地铁盾构隧道下穿既有铁路安全性分析_刘春阳
盾构隧道下穿既有铁路框架桥工程安全性分析
Ｚ—
粉质黏土２ ⑧
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１ ｏ ６ ｏ ０
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随着我 国轨 道交 通工 程 的迅 速发 展 ， 铁 结 构 与 地 周边 建 （ ） 构 筑物 的相 互 影 响将 愈 来 愈 成 为 工 程 施 工 中的重大 风险源 因素 。结合 天津地 铁 ３号 线下 穿 国铁 陈塘庄支 线工程 ， 新建 地 铁 盾构 隧 道 施工 对 既 有 铁 对 路 框架桥 的影 响进行 分析 预测 ， 估工程 安全 性 ， 施 评 对 工 中采 用的工程 措施及 对 策提 出建议 。
１ 工 程 概 况
图 １ 工 程 平 面
１ ３ 工 程 地 质 及 水 文 地 质 情 况 ． （ ） 程 地 质 情 况 １工
根据地 勘报 告 ， 下穿 区段 地层 分 布 有 第 四系 人工
填 土 层 （ ｍ ） 第 １陆 相 层 （ ｉ１ 、 １海 相 层 Ｑ １、 Ｑ ａ） 第
响进 行 分 析 预 测 ， 估 工 程 安 全 性 ， 施 工 中 采 用 的 工 程 措 施 评 对
及 对 策提 出建 议 。
关键 词 ： 构 隧 道 ；下 穿铁 路 ；框 架 桥 ；安 全 性 分 析 盾 中图分类号：２ １ Ｕ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ４—２ ５ ２ １ ） ７—０ ８ １０ ９ ４（ ０ １ ０ ０ ４—０ ４
（ ） 文 地 质 情 况 ２水
场地地 下水类 型 为 第 四 系孑 隙潜水 ， Ｌ 赋存 于黏性
土 、 土及 砂类 土 中。潜水地 下水 位埋 藏较浅 ， 粉 水位埋
铁道标准设 计 Ｒ Ｉ Ｗ Ｓ Ａ Ｄ ＲＤ Ｄ Ｓ Ｇ ２ １ （ ） Ａ Ｌ ＡＹ Ｔ Ｎ Ａ Ｅ Ｉ Ｎ ０ １ ７
地铁盾构隧道下穿铁路影响分析
地铁盾构隧道下穿铁路影响分析摘要】结合实际工程采用peck 经验公式及数值模拟方式，预测盾构隧道推进对铁路的沉降影响，分析铁路荷载对盾构管片内力的影响，并对该地铁盾构隧道下穿铁路工程提出具体处理措施及对策。
关键词】盾构隧道；下穿铁路；数值模拟；加固0 引言随着城市发展，地面交通日益紧张，开发地下空间，发展轨道交通已是大势所趋。
因地铁建设与既有建构筑物相互影响无法完全避免，所以进行地铁盾构隧道下穿建构筑物的影响分析是很有必要的。
1工程概况本工程既有结构为北仓铁路，现要施工一条双线下穿盾构隧道，与铁路斜交。
铁路与隧道平剖面位置关系如下所示：图1 平面关系图图2 剖面关系图拟定先推进上行线，后推进下行线。
拟通过数值模拟考察：1）在土体加固与不加固两种情况下盾构隧道推进对铁路的沉降影响，以验证加固方案效果；2）铁路荷载对盾构管片内力的影响，以优化管片设计。
2盾构施工对既有铁路的影响分析国内外研究表明，盾构隧道施工引起的地层变形主要原因有以下几点：1）盾构推进方向改变、超挖等；2）受扰动土体的再固结；3）土体与衬砌的相互作用；4）土体挤入盾尾空隙。
目前用于预测盾构法掘进引起土体变形的主要方法有经验公式法（结合现场实测数）和考虑施工过程的数值分析法。
2.1Peck法沉降估算在软弱土层中采用盾构施工，因地层损失和土体扰动，必然引起地表变形。
主要表现在盾构掘进机的前方和顶部产生微量的隆起，盾尾脱离以后，地表开始下沉，并形成一定宽度的沉降槽地带，下沉的速率随时间而逐渐衰减，且与盾构所经过的地层、施工工况和地表荷载等有密切的关系，并表现出相当的差异性。
