轨道交通斜穿既有铁路对路基沉降影响分析

杨守峰

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300000)

轨道交通作为现阶段国家发展交通的一重大交通手段，建设规模的不断扩大[1]。新建隧道与既有铁路的相互交叉影响越来越多[2]。新建隧道下穿既有铁路必然会引起上面铁路路基和轨道产生变形[3]。重庆轨道交通四号线一期工程民安大道站—重庆北站路段的开挖过程中，由于开挖扰动、地层损失和固结沉降等因素会引起施工隧道上方的岩土体沉降，可能导致上方既有线路沪蓉铁路路基发生移动或变形，从而导致路基上方轨道变形，影响铁路正常运营。基于此，本文通过理论分析，数值模拟相结合的方法研究轨道交通暗挖施工下穿既有铁路对铁路路基沉降变形规律影响，以便科学指导施工。

1 工程概述

通过对重庆轨道交通4号线民安大道—重庆北站暗挖区间下穿沪蓉铁路路基施工的安全性影响，其平面图如图1所示。

图1 兰渝铁路与轨道交通四号线

2 模型建立

综合重庆市轨道交通四号线民安大道站—重庆北站路站初步设计参数、地质资料及TB 10003-2016《铁路隧道设计规范》中围岩的物理力学参数，模型所取土层深度范围内的岩土层计算参数选取如表1所示，结构计算参数如表2所示。

岩土体的模拟选用三维六面体实体单元，整个数值模拟模型共划分188 669个实体单元，183 470个节点(图2)。

表1 岩土层计算参数

表2 结构计算参数

图2 隧道数值模拟模型

3 路基影响分析

重庆市轨道交通4号线民安大道站—重庆北站路站暗挖区间56个代表循环施工情况下沪蓉铁路路基处沉降变化值(图3)。

图3 交叉点处沉降随开挖变化

由图3可以看出：随着轨道交通的逐步开挖，暗挖区间与沪蓉铁路路基上行、下行线交叉处的路基沉降逐渐增大，待暗挖区间二次衬砌结构变形稳定后，交叉点一处的路基沉降最大值为1.10 mm；交叉点二处的路基沉降最大值为1.08 mm；交叉点三处的路基沉降最大值为1.11 mm；交叉点四处的路基沉降最大值为1.07 mm。交叉点处沉降趋势较为一致，在距离越近，其沉降越明显，说明在斜穿过程中对既有铁路造成一定地影响。

沪蓉铁路下行线和上行线路基纵向沉降图(图4)。

由图4可以看出，暗挖区间二次衬砌施工完毕后，沉降的纵向分布近似为正态分布曲线。路基沉降影响范围约为-40～40 m之间。沪蓉铁路下行线路基沉降最大值为1.1 mm，10 m最大差异沉降为0.36 mm；上行线路基沉降最大值为1.08 mm，10 m最大差异沉降为0.3 mm；满足《铁路线路维修规程》(2006)中关于轨道静态几何尺寸容许偏差管理值规定以及重庆市轨道交通4号线民安大道站—重庆北站路站区间下穿沪蓉铁路段变形控制标准。

4 结论

重庆市轨道交通四号线在下穿既有铁路施工中对既有铁路隧道路基沉降有影响，特别是在交叉部分影响较大；重庆市轨道交通4号线民安大道站—重庆北站路站暗挖区间对下穿段沪蓉铁路路基最大沉降值为1.1 mm；暗挖区间与沪蓉铁路路基上行、下行线交叉处的路基沉降逐渐增大，待暗挖区间二次衬砌结构变形稳定后，四个交叉点处的路基沉降最大值为1.10 mm，最小值为1.07 mm；沪蓉铁路下行线路基沉降最大值为1.1 mm，10 m最大差异沉降为0.36 mm；上行线路基沉降最大值为1.08 mm，10 m最大差异沉降为0.3 mm。

图4 铁路纵向沉降

[1] 周平,王志杰,张家瑞,等.高速铁路新型路基材料的动响应减振研究[J].振动与冲击,2017,36(13):230-237.

[2] 娄国充. 铁路隧道下穿既有路基沉降规律及控制标准研究[D].北京: 北京交通大学,2012.

[3] 罗浩威. 地铁隧道下穿既有铁路对线路结构的影响研究[D].兰州：兰州交通大学,2013.