对地铁区间盾构下穿既有运营铁路线路施工方案的研究
盾构下穿既有地铁线路施工技术研究
盾构下穿既有地铁线路施工技术研究摘要：随着经济和交通行业的快速发展，在实际的地铁施工建设过程中会出现复杂的线路交叉情形，故此，选取科学合理的施工方法，采用适宜的施工工艺，制定各项控制措施从而保障隧道结构的稳定性，加大盾构隧道下穿施工技术的推广和应用力度，能够为我国城市地铁建设施工技术的不断创新和发展注入新活力，推动我国城市地铁建设的发展。
本文首先分析了盾构隧道施工技术，然后结合具体工程案例详细阐述了盾构下穿既有地铁线路施工技术要点。
关键词：盾构；下穿；既有地铁；土舱压力；注浆引言当前，各个城市的地铁建设已经进入线网加密完善的时期，在对新的线路进行规划时，包括一般城市的道路、繁华的商业区等，线路规划受建筑物的约束较为明显。
若在繁杂的环境里，盾构持续开掘会严重影响已有结构的稳定性，进而致使其安全性受到威胁，可能产生经济损失，对社会造成不良影响。
如何管控隧道开挖对既有线路的稳定性所产生的影响，已成为盾构法施工所亟须解决的关键难题。
因受地质、施工条件的约束，盾构进行时会影响周围土体结构。
在盾构经既有地面线时，因盾构穿越所造成的铁路路基的下降，为铁路的安全运营带来了诸多不可控的要素。
为了确保在盾构穿越过程中既有线行车的安全性，需要严格管制总体沉降（铁路路基）等。
对在盾构结构穿越地面所导致的地层变化秩序以及因地层变化等所产生的沉降进行有效控制，对工程的顺利开展至关重要。
1盾构隧道施工技术分析第一，要做好开挖面的稳定工作。
开挖面的稳定与否直接关系到盾构施工能否顺利进行。
因此，要保证开挖面的稳定，就必须要对土体进行改良和加固，保证土层之间关系的稳定性，使土层处在最良好的施工状态之下，为盾构施工提供一个安全的土层基础。
第二，做好开挖面的稳定维持工作，要做好对土体的支护工作，才能进行后续的开挖。
施工中大多为粘性土，土体稳定性较差，因此要对土体进行稳定支护，并选择合理的盾构施工方式，才能使盾构施工顺利进行。
盾构施工方法选择的合理能够大大增强土体的流动性，但是应该注意排土量对开挖面稳定性的影响，盾构施工过程中必须要控制好盾构的排土量。
新建地铁盾构法施工下穿既有运营地铁区间的研究与控制
新建地铁盾构法施工下穿既有运营地铁区间的研究与控制摘要：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变得尤为重要，这对盾构法施工监理提出了更高要求。
基于此，本文结合深圳地铁3号线某标段盾构法施工下穿1号线的工程实践，对盾构法施工监理的安全和质量控制方法进行了深入探讨和分析。
通过本文，希望能为今后类似穿越工程提供监理工作经验。
关键词：地铁隧道；盾构法施工；监理；质量控制前言目前，地铁线网建设过程中，经常出现新建地铁线路施工下穿既有运营线路的情况，从而使得盾构法施工技术在地铁建设中应用日益广泛。
为确保既有线路正常运营以及盾构安全顺利通过穿越，在盾构法施工下穿既有运营地铁过程中技术控制尤为重要，这对盾构法施工监理也提出了更高要求。
在实施盾构法施工监理过程中，监理人员必须熟练掌握盾构法隧道施工质量监控重点及对策，才能为今后盾构法施工质量和安全提供有力的监督管理。
基于此，本文结合笔者多年工作经验，以深圳地铁3号线某标段盾构法施工下穿1号线工程为具体实例，对盾构法施工监理的安全和质量控制方法展开深入探讨。