对于盾构隧道施工引起地面沉降预测，派克（Peck, 1969 年）提出了地层损失的概念和估算方法。
在不排水条件下，沉槽体积等于地层损失的体积,地面沉降的横向分布呈正态分布曲线,具体地面沉降量的估算公式如下：注：―沉降量；盾构隧道单位长度地层损失量；沉降槽宽度系数，是土壤条件、隧道半径、隧道中心埋深的函数。
城市地铁隧道施工穿越既有铁路可靠性分析
城市地铁隧道施工穿越既有铁路可靠性分析发表时间：2019-06-19T09:42:45.387Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：崔岩[导读] 摘要：为保障地铁盾构施工穿越既有铁路运输线路和地铁隧道的安全，采用ABAQUS数值模拟技术，分析了列车动载荷和地震载荷作用下地面沉降量及衬砌管片的受力变形。
中交隧道工程局有限公司北京朝阳 100102摘要：为保障地铁盾构施工穿越既有铁路运输线路和地铁隧道的安全，采用ABAQUS数值模拟技术，分析了列车动载荷和地震载荷作用下地面沉降量及衬砌管片的受力变形。
结果表明，在列车动态载荷作用下，管片及框架桥最大应力分别为7.6MPa和4.6MPa。
地表竖直方向的最大沉降量为5.7mm。
在组合载荷作用下，管片及框架桥的最大应力和地表竖直方向的最大沉降量分别增大了4%和15%。
该隧道施工有关强度和沉降控制满足设计技术要求。
关键词：城市地铁；隧道施工；穿越既有铁路；可靠性； 1引言随着我国城镇化进程的推进和城市密集度的提高，利用和开发地下空间建设地下轨道交通，成为解决交通拥堵和减少排放污染的有效途径。
在地下轨道交通盾构施工建设过程中，如何保障既有城市基础设施和人员安全将是面临的严峻挑战。
针对保障盾构施工穿越城市既有建筑物安全性，学者们主要研究集中在从以下几方面；（1）理论解析分析由于地下施工土体力学的多样性，研究对象一般采用基于统计及连续介质的观点进行其理想条件下数学模型的研究。
提出盾构施工穿越既有建筑有关破坏及地表沉降的近似数学描述，只能为施工方案是否安全提供了初步判断方法，但不能对其施工过程力学特性进行精确表达。
（2）数值模拟技术随着计算机计算效率的提高和商业软件的开发应用，使得采用三维整体有限元法研究考虑盾构施工工序对穿越既有建筑物安全性的影响成为可能。
实现对地面建筑与桥桩沉降、隧道变形不协调等较为准确的安全评估，相对于理论分析提高了施工安全评估的可靠性。
软土地区盾构下穿既有铁路安全分析
软土地区盾构下穿既有铁路安全分析摘要以天津地铁2 号线区间盾构隧道下穿国铁为工程背景，通过三维模拟计算，并结合实际工程中盾构掘进采取的一系列控制措施，在没有采用地层加固和扣轨辅助方法的情况下，利用盾构工法安全、顺利地完成了下穿国铁线路，且沉降满足铁路安全行车要求。
关键词软土地区盾构控制措施三维计算下穿既有铁路1 引言随着城市建设的发展，地铁下穿既有铁路工程的工程越来越多。
为防止盾构在推进过程中，造成既有铁路区段内土体下沉，危及行车安全，同时确保隧道在列车荷载作用下的结构稳定，采取在盾构推进时实行信息化反馈施工并进行信息分析，及时调整井下掘进施工参数，保持盾构开挖面的稳定和管片脱出盾尾时，及时采取同步注浆、二次注浆来填充盾尾建筑空隙，并由铁路部门及时对线路进行养护等措施，以确保工程和铁路行车安全。
2 工程概况天津地铁2 号线盾构井～延安路站( DK2 +150．6 ～DK3 + 028．22) 区间为两条单线隧道，区间在左线里程DK2 + 680．69、右线里程DK2 + 680．5处下穿国铁陈塘庄支线。
