大纵坡小曲线半径盾构隧道下穿对铁路变形的影响研究

发布时间：2020-09-21 20:03

　　随着我国城市化进程的加快,越来越多的人在城市定居,交通出行问题成为阻碍城市发展的热点问题。而地铁作为交通工具一种,具有运输量大、方便、快捷等优点,备受到城市轨道交通规划者关注。随着地铁规划和建设,线路规划和盾构环境越来越复杂,其下穿建筑物、铁路和桥梁工程项目日益增多,为盾构隧道施工提出了较高要求。本文以郑州某地铁出入段线大纵坡小曲径盾构隧道下穿不同路基形式的铁路为工程背景,采用数值模拟、现场监测和理论计算相结合的方式,研究了大纵坡小曲径盾构隧道下穿铁路施工引起的轨道、路基和土体位移变化规律等。具体研究内容如下:(1)土体、路基和轨道位移影响因素及控制值标准。分析大纵坡小曲径盾构隧道下穿不同路基形式铁路引起的土体、路基和轨道位移影响因素,结合相关规范或规定提出土体、路基和轨道位移的控制值标准,为数值模拟分析与现场监测结果评价提供依据。(2)土体、路基和轨道位移的控制措施。采用迈达斯(GTS)对大纵坡小曲径盾构隧道下穿铁路施工进行模拟分析,提出控制大纵坡小曲径盾构隧道迎坡推力和转向需求超挖,可有效降低土体、路基和轨道位移,需加强对穿越桩基础和箱涵部分的监测。(3)土体、路基和轨道位移的变化趋势。数值模拟和现场监测结果表明,大纵坡盾构隧道左线和右线施工引起地表和轨道沉降槽呈非对称“W”型,地表和轨道沉降均随距盾构隧道中心线距离的增大而减小。相比于未加固土体,常规加固可以降低土体竖向位移量幅度约为30%,而加强加固降幅多达50%。与普通盾构隧道相比,大纵坡小曲径盾构隧道施工过程中引起土体、路基和轨道位移量大30%左右。土体固结作用引起的先施工隧道平均比后施工隧道大10%~30%。(4)土体、路基和轨道位移之间的相互关系。数值模拟和现场监测表明,土体荷载分布不同是盾构隧道下穿产生的土体和轨道位移差异的主要因素,土体荷载分布主要受路基形式影响。轨道刚度对地表沉降具有缓冲和扩散作用,轨道沉降影响范围平均比地表横向沉降影响范围宽25%。盾构隧道曲线对箱涵倾斜具有加剧作用,箱涵上部轨道沉降主要受箱涵倾斜的影响。
【学位单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U455.43;U216.3
【部分图文】：

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外研究现状隧道施工过程中不可避免引起地层应力损失，导致土体结构破坏，引威胁周边建筑物或构筑物的使用安全。国内外相关学者分别从：理论模型试验和现场监测的方法对盾构隧道下穿施工过程中引起的路基沉移变化等进行了一系列研究。公式公式法假设隧道开挖使土体产生的沉降曲线符合槽形曲线，并且槽形通过对隧道开挖的现场实测数据进行确定。通过对大量隧道开挖引起1969 年 Peck 提出了不考虑排水条件下，假设开挖引起地表沉降槽体相等，并且整个隧道开挖长度范围内地层损失是均匀的分布，横向沉布曲线，同时关于隧道中心线对称，此即著名 Peck 公式[1]，关于横向 1-1~1-5 所示，隧道开挖产生的地表沉降槽示意图如图 1 所示。

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移变化进行研究，揭示大纵坡小曲径盾构隧道下穿施工对铁路变形的影文主要研究内容如下：1）分析大纵坡小曲径盾构隧道施工引起地表、轨道和路基位移主要影响标准。2）分析不同加固条件下，大纵坡小曲径盾构隧道下穿施工引起土体和轨并分析普通直线盾构隧道下穿与大纵坡小曲径盾构隧道下穿引起的土体和。3）研究路基形式对大纵坡小曲径盾构隧道下穿施工引起铁路轨道位移与响。4）研究不同路基形式下铁路轨道沉降与地表沉降之间的相互关系。5）研究大纵坡小曲径盾构隧道下穿铁路施工引起轨道和地表位移的变化要技术路线

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河南工业大学硕士学位论文第二章隧道工程概况和铁路变形因素分析2.1 工程概况.1.1 轨道交通 4 号线概况郑州市轨道交通 4 号线工程起于惠济区的安顺路站，止于管城区河西北路站，全9.372km，共设置车站 27 座，其中换乘站 12 座。最长盾构区间约为 2.29km，最短区间约为 0.77km。主要与轨道交通 1 号线和 5 号线相连，用于连接北部片区、郑东和南部片区的南北向骨干道。其走向示意图如图 3 所示：

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