本文对穿越过程中的数据资料和经验进行总结，希望能为今后相关类似穿越工程提供监理工作经验和范例。
1、地铁盾构法及施工监理要点概述1.1 地铁盾构法施工简述盾构法施工下穿既有运营地铁技术在现有地铁建设中广泛应用，是暗挖隧道施工中的一种全机械化施工方法。
具体而言，盾构法是将盾构机械从竖井或基坑的墙壁开孔处出发，沿设计轴线向另一设计孔洞推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道及地面下沉，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，并靠盾构千斤顶在后部加压顶进，盾构每推进一环距离, 就在盾尾支护下拼装一环衬砌。
1.2 盾构法施工监理要点1.2.1 盾构始发阶段施工监理要点盾构始发阶段是控制盾构掘进施工的首要环节，监理人员应对以下内容进行重点控制：（1）盾构出洞土体加固。
区间盾构下穿铁路施工方案
区间盾构下穿铁路施工方案在城市地下空间利用日益紧张的今天，区间盾构技术作为一种重要的城市地下工程施工方法，被广泛应用于地铁、交通隧道等工程领域。
而当需要在区间盾构下穿铁路时，施工方案显得尤为重要。
本文将对区间盾构下穿铁路的施工方案进行探讨和分析。
1. 工程背景在城市地下交通建设中，区间盾构是一种高效、安全、环保的地下工程施工方法。
从地表向下挖掘隧道，然后再将盾构机推进至下一段，逐步累进完成地下隧道的建设。
而在地铁线路、铁路线路等地下交通线路交叉的地方，则需要通过区间盾构下穿铁路进行施工。
2. 施工前准备工作在开展区间盾构下穿铁路施工之前，需要进行充分的准备工作。
这包括但不限于：•制定详细的施工方案和总体规划；•与铁路管理部门协商，确保施工方案符合相关安全标准；•进行现场勘察，了解地质情况、铁路状态等详细信息；•落实施工人员的培训和安全防护工作。
3. 施工流程3.1 地下空间治理在进行区间盾构下穿铁路施工之前，需要进行地下空间治理工作，以确保施工的顺利进行。
地下空间治理包括地质勘察、地下管线清理、地下水处理等步骤，以减少施工过程中的障碍和危险。
3.2 盾构机施工区间盾构下穿铁路的主要施工过程是盾构机的使用。
盾构机会在地下开挖隧道，并逐步推进至下一段。
在下穿铁路时，需要特别注意铁路的安全和稳定，避免损坏铁路轨道和设施。
3.3 安全监控在整个施工过程中，需要进行严格的安全监控，包括但不限于地下空间监测、盾构机运行监控、施工人员安全监测等，确保施工过程中安全无事故发生。
4. 施工结束与验收完成区间盾构下穿铁路的施工后，需要进行施工结束与验收工作。
这包括对下穿隧道的结构和稳定性进行检查、对施工过程中产生的碎石、泥土进行清理等工作。
结语区间盾构下穿铁路施工方案是一项复杂而又重要的城市地下工程施工任务。
只有制定详细的施工方案，加强安全防护和监控，才能确保下穿施工的顺利进行，同时保障铁路和地下空间的安全。
希望本文的探讨和分析能够对相关工程人员提供一定的参考和借鉴。
盾构下穿既有地铁车站施工技术研究
盾构下穿既有地铁车站施工技术研究摘要：近年来，我国交通建设不断完善与进步。
邻近既有车站进行车站和隧道下穿施工时，因既有车站为已运营线路车站，需要在保证新建地铁车站及下穿隧道实施安全的同时，也要设法保证既有车站的营运安全。
大量已实施的临近既有车站的基坑开挖和隧道下穿既有车站工程实例证明，邻近既有车站新建地铁车站和隧道下穿既有车站的实施，必将不同程度的引起既有车站的位移或沉降。