国铁陈塘庄支线为单线铁路( 路基宽约7．5 m) ，位于隧道上方，与隧道基本正交( 92°) ，隧道顶埋置深度约12．617 m，见图1。
盾构外径6．2 m，内径5．2 m，每环管片宽度为1．2 m，厚度为0．35 m。
陈塘庄铁路支线为天津西站到陈塘庄的货运支线，下穿段铁路为路基形式，路基高度2．0 m，道床为碎石道床。
铁路所有权的相关单位对沉降要求非常严格，其允许沉降值不得大于10 mm，两轨高差不得大于4 mm。
施工时先施工左线，再施工右线，两线间隔 1 个月。
依据勘察提供的钻孔资料，地铁下穿国铁段地层主要为: 冲积平原，地形平坦。
表覆第四系全新统人工填土层( 杂填土，素填土) ，其下为第四系全新统新近沉积层、第Ⅰ陆相层、第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层，第四系上更新统第Ⅲ陆相层、第Ⅱ海相层、第Ⅳ陆相层，第Ⅲ海相层，主要岩性为黏土、粉土、粉质黏土、淤泥质土、粉砂、细砂等。
地铁盾构区间下穿铁路风险分析及保护措施设计
地铁盾构区间下穿铁路风险分析及保护措施设计一、地铁盾构区间下穿铁路的风险分析：1.地下水位较高：地铁盾构下穿铁路需要穿越地下水位较高的区域，一旦地下水位过高，可能会对铁路运营造成影响，导致地铁运行不稳定。
2.地质条件复杂：地铁盾构区间通常需要穿越不同地质条件的地层，如软土、黏土、砂土等，这些地质条件可能对盾构机的施工造成困难，增加了工程风险。
3.施工噪音扰民：地铁盾构下穿铁路需要进行大量的机械挖掘工作，可能会产生较大的噪音扰民问题，对周边居民造成不利影响。
4.施工期间交通管制：地铁盾构下穿铁路需要对铁路进行交通管制，可能会给周边交通带来一定的不便，影响日常生活。
二、保护措施设计：1.地下水位控制：在施工前需进行详细的地下水位勘测，根据勘测结果设计合理的地下水位控制方案，如采取降水井、泵站等措施将地下水位降至可控范围内，以确保施工安全。
2.地质勘测与分析：在施工前进行详细的地质勘测与分析，了解地下地质情况，制定合理的施工方案和措施，如采用预应力锚杆、地下连续墙等加固措施，保证施工的稳定性和安全性。
3.噪音控制：在施工期间采取有效的噪音控制措施，如在挖掘工作现场设置围挡、隔音板等，减少噪音对周边居民的影响。
同时，尽量在低交通密度时段进行施工，减少交通对施工进度的干扰。
4.交通管制与管理：与相关部门进行及时沟通，合理安排交通管制计划，并采取措施引导交通，保证施工期间的交通秩序，减少对周边交通的影响。
5.安全监测与应急预案：施工期间需进行实时的安全监测，对施工过程中的地质变化、水位变化等进行监测和预警，及时采取应急措施，保证施工安全。
同时，制定详细的应急预案，确保在突发情况下能够及时进行处理。
三、结语：地铁盾构区间下穿铁路的风险较大，但通过合理的风险分析和保护措施设计，可以有效降低风险并确保施工的安全。
地下水位控制、地质勘测与分析、噪音控制、交通管制与管理以及安全监测与应急预案等方面都是保护措施中的重要环节，需要充分考虑并实施。
新建地铁盾构施工下穿既有线路分析
新建地铁盾构施工下 穿既有线路 分析
邓 国忠
（ 铁四院 （ 湖北） 程监理咨询有限公司 工 武汉 ４０６） ３０ ３
【 摘
要】 随着盾构法施工下穿既有运 营地铁技术广泛应用， 确保既有线路正常运营以及盾构安全顺利
穿越 显得 尤为 重要 ， 这对盾 构 法施 工监 理 也提 出 了更 高要 求 。 于此 ， 基 结合 深圳 地铁 ３号 线某标段 盾 构 法 施 工下 穿 １ 线的 工程 实践 ， 盾构 法施 工监 理 的安全 、质量 控制 方法 进行 了深入探 讨 和分析 。通 过本 号 对 文， 希望 能为今 后相 关类似 穿越 Ｚ程提 供监 泥ｇ ）
