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地铁盾构隧道施工与运营对城际铁路路基沉降的影响

王俊生  
【摘要】: 随着地铁建设的发展,地铁下穿既有铁路的工程越来越多。在地铁下穿既有铁路时,会使既有铁路产生差异沉降,这个差值如果超限,就会造成铁路路基沉降、轨道结构弯曲和扭曲变形,并由此引发轨道几何形位的改变,给既有线运营造成危害。因此,研究地铁施工与运营两种情况下铁路路基的沉降变形规律及对既有铁路正常运营的影响具有重要的现实意义。 本文以北京地铁十四号线马家堡东路站-永定门外大街站区间隧道下穿既有京津城际铁路为工程背景,主要采用数值模拟的方法进行研究,并辅以经验公式法加以验证。首先,对下穿京津城际铁路段的盾构隧道施工过程进行三维数值模拟并进行铁路路基的沉降变形分析。其次,对进行地层加固后的下穿京津城际铁路段的盾构隧道施工过程进行三维数值模拟,与未进行地层加固的数值模拟计算结果进行比较,分析地层加固的效果。最后,对下穿京津城际铁路段的地铁列车运行过程进行三维动力数值模拟并进行铁路路基的位移与加速度振动响应分析。通过对上述工作,取得以下主要成果: (1)分析出盾构掘进过程中京津城际铁路路基及地表的沉降特征及规律,归纳出盾构掘进对铁路路基沉降的横向和纵向影响范围,分析盾构下穿过程对城际铁路安全运营的影响。 (2)通过对注浆加固前后数值计算结果的比较,得出采用注浆法对下穿段一定范围内的土体进行注浆加固可以有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路路基纵向和横向沉降及不均匀沉降,从而保证既有铁路安全运营不受影响。 (3)确定了该工程“轨道-隧道-地层”三维动力分析模型的计算范围、单元尺寸、边界条件、阻尼系数与时间步长;分析出在列车动荷载作用下的京津城际铁路路基及地表的竖向位移和加速度响应规律,对地铁运营期间京津城际铁路正常运行的安全状况做出初步评价。


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