特别是在新建车站和下穿隧道实施工程中，在临近实施范围内产生土体的相对位移，对车站的运营安全产生较大的影响。
关键词：盾构下穿；既有地铁车站；施工技术引言随着我国城镇化建设的不断发展，城市交通压力巨大。
轨道交通已经成为解决交通压力的通用方式。
一旦因施工原因影响了轨道交通运营，将产生巨大的负面影响。
因此需要对新建轨道交通工程下穿既有线路的施工进行分析研究，采取近乎苛刻的安全技术措施，既要保证既有线路的安全运营，又要保证新线安全施工。
1盾构下穿对既有运营车站的影响1.1盾构下穿既有运营车站风险盾构隧道近距离下穿既有运营车站，如措施不当，易造成车站结构沉降、损伤，影响线路运营安全。
必须在实施前评估近接施工风险，并采取多种工程措施控制对既有站的影响。
此工程的主要风险为盾构下穿施工引起既有车站主体结构、附属结构沉降变形过大从而危及运营安全的风险。
邻近既有轨道交通结构外部作业风险等级的划分主要依据外部作业的工程影响分区及与既有站的接近程度来综合确定。
此工程新建盾构隧道位于既有站正下方，接近程度为非常接近，隧道与主体结构净距不足2m，主体结构位于盾构施工的强烈影响区，因此判断此工程盾构下穿既有车站主体结构的风险等级为特级。
1.2盾构下穿对既有运营车站影响的数值模拟分析为进一步定量分析预测盾构下穿对既有运营车站的影响程度，采用Midas-GTS-NX岩土工程计算软件对交叉区域建立三维模型，模拟计算新建盾构隧道施工过程对既有运营车站结构变形的影响。
地铁盾构区间下穿铁路既有运营线路施工控制要点分析
地铁盾构区间下穿铁路既有运营线路施工控制要点分析摘要：当前我国经济迅速发展下，城市交通的拥挤等问题日益严重，城市轨道交通则逐渐进入到大规模的建设过程。
因为地铁线路规划是沿着城市交通主客流的方向进行布设的，城市复杂交通环境，使得线路在城市道路的下方可能会出现下穿和侧穿桥梁等建筑物。
本文主要从作者实际工作经验入手，分析地铁下穿铁路既有运营线路的施工控制，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：地铁工程；下穿铁路；运营线路；施工控制前言：因为地铁隧道施工的时候，会对上覆土体有所扰动，造成周围土体变形和位移。
在临近桥梁桩基础的时候，就会造成基础变形和附加内力，使得降低了桩基础承载力，危害桥梁自身安全性和稳定性，给桥梁运营构成较大安全风险。
因为上部铁路的既有运营线路对沉降和安全运行要求比较高，盾构机控制操作的难度高，协调配合量比较大。
为避免盾构在掘进的时候造成既有运营线路区段内的土体下沉，危及到行车的安全，保障盾构在掘进状态下，列车的运行荷载作用结构的稳定性，在施工过程中，我们还需加强控制。
主要如下：1 铁路加固措施1.1地基加固处理为对盾构穿越时的铁路路基土体稳定性进行提升，按照地勘资料确定采用水泥浆液垂直静压注浆方法，做好路基部分注浆加固处理。
灌浆孔纵向、横向间距均为2米。
注浆深度15米。
灌浆范围为深大铁路框架桥南侧至盾构右线5米。
在施工前期，铁路装备管理单位应配合铁路装备管理单位对注浆区受施工影响的铁路设备和管线进行检查，做好作业线路相关的保护和管线拆除工作。
第一，钻机钻孔。
钻孔采用机械钻进成孔，施工中应保证无水钻进，严格控制钢花管打设的位置、长度以及打入的垂直度。
第二，花管入孔。
管杆系统准备好钻浆孔后，用钻床吊入孔内。