１０ ５
水（１ ｍ）
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初 间 凝时
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３５施工 中 的监测措 施 ．
新建地 铁隧道盾构法施 工过程 中，监 理人员应 共 同对施工期 间监控量测负责 ， 及时将监测数据收集 整理 并反馈给施工方的盾构机操作室和设计人员， 根 据 监测结果指 导施工 ， 做到真正 的“ 息化 施工” 信 。 （ ） 面 隆陷监测 方案 ： １地 按变 形测 量规程 中测
４盾构监理控制重 点分析
针 对 盾构 法 地铁 隧道施 工 下 穿既有 线 路 的特 点 ， 构监 理要 点有 以下几 个方 面 ： 盾
４１ 构始 发阶 段施工 监理 要 点 ．盾
站 高差 中误差 ≤０５ ． ｍｍ 的精 度要 求 ，用精 密水准
仪 、 钢尺 由高 程监测 网 的控 制水准 点按 二等水 准 铟 测 量 的技 术要 求对监 测 点进 行逐 点量测 ， 量测所 采 集 的数据均为深圳 市统一高程 ， 对此数据进 行处理 、
地铁盾构隧道下穿既有运营铁路施工风险评估
DOI:10.14189/ki.cm1981.2018.04.006 ［收稿日期］2018-01-05 ［基金项目］国家自然科学基金项目（51508575）；中国 博士后科学基金项目（2016T90764）；湖南省创新平台与 科技人才项目（2015RS4006） ［通讯地址］崔根群，北京市丰台区汽车博物馆南路3号院
CUI Gen-qun，LIN Da-yong
近年来随着我国城市轨道交通建设的大力发 展，出现了大量新建地铁隧道穿越既有建筑物的情 形。其中，下穿既有运营铁路尤为突出。盾构施工 扰动极易诱发地层位移，进而造成轨道变形，影响 列车运行安全。因此，极有必要开展相应的施工安 全风险评价与分析，提出科学有效的应对措施，以 达到工前预估和防患于未然的目的［1-2］。
约8.7m
<2-1-1> 粉质粘土
冲孔桩
盾构掘进方向
<2-1> 粉质粘土
c 左线剖面图
图1 下穿段平纵面位置关系及地质剖面图
2 盾构下穿运营铁路施工风险因素分析
徐家冲—铁道学院区间，在盾构下穿京广铁 路的施工过程中，要保证京广铁路的正常运营。然 而该区段地质及环境均较为复杂，存在诸多潜在风 险源，主要包括以下几个方面：地质及环境条件、 盾构掘进参数、施工组织与管理等。
地铁盾构法隧道下穿既有建筑物安全风险评估
地铁盾构法隧道下穿既有建筑物安全风险评估摘要：改革后，随着国民经济水平的快速发展，城市轨道交通建设越来越完善，然而，地下施工会不可避免地影响到邻近建筑，这既会影响地下工程的施工管理与控制，也可能会导致地面建筑结构发生安全事故。
关键词：地铁盾构法；隧道下穿；建筑物；安全风险评估引言随着地铁规模的扩大，隧道施工对邻近建筑物安全影响问题越来越突出，如何有效评估地铁施工对邻近建筑物产生的安全风险已经成为备受社会关注的研究热点。
分析了地铁隧道施工对邻近建筑物的影响因素及建筑物本身抵抗变形的因素，对地铁施工引起的邻近建筑物的风险进行评价；分析了地铁隧道施工邻近建筑物安全风险评估流程，将地铁施工邻近建筑物安全风险等级划分为5级，提出了地铁施工邻近建筑物安全风险等级划分方法和标准。
目前，风险定量分析常采用事故树分析法、决策树法、神经网络法、贝叶斯网络法等风险分析方法与工具，但这些方法中，基本事件的概率一般采用确定值表示。
而在地铁隧道施工过程中，相关的安全事故率因统计数据缺乏或不可得等原因，造成基本概率难以用确定值表示，存在一定的模糊性。
