暗挖隧道下穿既有铁路的变形控制技术研究

发布时间：2020-09-08 09:38

　　随着铁路技术和地下空间技术的不断发展、革新,铁路采用隧道形式下穿既有线路的工程已经极为普遍,尤其是新建隧道小角度斜交下穿既有高铁工程,难度大、技术复杂。而且,隧道施工引起的工后沉降是既有线路出现差异沉降的主要原因,因此,研究隧道斜交下穿既有线的沉降规律,并提出沉降控制标准和控制措施具有十分重要的现实意义和实用价值。依托实际工程,从隧道下穿施工引起地表变形的机理、特点出发,研究暗挖隧道斜交下穿既有铁路的变形控制。具体研究内容如下:(1)以宁芜铁路隧道斜交下穿京沪高铁为工程背景,采用有限元数值模拟隧道施工,研究暗挖隧道斜交下穿既有铁路轨道在纵横断面上的沉降变形规律。隧道下穿施工引起轨道的差异沉降,造成轨道的高低不平顺和水平不平顺。提出轨道纵断面沉降曲线为左右平移关系,轨道沉降曲线的最大沉降值点和反弯点是沉降的关键控制点。(2)在分析隧道斜交下穿既有轨道的沉降规律的基础上,提出铁路的沉降控制指标。结合铁路设计规范与维修准则的相关规定,基于平顺性要求,提出不同等级铁路、不同地层条件和不同斜交下穿角度下的沉降控制基准,并在标准中设施工预警值和预警值,便于动态监控施工,做到预防为主。(3)依托工程,分别采用有限元数值模拟两台阶法、两台阶临时仰拱法、三台阶法、三台阶临时仰拱法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法7种典型工法的施工工序,结合地表沉降量、拱顶下沉量、底部隆起和洞边收敛的情况,以及工期要求,推荐采用三台阶临时仰拱法。并从隧道支护角度和铁路地基轨道加固方面提出了一些在隧道下穿施工中常用的沉降控制措施。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U455.4
【部分图文】：

铁路网规划

穿施工时既有专线的沉降规律，提出既有专线的沉降控制标准，和施工过程中，隧道和铁路的建议措施尤为必要。要实现穿越工程中对高速铁路路基的沉降控制，首先应当从新建隧道施工影响地层变形的特点和机理出发进行分析。本文以宁芜铁路隧道下穿京沪铁路为工程背景，运用 ANSYS 有限元数值模拟隧道施工过程，研究隧道斜交施工下穿后，京沪铁路的差异沉降规律。在沉降规律的基础上，结合高速铁路设计规范和线路修理规则，提出铁路斜交下穿的沉降基准，以及从隧道施工工法和铁路两方面提出应对沉降的措施。对类似工程下的高速铁路和隧道的建设具有重要的工程实践与指导意义。

直墙,隧道,隧道埋置深度

图 1-3 直墙隧道计算得出最大的沉降斜率，得出最小曲率半径在沉降量为 )处，可以表示为将地表沉降槽曲线近似假定为地层强度、隧道尺寸及埋置深w 等人根据不同地区地铁隧道法影响的地表沉降规律，发而与隧道埋置深度密切相关f ′ 1'2maxS = e × i ×fminR xmaxS2maxminiSR=

断面形式,隧道,下穿

隧道设置双侧救援通道，救援通道宽度不低于 1.5 m，高位 2.2 m，其外侧距线路中线不得低于 2.3 m。下穿段岩体破碎，岩性较弱，由于地处雨水丰沛区，岩层分化严重，隧道衬砌支护采用Ⅴ级加强型。下穿段埋深 16.07 米，宁芜铁路以平面夹角 39°下穿京沪，下穿段全断面钢架采用Ⅰ22a 型钢，间距为 1 榀/0.6 m，一次衬砌采用 C35 格栅钢架混凝土，钢格栅间距为 0.6 m；本段洞身拱顶 150°范围内设三环长 50 m 的 A108 管棚做超前支护，两侧影响段管棚长为 30 m，环向间距为 30 cm，外插角约 0~2°；管棚与长为 3.5 m 的 A42 超前小导管交叉布置，小导管环向间距为 0.3 m，外插角约10°~15°，纵向的搭接长度不少于 1 m。接触网中间吊柱、转换柱、接触网侧壁下锚及开关洞侧壁处位于素混凝土地段时采取钢筋网片和三肢格栅进行加强。隧道断面形式见图 2-1。

【参考文献】