为了保护管壁胶带在吊装过程中不被损坏，在钢丝绳设置的地方应缠绕棉纱或水泥袋。
吊装过程中钢管应匀速放置，避免损坏眼封带。
如有破损或孔洞，应重新关闭管路。
第三，制备水泥浆液。
在正式施工前，需对现场进行注浆试验。
地铁盾构施工区间下穿既有铁路的风险管控研究
地铁盾构施工区间下穿既有铁路的风险管控研究摘要：近几年，我国轨道交通发展迅速，地铁及城际铁路线路建设如火如荼，总投资额不断增加。
但是，由于地下轨道交通作业环境复杂，盾构作业期间临近第三方建筑物损坏问题频繁发生，不仅影响地铁盾构作业顺利推进，而且对地下轨道交通线路建设效益造成了危害。
因此，探究地铁盾构施工区间下穿既有铁路的风险管控具有非常突出的现实意义。
关键词：地铁；盾构施工；风险管控；城际铁路引言盾构法施工具有适应性强、速度快、安全高效等特点，盾构法施工是城市地铁及城际铁路建设中最常用方式之一。
目前城市地铁及城际铁路越来越密集，盾构施工中下穿既有铁路已常见，施工中会造成既有铁路及原土体平衡失稳，产生既有铁路横向及竖向方向的变形，若控制不当可影响既有铁路安全运行或发生事故。
从而造成恶劣的社会影响。
因此，盾构法施工穿越铁路，对地表沉降变形的要求更严格、更苛刻。
1盾构法施工1.1工程概况深圳地铁14号线六约北站~四联站区间主要沿红棉路下方敷设。
区间自四联站小里程端出发后，向西南方向沿红棉路主路下方敷设，依次侧穿信义锦绣花园、康乐花园、粤春来酒楼、中海怡美幼儿园、下穿平盐铁路、下穿星辉眼镜厂然后进入六约北站。
区间全长约1671km。
本区间长度约1.67km，区间左线在里程ZDK19+293.734~ZDK19+300.391处下穿平盐铁路，交叉角为64.4°；右线在里程DK19+329.112~DK19+335.504处下穿平盐铁路，交叉角为65.3°，被穿越路基宽度约为6.70m。
区间结构距平盐铁路路基约13.23m，路基下方覆土主要为素填土、粉质粘土、全风化角岩、土状强风化角岩等，隧道洞身位于全风化角岩土层中。
考虑盾构机下穿平盐铁路的风险，需制定经济、合理、安全的掘进参数及可实施性的综合性保护方案，确保盾构机能够安全顺利的下穿平盐铁路，最大限度减少隧道施工对平盐铁路的安全影响，控制地表沉降确保公共安全。
盾构施工地铁下穿既有铁路研究分析
盾构施工地铁下穿既有铁路研究分析发表时间：2020-10-23T07:22:31.582Z 来源：《防护工程》2020年17期作者：刘学[导读] 需采取合理有效的施工措施将地铁盾构施工对既有铁路的影响降到最低。
北京住总集团有限责任公司轨道交通市政工程总承包部 100029摘要：地铁隧道盾构法施工下穿既有铁路，一直以来都是地铁施工的重点难点，安全风险高、施工控制难度大。
本文结合厦门北站至同安食品工业园涉铁段盾构工程下穿既有杭深铁路的施工过程，介绍了土压平衡盾构在下穿既有铁路中的运用，探讨了地铁盾构法下穿铁路施工中的技术难点及其应对措施。
关键词：地铁隧道；盾构法施工；下穿铁路；风险控制前言随着我国经济的飞速发展，城市轨道交通建设也得到了不断发展，城市地铁建设工程日益增多，就会对对既有铁路造成一定影响。
因此，需采取合理有效的施工措施将地铁盾构施工对既有铁路的影响降到最低。
1. 工程概况某地铁3号线采用盾构法进行施工，工程周围环境比较复杂，推进过程中将下穿大量的构筑物以及建筑物。
该地铁盾构区间长896m，区间隧道埋深14～19．5m。