因此采用传统方法进行风险分析容易造成较大偏差。
1盾构法施工概述1.1盾构机的原理盾构机是一种集电、机、液、传感等技术于一体，具有开挖切削土体、输送渣土、拼装管片等特殊功能，专用于隧道掘进的工程机械。
盾构机的工作原理就是借助钢结构组件遵循隧道轴线向前掘进。
“刀盘”和“盾壳”是钢结构组件的核心部件，刀盘的主要功能是通过破碎岩石或切削土体开挖掌子面，其面板可防止掌子面垮塌，合理的刀盘设计可满足软土、风化岩等不同地层的施工需求；盾壳的主要功能则是保护施工作业人员的人身安全以及确保内部机械能够正常运转，盾壳有效维持了周围土体、地下水的稳定性，掘进出渣、拼装管片等作业均在盾壳的保护下进行。
盾构法隧道施工过程可以简单地描述为“开挖-衬砌-再开挖”的循环往复过程。
1.2盾构机的构造盾构机的结构复杂，主要由盾构机前部盾体、连接桥架、后配套台车三大部分组成。
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2
既有铁路路基沉降控制指标
由于铁路路基沉降值涉及到铁路轨道结构安全及铁路行车安全 ， 其控制指标应当充分考虑既有铁路 轨道变形控制标准， 并根据既有铁路现状周边设施， 参考国内类似工程经验和现场测试数据 ， 在综合考虑 制定路基沉降控制标准， 见表 2 。 理论计算分析值的基础上考虑一定的安全系数 ，
1
1． 1
工程背景
工程简介
北京市新建地铁盾构区间下穿既有铁路 ， 下穿区域内既有铁路线间 8． 1 m + 5． 7 m ， 距从北向南依次约为 盾构隧道与既有铁路相交角约为 83° 。现状路基宽度约 18 m， 三股铁路轨道均为 60 kg / m 钢轨， 电气化铁 路。铁路采用 1 级碎石道碴。 既有铁路是我国南北铁路干线， 设计时速 120 km / h。目前， 铁路正在进行电气化改造， 改造后时速为 160 km / h。 穿越处盾构区间隧道左右线线间距为 15． 2 m， 隧道顶部覆土厚为 23． 3 m， 区间纵坡为 8． 773‰。 盾构管片外径 6 m， 壁厚 0． 3 m， 环宽 1． 5 m。盾构施工时， 分两次从北向南穿越既有铁路。 1． 2 工程地质
垂直盾构方向的路基沉降
3． 2． 2
既有铁路水平位移 41 开挖步代表左线区间贯通。 其中 21 开挖步代表右线区间贯通，
72
石家庄铁道大学学报（ 自然科学版）
第 26 卷
图8
沿盾构方向土体竖向位移云图
图9
测点水平位移图
图 10
沿盾构方向土体水平位移云图
3． 2． 3
盾构施工过程既有铁路路基变形分析 通过对土体位移变化分析可知， 既有铁路路基竖向位移最大值为 11． 82 mm， 横向位移最大值 3． 01
20 及 21 开挖步时， 位移值随着开挖进尺不断向前推进而逐渐增大 。在逼近 19 、 位移趋近于稳定， 随后的 开挖步表现出于前面开挖步一样的沉降规律 。 （ 2 ） 垂直盾构方向的路基沉降。从计算结果可以得出， 区间左右线均贯通阶段， 垂直于盾构方向的测 “沉降槽” ， 线沉降曲线呈现如 距离模型中心线约远， 地面沉降值越小， 地面沉降最大点在测点 11 ～ 测点 12 范围内。其中测点 11 ～ 测点 12 范围对应盾构区间左、 右线中心线。
变形 竖向变形 横向变形
计算区域主要根据既有铁路轨道以及新施工盾构区间的平面 、 剖面关系， 并满足一定边界效应的要 。 100 m × 60 m × 60 m 。 求来确定 模型尺寸为
图2
模型整体轴测图
图3
模型网格轴测图
3． 1． 2
计算荷载
