先行隧道与后行隧道之间的距离越来越远，并且这种影响逐步稳定，因此，在使用台车加固方式时盾构直径最好控制在5以上[3]。
而在进行注浆加固过程中，通过监测得出水平方面的位移从9毫米下降至6毫米；竖直方向上的位移则从15.5毫米下降到了7毫米，缩小距离超过了一半。使用注浆加固与台车加固相结合的加固方式时，水平与竖直方向上的位移值都有所下降，而且竖直方向上的位移同样缩小近50%，从而也可以看出，加固方式对位移有一定的影响，其中竖直方向的影响受注浆加固的作用较大，水平方向的影响受台车加固的作用较大。
二是，加固范围对隧道变形的影响：此案例中加固形式为非对称，左右两侧加固的范围不同，其中左侧加固范围有五种情况，分别为：1米、3米、4米、5米、6米，每种情况下位移变化都不同。例如，当加固范围处于1米时，其水平位移与未加固情况的水平位移仅相差1.5毫米，而竖直方向上的位移与未加固情况的竖直位移相差4毫米；但当加固范围扩大到5米以及6米后，位移情况的变化则相对明显。因此，总结出以下规律，但加固范围每扩大1米后，水平方向的位移会降低0.2毫米、竖直方向的位移会下降0.4毫米，由此可以看出，加固范围的扩大会致使隧道变形缩小，但当加固范围处于5米的状态时，位移的变化以逐渐趋于了稳定状态，能够满足施工对安全性的要求[4]。因此，在加固过程中结合加固范围与加固方式对隧道变形的影响，再从施工可行性、施工难度、安全性等要素上进行综合分析，加固范围处于1米至0.8D（盾构直径）的范围内，加固效果最好，隧道变形处于安全标准范围内。
除此之外，土层条件对隧道变形也会造成影响。例如，在此工程施工中，盾构施工部位的土层主要有粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土等构成，具体施工中影响到的是粉砂以及粉土层。通过实际施工发现，土层的软硬程度是影响隧道变形的关键因素，取不同的弹性模量进行分析，弹性模量与隧道变形是反比例关系，弹性模量大隧道变形值反而小，所以软土地基是影响隧道稳定性与施工安全性的重要因素，所以加固施工也要考虑到地层条件的影响。另外，隧道净间距以及盾构顶推力也会对隧道加固效果造成影响，所以在进行小间距隧道施工前要做好充分的测试，确定各项参数的安全值，从而提升施工的安全系数，并保障加固施工的效果充分体现。
由上述影响小间距平行隧道加固施工效果的要素来看，根据小间距平行隧道的构造特点，在后行隧道开挖过程中如果不对先行隧道进行加固，会导致先行隧道出现侧向加载效应，影响工程的稳定与安全。但加固过程中，加固效果受多种要素的影响，其中受加固方式的影响，当选择注浆加固时对隧道竖直方向造成的位移较大，而台车加固加剧了隧道的侧向效应，而加固方式对隧道位移的影响受加固范围的影响，所以建议在加固过程中范围控制在1米至0.8D（盾构直径）的范围内；而且土层弹性模量大的加固效果要优于土层弹性模量小的加固效果。
结束语：
综上所述，在进行小间距平行隧道加固施工过程中，要考虑多种因素对施工效果造成的影响，如加固方式、加固范围、土层条件，确定每一项因素的最佳参数范围，然后结合实际施工情况展开加固施工才能取得良好的加固效果，发挥加固的作用。为此，文章对小间距平行隧道加固施工中影响加固效果的要素进行了分析，明确了各项要素与加固效果之间的关系，希望能够为施工人员提供参考，同时也希望施工人员能够在施工中不断总结经验，掌握更多影响加固效果的因素，从而合理控制加固施工，充分发挥加固的作用与效益。
参考文献：
[1]涂川,张建新.天津软土地区小间距平行隧道盾构施工对地层沉降的影响[J].天津城建大学学报,2015,25(6):400-403,411.
[2]卜宗举.新建隧道对拟建平行隧道地层变形影响系数的确定[J].北京交通大学学报,2016,23(2):107-113.
[3]吕绍文.非关联流动法则对双线平行隧道上限解的影响分析[J].公路工程,2014,22(3):260-263,303.
[4]张建新,涂川,李岩.小间距平行隧道施工加固措施和影响因素分析[J].建筑技术,2017,30(3):259-262.
论文作者:段锐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
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