盾构隧道和既有铁路相交地段的地层主要是粉质黏土与素填土。
该区间隧道和既有铁路线路之间的平面夹角为28°～30°。
2. 地铁盾构下穿既有铁路的风险1)地层沉降会对轨道造成影响。
土体发生沉降时，既有铁路轨枕的支撑面在土体沉降过程中发生下沉，也会破坏既有铁路轨道的多支座超静定系统。
列车运行时，在动荷载的作用下，下沉的轨枕会随着产生很大程度的变形，从而使轨道中应力急剧上升。
如果土体沉降过大，还会使轨道发生断裂。
既有铁路的轨枕支撑面会逐渐形成沉降坑，这时，列车通过时就会产生垂直向上的冲击力，再结合列车的自振，会产生更大的振动，一旦振动情况严重会导致发生出轨事故，严重威胁着人们的生命财产安全，且列车的速度越快，危险越高。
2)当轨道发生差异沉降时，也会对列车的运行造成不利影响。
盾构下穿既有地铁线路施工技术研究
盾构下穿既有地铁线路施工技术研究作者：程维敬来源：《建筑工程技术与设计》2015年第02期【摘要】随着全国范围内地铁建设规模的不断扩大，在建地铁线路必然面临下穿既有运营地铁线路的问题。
为确保既有运营线路安全运行以及在建地铁线路正常施工，本文结合深圳地铁9号线多次下穿既有线路的施工经验，分析穿越段不良地质情况，研究穿越过程中的掘进参数，探索各项新技术的应用，总结出盾构施工下穿既有线路的经验及技术措施，从而对今后地铁盾构施工提供参考。
【关键词】深圳地铁9号线；盾构下穿；复杂地层；经验参考1、概述深圳地铁9号线人向区间左右线出人民南东端头后即下穿既有地铁1号线区间盾构隧道。
深圳地铁1号线是深圳市目前正在运营的地铁线路，是深圳市主要交通线路。
列车运行频率高，人流量大，营运时间每天6：00至23：30，本标段下穿的【罗湖站～国贸站】区间采用盾构法施工，管片外径6.0m，内径5.4m，每环管片长度1.5m。
新建地铁9号线人向区间隧道采用复合式土压平衡盾构机施工，开挖直径6.28m，衬砌管片环采用“3+2+1”（三块标准块，两块邻接块，一块封顶块）形式通用型管片拼装，外径6.0m，内径5.4m，楔形量为38mm。
2、地质概貌该区间隧道区域的土层主要为第四系松散层及侏罗系变质砂岩组成。
第四系松散层主要由人工素填土、冲洪积层及残积层等组成。
新建线路穿越土层强风化变质砂岩、中风化变质砂岩、强风化糜棱岩。
新旧两条线路夹土体为强风化变质砂岩、强风化糜棱岩。
主要地层岩土特性如下：（1）素填土（1-1）：褐黄色、褐红色等，主要由粘性土、砂土、碎石或少量建筑垃圾组成，多数钻孔顶部有约0.2m的砼路面，其中碎石粒径2～4cm，含量约30%～40%，稍湿，松散状态。
主要来源为道路施工及周围建设回填，强度低，压缩性高。
（2）粘性土层（3-2）：黄褐色、红褐色、灰黄色等，局部夹有灰白色高岭土团块，含少量细砂，可塑状，局部硬塑状。
（3）粉细砂层（3-3）：黄褐色、浅黄色、黄白色等，主要矿物成分为石英、长石等。
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对地铁区间盾构下穿既有运营铁路线路施工方案的研究发表时间：2019-04-15T09:25:56.767Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：胡晓庄[导读] 采用三维有限元数值模拟的结果，可以做为现场施工效果的评估依据，能够为优化现场施工工艺提供指导作用。