（ 1 ） 拟建地铁区间施工期间考虑土层 、 结构及盾构机的自重荷载。 （ 2 ） 既有铁路列车运行拟静力荷载； 列车运行荷载转换为静荷载计算， 考虑到铁路股道间距， 按照作 用于所有股道折算。 （ 3 ） 开挖掌子面施加的顶推力。盾构的推进过程中， 为了平衡掌子面前方水土压力， 要在盾构开挖面 给予开挖土体一定的盾构推力。结合施工设计资料， 盾构推力布置方式如图 5 所示。 （ 4 ） 边界条件。在整体计算模型中， 采用位移边界条件。土体模型的顶面即地表设为自由边界 ， 底面 为竖向约束， 四周为法向约束。 （ 5 ） 参数选取。土层采用德鲁克Prager） 模型， 普拉德（ Drucker结构采用线弹性模型。 土层材料参数 见表 1 ， 结构材料参数见表 3 。
图1 盾构隧道与既有
铁路位置关系平面示意图
据地勘资料显示， 穿越段主要地层为由上至下依次为粉土填土 ① 层、 圆砾 ②5 层、 卵石 ⑤ 层、 泥岩 瑏 瑣1 层和砾岩 瑣层。 瑏
表1 土岩名称 粉土填土① 圆砾②5 卵石⑤ 砾岩 瑣 瑏 泥岩 瑣1 瑏 砾岩 瑣 瑏 泥岩 瑣1 瑏 砾岩 瑣 瑏 容重 γ / （ kN·m － 3 ） 16． 5 20． 8 21 23 20 23 20 23 弹性模量 E s / MPa 20 35 70 100 5． 6 100 5． 6 100 土层参数表 泊松比 μ 0． 45 0． 40 0． 40 0． 25 0． 2 0． 25 0． 2 0． 25 凝聚力 c / （ kPa 8 0 0 40 45 40 45 40 内磨檫角 φ / （ °） 10 35 40 35 30 35 30 35 层厚 / m 3． 5 4． 5 10 3． 5 7 3 13 15． 5
结构 盾构管片 盾构钢壳 等代层 材料 钢砼 C50 钢 注浆层 表3 弹性模量 E s / GPa 34． 5 × 0． 7 255 2． 5 结构材料参数表 泊松比 μ 0． 18 0． 2 0． 3
－3 容重 γ / （ kN·m ） 26 9 400 15
截面尺寸 / mm 300 （ 环宽 15 00 ） 100 110
3
盾构施工引起的地面沉降模拟分析
表2
既有铁路路基沉降值控制指标建议 mm 预警值 12 4 报警值 14 5 控制值 16 6
新建地铁盾构区间施工过程中， 由于开挖扰动、 地层损失 和固结沉降等因素会引起地层产生移动和变形， 导致附存于
地层中的既有铁路结构随之发生移动和变形， 与铁路结构相 关联的重要结构物也将发生移动和变形 。运用岩土与隧道工程专用有限元分析软件 MIDAS / GTS 建立地 层结构模型分析新建地铁区间盾构施工引起的既有铁路路基的变形 。 3． 1 3． 1． 1 三维有限元模型 计算范围
地铁盾构隧道下穿既有铁路安全性分析
刘春阳， 张 鹏， 张继清
（ 铁道第三勘察设计院集团有限公司 ， 天津 300251 ）
摘要： 新建北京某地铁盾构隧道下穿既有国家一级铁路干线 ， 为此对盾构下穿铁路过程进 预测施工引起的既有铁路路基扰动 、 轨道结构变形， 在此基础上评价既有铁路结构是否 行分析， 安全， 轨道是否满足运营要求。 关键词： 地铁； 盾构隧道； 铁路； 地基沉降； 安全性分析 随着城市轨道交通行业的迅猛发展 ， 盾构法在城市地铁隧道施工中的进行了广泛应用， 出现了大量 新建地铁隧道穿越既有铁路的工程 。 新建地铁盾构隧道下穿既有铁路线路过程中不可避免会造成开挖 面周围土体的扰动， 进而引起 地表变形， 使既有铁路线路发生隆沉变形， 过大的变形甚至会影响铁路的运 营安全。由此， 在地铁盾构隧道施工前， 有必要对下穿既有铁路工程进行安全性评估。 结合北京市某地 铁盾构隧道工程， 对盾构下穿既有铁路进行铁路路基沉降分析研究 ， 评估既有铁路结构安全性。
