地鐵區間隧道下穿鐵路分析

白文舉

摘 要：通過對城市地鐵區間隧道下穿鐵路設計，利用數值模擬手段對盾構施工引起的上部鐵路路基位移變形進行預判，根據預判值調整及優化設計，并針對盾構施工提出合理的施工措施和建議。

關鍵詞：地鐵；區間隧道；鐵路路基

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A 文章編號：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

隨著地鐵建設的快速發展，不可避免地和城市建筑物、橋梁、河道、市政綜合管廊、鐵路等出現近距離交叉建設的情況，在這種情況下，如何保障既有結構的安全運營，又保證新建結構的順利實施是需要研究的重要課題。本文對地鐵盾構隧道下穿國鐵客運專線這一工程實例，通過有限元分析計算，預判盾構隧道施工的影響。

1 項目概況

1.1 工程概況

地鐵區間隧道下穿高速鐵路客運專線，下穿范圍內鐵路基礎為選噴樁和直徑400mm的預應力管樁，區間下穿部分盾構隧道與鐵路樁基最小距離約4m。地鐵盾構隧道采用直徑6m預制管片，管片厚度300mm，區間左、右線線間距為13m。

1.2 地質概況

場地范圍內①1雜填土層、①2粘土層、①3淤泥質粘土層、②1粘土層、②2淤泥層、②2淤泥質粘土層、③2粉質粘土層、⑤1粉質粘土層、⑤3粉質粘土層、⑥1粉質粘土、⑥2粉質粘土。地下潛水位埋深在地表以下0.5～1.0m；承壓水含水層主要為淺部第⑤3粘質粉土微承壓含水層。隧道拱頂主要位于②2淤泥質粘土層、③2粉質粘土層、⑤1粘土層；隧道拱底主要位于④2粉質粘土層、⑤1粘土層、⑤2粉質粘土層。

2 計算模型

本次采用FLAC 3D有限元分析程序進行計算，土的本構模型采用彈塑性的摩爾庫倫模型，根據實際工況進行三維建模，對盾構區間在鐵路下方開挖掘進全過程進行模擬。

3 計算結果分析

盾構隧道通過鐵路下方的過程，在軟件中模擬為以下五個工況：

工況一：土體的初始應力狀態；工況二：右線隧道通過鐵路下方；工況三：右線隧道貫通；工況四：左線隧道通過鐵路下方；工況五：雙線隧道貫通。

3.1 有限元計算結果

工況二：右線隧道掘進至鐵路正下方時隧道正上方路基沉降最大為1.92mm（如圖1）。

工況三：右線隧道繼續掘進，鐵路路基的沉降也隨之增大，沉降最大值出現在隧道右線的正上方，增大至3.35mm（如圖2）。

工況四：右線貫通后，左線繼續掘進時最大沉降值為3.56mm，且沉降最大值由原先的右線隧道正上方向左偏移（如圖3）。

工況五：隧道雙線貫通時，最大沉降值為5.45mm，且沉降最大值由原先的右線隧道正上方向左偏移，出現在隧道左右線中間上方（如圖4）。

3.2 影響分析

在隧道開挖過程中，對隧道開挖過程進行實時監測。在左、右線隧道及兩隧道中間布置監測點，各監測點沉降變形如圖5。

隨著隧道的開挖時，先開挖右線隧道，右線上方鐵路路基沉降最大，沉降變化趨勢亦是最大；左線開挖時左線上方鐵路路基沉降變化趨勢最大，最大沉降量發生在左線和右線中間的上方測點。

右線隧道貫通時，鐵路最大沉降發生在其隧道正上方，約為-3.3mm，監測點間距為4400mm，沉降差為0.7mm，相對差異沉降為0.00016；當雙線貫通時最大沉降發生在8號點，最大沉降值為-5.44mm，監測點間距為4400mm，最大沉降差為0.8mm，相對差異沉降為0.00018。

4 結束語

（1）區間隧道采用盾構法施工，下穿高速鐵路，經計算分析，盾構隧道施工對鐵路的影響相對較小，引起最大沉降值5.45mm，最大沉降差為0.8mm，滿足相關規范要求。

（2）最大沉降發生在鐵路與地鐵隧道交叉處，施工時隧道左、右線工期應錯開，盡量較少對鐵路的影響。

（3）盾構施工施工過程中：嚴格控制盾構掘進參數，主要是在控制地層損失率以及盾構推進壓力上。盾構通過后及時同步注漿，并注意控制同注漿的量與壓力。在管片上增設注漿孔、預埋注漿管，根據地質和注漿情況，選擇合適的時機對隧道周邊一定范圍內的地層進行注漿加固。

（4）施工前與鐵路部門對接，該段鐵路在施工期間減速運營。施工過程中，進行系統、全面的監控量測，信息化施工，以策安全。

參考文獻：

[1]中華人民共和國鐵道部.TB10621-2009J971-2009.高速鐵路設計規范（試行）[S].北京：中國鐵道出版社，2009.

[2]北京市規劃委員會.GB50157-2013.地鐵設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[3]陳饋，洪開榮，吳學松.盾構施工技術[M].北京：人民交通出版社，2009.

[4]馮冀蒙.地鐵區間隧道下穿鐵路沉降控制技術研究[D].西南交通大學，2009

[5]吳雷雷.地鐵區間隧道下穿鐵路沉降控制技術的應用[J].建筑技術開發，2017（09）.

[6]劉泉維.青島地鐵區間隧道下穿既有鐵路施工技術[J].北京交通大學學報，2013（01）.