盾构隧道下穿铁路专项施工方案2.doc

地铁盾构隧道下穿铁路地基加固方案分析 ①
地铁盾构下穿B铁路专项施工方案 12
盾构隧道下穿铁路专项施工方案 ①
盾构隧道下穿既有铁路防护的设计与施工 24
地铁盾构隧道下穿铁路地基加固方案分析
 
摘要:苏州某地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路施工时,原有铁路地基加固方案产生的沉降量不能满足高速铁路的要求,因此,结合原加固措施,采用板+桩组合结构的形式对地基进行加固。对此方案,采用二维有限元法分析不同应力释放率下盾构施工引起的地表沉降规律。当应力释放率为30%时,盾构下穿处板+,满足高速铁路无砟轨道对工后沉降的要求,但此时板+桩组合结构中的加固板将与其下方土体脱离。采用三维有限元方法,对高速铁路轨道结构进行静、动应力响应分析。结果表明:当加固板与其下部土体脱离时,在自重应力作用下,,满足轨道不平顺的要求;在最大列车动荷载作用下, MPa,均小于规范中所要求的疲劳强度修正值。由此可知,在盾构隧道下穿施工时,城际铁路地基采用板+桩组合结构形式的加固方案,是能够保证运营安全的。
关键词:地铁施工;盾构隧道;下穿施工;应力释放率;地表沉降;地基加固;疲劳强度

      随着城市轨道交通的快速发展,以及盾构法在软土地区地铁隧道中的广泛应用,出现了越来越多的地铁盾构隧道下穿既有铁路干线的工程。由于盾构隧道施工改变了既有铁路地基原土体应力场,造成开挖面周围土体的扰动,导致隧道周围土体发生位移,进而引起地表变形,势必引起铁路线路的变形,加剧轨道的不平顺,加大轮轨间的冲击力,加速轨道结构和基床的破坏,严重时还会影响到铁路的运营安全[1]。目前,对于盾构隧道施工引起地表沉降的规律已有大量的研究[2-4],而对于在列车动荷载反复作用下盾构隧道施工引起铁路线路沉降的研究相对较少[5]。由此,地铁盾构隧道下穿既有铁路的线路变形控制是亟待解决的问题,在沪宁杭等软土地区这个问题显得尤为突出。
      本文结合苏州市某地铁盾构隧道工程,对地铁盾构隧道下穿施工时城际铁路地基变更后的加固方案进行研究,论证其安全性。
 
1 工程概况
苏州市某地铁盾构隧道出苏州火车站后左转(半径曲线400m),由北向南依次下穿新建的沪宁城际铁路和既有沪宁铁路,平面位置如图1所示。既有沪宁铁路为双线Ⅰ级线路、有砟轨道,在苏州火车站改造范围之内,速度目标值为160km·h-1。沪宁城际铁路为双线、无砟轨道,速度目标值为250km·h-1。盾构隧道与沪宁城际铁路的相交角为19°~56°。盾构隧道上、,线路纵坡为4‰,,,厚度350mm。盾构隧道施工时,上、下行线均由南向北推进;下穿既有沪宁铁路时,将既有沪宁铁路上运营的列车调整到沪宁城际铁路上,下穿沪宁城际铁路时,将运营列车再调整到既有沪宁铁路上。盾构隧道穿越处的土层主要为③2粉质黏土、④2粉质黏土、④3粉土夹粉砂、④5粉质黏土。各土层的物理力学参数见表1。
原加固方案
      铁路地基的原加固方案主要是将加固区分为3个区,即旋喷桩加固区、主加固区和次固区,各区的加固范围如下。
      (1)旋喷桩加固区:位于沪宁城际铁路路基外侧1m,以及上行线盾构隧道西侧与下行线盾构隧道东侧外各2m范围内,加固深度为隧道底部以下1m至地面。,。
      (2)主加固区:城际铁路加固区的宽度为2排旋喷桩之间的范围,既有沪宁铁路加固区的宽度为最北铁路线外5m至最南铁路线外5m的范围;加固区的长度均为上行线隧道西侧与下行线隧道东侧外各2m的范围,加固区的深度均为③。采用注浆加固,要求静力触探时的比贯入阻力Ps≥。
      (3)次加固区:城际铁路为旋喷桩外侧10m的范围,既有沪宁铁路为主加固区外延10m的范围,加固长度、深度均与主加固区相同。采用注浆加固,要求Ps≥。
      主加固区和次加固区,在强度及刚度上逐渐降低形成过渡。原加固方案如图2所示。
变更原因
      根据上海地区地铁盾构隧道的工程经验,为控制穿越工点处铁路线路的变形,大多采用注浆或高压旋喷桩对铁路地基进行主动的加固,以保证铁路线路的运营安全。表2为***盾构隧道下穿各工点时的基本情况统计表,其中包括铁路地基主动加固措施、施工参数及铁路路基的最大沉降量。
      从表2所列的工程实例中可以看出,即便采用了加固措施,盾构施工在下穿各工点过程中均会造成地表不同程度的沉降,且最大沉降量基本上都在