mm， 满足评估标准要求。
4
结语
采用三维有限元模型对新建地铁区间盾构施工引起的既有铁路路基变形进行分析 。计算结果表明： 铁路路基沉降及水平位移均满足控制指标要求 。 按照现有设计及施工方案， 盾构隧道下穿铁路施工时， 是能够保证既有铁路运营安全的 。
参
考
文
献
［ 1］ J］ ． 岩土力学， 2009 ， 30 （ S2 ） ： 269． 徐干成， 李成学， 王后裕， 等． 地铁盾构隧道下穿京津城际高速铁路影响分析［ ［ 2］ J］ ． 地下空间与工程学报， 2008 ， 4 （ 5 ） ： 861． 王庆国， 孙玉永． 旋喷桩加固对控制盾构下穿铁路变形数值分析［ ［ 3］ D］ ． 成都： 西南交通大学， 2006． 王余龙． 在既有铁路列车动力影响下的三管盾构隧道力学行为及对策研究［ ［ 4］ J］ ． 中国铁道科学， 2007 ， 28 （ 2 ） ： 12． 吕培林， 周顺华． 软土地区盾构隧道下穿铁路干线引起的线路沉降规律分析［ ［ 5］ J］ ． 地下空间与工程学报， 2005 ， 1 （ 2 ） ： 247． 边金， 陶连金， 郭军． 盾构隧道开挖引起的地表沉降规律［
1． 3
分析思路 结合新建地铁隧道与既有轨道结构相对位置 ， 建立三维计算模型， 详细模拟新建地铁隧道盾构下穿
0815 收稿日期： 2013作者简介： 刘春阳 男 1987 年出生 助理工程师
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石家庄铁道大学学报（ 自然科学版）
第 26 卷
既有铁路的施工过程，以提供轨道结构变形及相关分析结果 。根据计算结果分析盾构下穿过程对既有铁 路的安全性影响， 对既有铁路保护方案和新建地铁区间施工过程等提出建议 。
第 26 卷
增刊
石家庄铁道大学学报 （ 自然科学版 ）
Vol． 26
Supp．
2013 年 9 月 JOUＲNAL OF SHIJIAZHUANG TIEDAO UNIVEＲSITY （ NATUＲAL SCIENCE ） Sep． 2013
3． 1． 3
施工过程模拟 盾构开挖过程为： 先开挖左线， 左线开挖完毕后再开挖右线。 左右线开挖均采用 1． 5 m 的开挖进尺，
增刊
刘春阳等： 地铁盾构隧道下穿既有铁路安全性分析
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图4
列车动荷载
图5
盾构推力
左右隧道各分 40 步开挖。 每一步盾构施工过程分为盾构到达前的挤压扩张 、 刀盘开挖、 衬砌安装与盾尾填充注浆三个阶段来 模拟。 （ 1 ） 在盾构的推进过程中， 为了平衡土压力， 要在盾构开挖面给予开挖土体一定的土压力， 以防止开 挖面地表出现隆起或下沉。 （ 2 ） 钝化开挖隧道土体和隧道外层间隙土 ， 间隙土厚度包括盾尾操作间隙和盾构壳厚度之和 ， 激活盾 构钢壳单元。 （ 3 ） 钝化第二步激活的盾构钢壳单元 ， 激活相应位置的混凝土管片单元 ， 激活管片外围的间隙土单元 并用注浆单元属性代替原间隙土属性 ， 模拟盾构通过及盾尾注浆过程。 3． 2 计算结果 新建地铁区间盾构施工会对既有铁路产生一定程度的附加变形影响 ， 从既有铁路路基沉降和水平位 移两个方面进行分析计算结果。 3． 2． 1 既有铁路路基沉降 （ 1 ） 沿盾构方向的路基沉降。其中 21 开挖步代表右线区间贯通， 41 开挖步代表左线区间贯通。 从计算结果可以得出， 盾构穿越到达既有铁路处时， 由于盾构掘进造成既有铁路路基产生向下位移 ，