中铁开发投资集团有限公司云南昆明 650000摘要：昆明市轨道交通4号线菊华站～昆明东站区间盾构施工，需下穿沪昆铁路，在下穿施工过程中为保证运营安全，是否需要铁路运营线停运，成为铁路及施工单位重点考虑的问题，本文基于土体摩尔-库伦屈服准则，采用Midas/GTS有限元软件建立三维有限元模型，模拟了盾构下穿既有运营铁路施工过程，研究了盾构下穿既有运营铁路施工过程中线路的变形情况，分析了盾构下穿既有运营铁路线施工对其线路的稳定性影响，并依据数值模拟结果制定了既有线正常运营的下穿施工方案。
为减小运营风险，施工中采取了多项措施，以接近数值模拟的理想边界条件，并利用沉降监测结果优化施工控制措施，结果表明：在既有线不中断运营的条件下盾构下穿施工，其三维有限元数值模拟结论与现场实测结果对比，两者整体上吻合较好，取得了较好的社会及经济效益。
关键词：盾构施工；既有铁路运营线；三维有限元引言随着我国主要城市轨道交通的大力建设，地铁隧道之间以及与公路、铁路的交叉穿越施工将会越来越多，在交叉穿越工程中，新建盾构隧道近距离下穿施工将对上覆既有建（构）筑物产生较大影响。
因此，研究穿越工程中下穿盾构、既有建（构）筑物及地层的相互影响机理具有重要的现实意义[1]。
当前，随着昆明城市建设的不断推进，昆明城市交通也由平面线状向立体网状发展，出现了不少地铁隧道下穿既有地铁、公路、铁路等情况。
这无疑会使既有建（构）筑物的稳定性及行车安全受到影响，同样也会加大区间盾构的施工难度。
本文针对昆明市轨道交通4号线菊华站～昆明东站区间盾构下穿沪昆铁路施工，就如何评价铁路路基的安全性，如何控制区间盾构近接施工工艺参数等关键技术问题给出了类似工程的参考，对开展区间盾构施工对既有建（构）筑物及其行车安全稳定性的研究有较强理论及实际意义。
目前，国内外已有较多关于盾构下穿对其周边既有结构物影响的研究。
Zanten&Vries[2]依托荷兰某实际隧道穿越工程，应用三维有限元法分析了由于隧道穿越工程施工而导致的地表沉降因素；丁祖德等[3]依据穿越某框架结构建筑施工的地铁隧道，根据隧道—土体—结构相互作用原理，采用有限元软件 Midas/GTS 建立地铁隧道穿越施工对隧道上方既有地表建（构）筑物影响的三维有限元模型，分析了地铁隧道与地表建（构）筑物间的空间距离一定，而隧道洞轴线与建（构）筑物的夹角不同时，地表建（构）筑物基础和结构受隧道开挖所引起的附加应力和变形。
本文结合昆明市轨道交通 4 号线菊华站～昆明东站区间盾构下穿既有运营铁路工程展开研究，对菊华站～昆明东站区间盾构下穿沪昆铁路在施工过程中对线路的影响进行深入的分析，为盾构下穿铁路施工的同时确保既有线安全运营提供参考和借鉴。
图1.1 昆明轨道交通 4 号线线路走向图1 工程概况1.1 昆明轨道交通 4 号线概况昆明轨道交通4号线为连接主城区与呈贡新区的重要轴线，线路起于昆明主城区西北部陈家营站，止于呈贡新城昆明火车南站，途径五华、高新、盘龙、官渡、经开、呈贡6个行政区；线路全长43.396km，共设29座地下车站（新建车站28座）、2座停车场、1座车辆段。
1.2 菊华站～昆明东站区间设计概况菊华站～昆明东站区间线路自菊华站大里程端出站后沿昆河铁路向西南敷设，而后向南偏离昆河铁路方向，待穿沪昆铁路路基段后，线路再次沿昆河铁路向西南延伸，经黑土上凹村、彩云北路、凉亭小区、昆明市第二汽车综合性能检测站、云南省全都安三轮摩托专业批发市场后，进入昆明东站小里程端。
