地铁区间隧道下穿铁路分析

白文举

摘 要：通过对城市地铁区间隧道下穿铁路设计，利用数值模拟手段对盾构施工引起的上部铁路路基位移变形进行预判，根据预判值调整及优化设计，并针对盾构施工提出合理的施工措施和建议。

关键词：地铁；区间隧道；铁路路基

中图分类号：U231 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0071-02

Abstract： Through the design of the underpass railway in urban subway tunnel， the displacement and deformation of the upper railway roadbed caused by shield tunneling are forecast by numerical simulation method， and the adjustment and optimization design are carried out according to the preset value. Thus， the paper puts forward reasonable construction measures and suggestions for shield construction.

Keywords： subway； interval tunnel； railway subgrade

隨着地铁建设的快速发展，不可避免地和城市建筑物、桥梁、河道、市政综合管廊、铁路等出现近距离交叉建设的情况，在这种情况下，如何保障既有结构的安全运营，又保证新建结构的顺利实施是需要研究的重要课题。本文对地铁盾构隧道下穿国铁客运专线这一工程实例，通过有限元分析计算，预判盾构隧道施工的影响。

1 项目概况

1.1 工程概况

地铁区间隧道下穿高速铁路客运专线，下穿范围内铁路基础为选喷桩和直径400mm的预应力管桩，区间下穿部分盾构隧道与铁路桩基最小距离约4m。地铁盾构隧道采用直径6m预制管片，管片厚度300mm，区间左、右线线间距为13m。

1.2 地质概况

场地范围内①1杂填土层、①2粘土层、①3淤泥质粘土层、②1粘土层、②2淤泥层、②2淤泥质粘土层、③2粉质粘土层、⑤1粉质粘土层、⑤3粉质粘土层、⑥1粉质粘土、⑥2粉质粘土。地下潜水位埋深在地表以下0.5～1.0m；承压水含水层主要为浅部第⑤3粘质粉土微承压含水层。隧道拱顶主要位于②2淤泥质粘土层、③2粉质粘土层、⑤1粘土层；隧道拱底主要位于④2粉质粘土层、⑤1粘土层、⑤2粉质粘土层。

2 计算模型

本次采用FLAC 3D有限元分析程序进行计算，土的本构模型采用弹塑性的摩尔库伦模型，根据实际工况进行三维建模，对盾构区间在铁路下方开挖掘进全过程进行模拟。

3 计算结果分析

盾构隧道通过铁路下方的过程，在软件中模拟为以下五个工况：

工况一：土体的初始应力状态；工况二：右线隧道通过铁路下方；工况三：右线隧道贯通；工况四：左线隧道通过铁路下方；工况五：双线隧道贯通。

3.1 有限元计算结果

工况二：右线隧道掘进至铁路正下方时隧道正上方路基沉降最大为1.92mm（如图1）。

工况三：右线隧道继续掘进，铁路路基的沉降也随之增大，沉降最大值出现在隧道右线的正上方，增大至3.35mm（如图2）。

工况四：右线贯通后，左线继续掘进时最大沉降值为3.56mm，且沉降最大值由原先的右线隧道正上方向左偏移（如图3）。

工况五：隧道双线贯通时，最大沉降值为5.45mm，且沉降最大值由原先的右线隧道正上方向左偏移，出现在隧道左右线中间上方（如图4）。

3.2 影响分析

在隧道开挖过程中，对隧道开挖过程进行实时监测。在左、右线隧道及两隧道中间布置监测点，各监测点沉降变形如图5。

随着隧道的开挖时，先开挖右线隧道，右线上方铁路路基沉降最大，沉降变化趋势亦是最大；左线开挖时左线上方铁路路基沉降变化趋势最大，最大沉降量发生在左线和右线中间的上方测点。

右线隧道贯通时，铁路最大沉降发生在其隧道正上方，约为-3.3mm，监测点间距为4400mm，沉降差为0.7mm，相对差异沉降为0.00016；当双线贯通时最大沉降发生在8号点，最大沉降值为-5.44mm，监测点间距为4400mm，最大沉降差为0.8mm，相对差异沉降为0.00018。

4 结束语

（1）区间隧道采用盾构法施工，下穿高速铁路，经计算分析，盾构隧道施工对铁路的影响相对较小，引起最大沉降值5.45mm，最大沉降差为0.8mm，满足相关规范要求。

（2）最大沉降发生在铁路与地铁隧道交叉处，施工时隧道左、右线工期应错开，尽量较少对铁路的影响。

（3）盾构施工施工过程中：严格控制盾构掘进参数，主要是在控制地层损失率以及盾构推进压力上。盾构通过后及时同步注浆，并注意控制同注浆的量与压力。在管片上增设注浆孔、预埋注浆管，根据地质和注浆情况，选择合适的时机对隧道周边一定范围内的地层进行注浆加固。

（4）施工前与铁路部门对接，该段铁路在施工期间减速运营。施工过程中，进行系统、全面的监控量测，信息化施工，以策安全。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.TB10621-2009J971-2009.高速铁路设计规范（试行）[S].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]北京市规划委员会.GB50157-2013.地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]陈馈，洪开荣，吴学松.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社，2009.

[4]冯冀蒙.地铁区间隧道下穿铁路沉降控制技术研究[D].西南交通大学，2009

[5]吴雷雷.地铁区间隧道下穿铁路沉降控制技术的应用[J].建筑技术开发，2017（09）.

[6]刘泉维.青岛地铁区间隧道下穿既有铁路施工技术[J].北京交通大学学报，2013（01）.