区间右线隧道全长 1426.287m，左线隧道全长1424.508m。
区间左右线各有 5 个平曲线，最小半径均为500m；区间纵坡均为双向坡，下坡段纵坡均为2‰，上坡段最大坡度均为28‰；区间共设两处联络通道。
线路大部分位于昆河铁路下方，沿途依次穿越黑土下凹村民房（侧穿）、沪昆铁路凉亭 1#、 2#号铁路桥（侧穿）、沪昆铁路路基段（正穿）、黑土下凹村民房（正/侧穿）、昆明石化工贸公司（正穿）、石化加油站（正穿）、凉亭小区民房（正/侧穿）、彩云北路过街人行天桥（正穿）、昆明市第二汽车综合性能检测站房屋（正穿）、云南省全都安三轮摩托专业批发市场（正穿）。
区间隧道采用土压平衡盾构法施工，自昆明东站方向始发，至菊华站方向接收。
盾构管片采用平板式单层预制钢筋混凝土管片衬砌，采用通用环管片模板。
管片材料为 C50 混凝土，内径为5.5m,厚度为0.35m，外径为 6.2m，管片宽度为1.2m。
图1.2 区间与既有铁路线相对位置关系图1.3 区间盾构隧道与既有沪昆铁路线的相对位置关系地铁区间与既有沪昆铁路的相对位置关系平面图如图 1.2 所示：区间盾构隧道以 15°～32°小角度分别穿越沪昆铁路客车联络上、下行线，沪昆铁路货线上、下行线及机待线共5条铁路线路。
根据铁路昆明局提供的相关资料以及现场实地调查：上述5条铁路股道设计时速均为 120km/h，采用有砟轨道形式，如下图所示：图1.3 现场实地调查图新建昆明市轨道交通4号线菊华站～昆明东站区间，盾构隧道由昆明东站方向始发往菊华站方向推进，里程为菊华站～昆明东站区间YDK15+380～YDK15+650 ，下穿沪昆客车联络上、下行线；下穿沪昆铁路货车上、下行线及机待线路基共5条铁路线路基。
2 盾构下穿沪昆铁路设计方案图2.3 盾构隧道穿越区域一铁路路基横断面图地铁区间与既有沪昆铁路路基的平面相对位置关系如图 2.1 所示，拟建盾构隧道穿越既有沪昆铁路段主要可分为两个区域：区域一：区间盾构隧道YDK15+380～YDK15+445段下穿沪昆铁路客车联络上、下行线，沪昆铁路货车上行线3条铁路股道，线路设计时速均为120km/h，道床结构采用有砟轨道形式，为2016年近期新填方路基。
区域二：区间盾构隧道YDK15+445～YDK15+445段下穿沪昆铁路货车下行线以及机待线2条铁路股道，线路设计时速均为120km/h，道床结构采用有砟轨道形式，为2004年早期填方路基。
根据现场勘查及所收集资料，这5条铁路股道基本位于同一水平面内，即其轨面标高基本相同，但路基工程处理措施不同且竣工年代不同。
“区域一”及“区域二”的断面位置关系图如图2.3所示：图3.1 三维数值模拟网格模型由图2.2及图2.3可看出，两区域盾构隧道直径均为6.2m，隧道埋深约20m。
铁路有砟轨道位于隧道3倍洞径外，可初步判定隧道开挖对铁路股道影响不严重。
另外，由图2.2可以看出，后期修建的区域一填方路基在施工时，对地表9.6m下的约6m范围路基土体进行了多向水泥搅拌桩加固。
图3.2 隧道与股道俯视图3 盾构下穿沪昆铁路施工过程三维数值模拟分析考虑到区域一涉及高铁联络线，安全等级要求高，本论文仅对区域一中的沪昆客运线进行数值模拟分析。
3.1 三维有限元模型数值模型的建立（1）计算范围按照昆明轨道交通4号线（菊华站～火车东站区间）设计图以及下穿段铁路股道施工图、竣工图等资料，利用 MIDAS-GTS 软件建立三维有限元数值分析模型。
在三维建模中，取盾构隧道开挖方向为y轴，z轴垂直于岩层，x轴沿着盾构隧道横向，并且与y轴和z轴满足右手法则。
计算区域主要根据盾构隧道以及既有火车股道的布置情况，并满足一定边界效应的要求来确定。
在本模型中，左右线隧道中心间距约13m，在左右线隧道中心各往外取40m，横向共选取80m；盾构隧道穿越铁路股道，选取新沪昆客线（含2股道）进行分析；在高度方向共选取40m，左、右线隧道埋深约20m。
（2）网格划分昆明轨道交通4号线下穿沪昆铁路路基数值模拟网格模型如图 3.1所示，隧道与股道俯视图如图 3.2所示。
土体强度准则为Mohr-Coulomb准则，采用实体单元模拟，钢轨采用梁单元模拟，管片和盾构机盾壳均采用板单元模拟。
由于本次计算主要考虑盾构推进过程中地表面以及股道的位移变化，因此，模型忽略盾构机与周围土体之间的摩擦作用以及盾构机推进过程中的千斤顶压力。
图3.3 既有土层及盾构注浆圈加固图本模型共有单元132800个，节点71557个，其中盾构左线隧道单元12149个，节点6786个，右线盾构隧道单元12607个，节点6937个。
在盾构隧道周围网格较密，往外则逐渐加大。
本模型采用位移边界条件：侧面限制水平位移，底部限制垂直位移，模型上表面取为自由边界。
根据施工方案，先进行盾构隧道右线（模型左侧）的施工，通过后再进行左线（模型右侧）施工。
（3）计算参数选取根据《昆明市轨道交通4号工程菊华站～昆明区间详细勘察（中间资料）》以及相应技术规范，在有限元分析中，材料的物理力学参数如下表：图 3.4 土层总体变形云图（4）荷载①自重：程序根据建立的单元材料容重，自动计算其体积后计算自重，最后分配给各单元节点用于分析。
②上部荷载=铁路荷载，取中--活载。
（5）土层加固根据《昆明市轨道交通 4 号线施工图（菊华站～昆明东站盾构区间）》确定在有限元分析中对既有路基土体多向水泥搅拌桩加固区域和盾构管片背后土层加固区域按提高土层参数进行模拟。
3.2 计算结果分析（1）盾构施工地层位移变形分析隧道贯通后，土层总体变形云图如图 3.4 所示。
由三维沉降云图可知：盾构法施工引起的地层变形具有明显的三维特征，沿隧道轴线方向不同位置的地层的竖向和水平位移变化较大。
由计算结果可知，双线隧道贯通后，最大地表沉降值为6.37mm，小于10mm的地面沉降控制值，位于左、右线盾构隧道上方中间区域。
（2）盾构施工股道位移变形分析对4条钢轨变形进行监测，按Y向顺序分别定为1#钢轨、2#钢轨、3#钢轨和4#钢轨，双线隧道贯通过程时，钢轨的变形曲线如图 3.5～3.8 所示。
图3.6 2#钢轨的轨向沉降及最大轨向差异沉降曲线图图3.8 4#钢轨的轨向沉降及最大轨向差异沉降曲线图由上图可知，盾构下穿区域一铁路路基时，引起的铁路轨道最大沉降值约为6.20mm，小于10mm的轨道沉降控制值；相邻钢轨之间的差异沉降小于1mm，小于4mm的变形控制值；两条股道的单轨最大轨向差异沉降为0.67mm/10m，小于4mm/10m的变形控制值。
4 数值模拟结论通过4号线盾构隧道穿越沪昆铁路路基股道的三维有限元计算结果，可以得到以下结论：（1）由于左、右线盾构隧道线间距较小，叠加效应较为明显，因此地表最大竖向沉降位于两隧道中线上方区域。
（2）双线隧道贯通后，铁路路基范围内，最大地面沉降值约为6.37mm，小于10mm的地面沉降控制值。