铁路隧道下穿既有路基沉降规律及管控标准探讨

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1、铁路隧道下穿既有路基沉降规律及管控标准探讨1绪论1.1研究背景及意义交通运输与社会进步发展的关系十分密切，方便的交通运输条件是城市形成和发展的基本因素之一，铁路作为我国当前运输体系中的骨干，在社会经济发展过程中所起的作用有目共睹。随着我国改革开放的进一步深入，社会经济飞速发展，城市化进程不断加快，人口越来越向大城市、沿海等经济发达地区流动，铁路运力不适应国民经济和社会发展要求的问题日益严重，买票难、乘车难，要车难、运货难的问题依然存在。为此，国家铁路十一五规划明确提出通过建设客运专线、发展城际客运轨道交通和既有线提速改造，初歩形成以客运专线为骨干，连接全国主

2、要大中城市的快速客运网络。2008年铁道部针对我国《中长期铁路网规划》做了调整，针对繁忙干线提出修建四纵四横客运专线，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道。同时，为满足经济发达的城市密集群的城际间旅客运输日益增长的需求，还规划了环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区的城际快速客运系统，如图1-1所示。目前，有16条时速200公里及以上的高速铁路相继开工建设，截止2011年底，我国已通车的高速铁路己达9792km，预计到2020年，我国高速铁路里程将达1.8万公里。而在高速公路方面，到2010年底全国公路总里程达到210?230万公里，高速公路里程达到5

3、万公里。到2020年底全国公路ffi程将达到260~300万公里，高速公路里程将达到7万公里以上。随着高速铁路和客运专线建设规模的不断扩大，铁路与既有铁路和高速公路的交叉相互影响也越来越严重。为了减小土地占用和对既有交通的相互影响，同时为了降低工程成本和对周围环境的影响，新建和改建铁路采用隧道下穿方式跨越既有铁路和高速公路的工程越来越多，例如：石家庄新建客运专线六线隧道下穿市区，较好的解决城市分割和市政交通干扰问题；海口市美兰机场隧道下穿高速公路、国道、地方公路，减小了与既有交通运输网的相互干扰；武广铁路客运专线浏阳河隧道全长10.1公里，位于长沙市东部，隧

4、道下穿京珠高速、长永高速、远大路、人民东路、浏阳河、机场高速，较好地解决了客运专线穿越城市建筑密集区的社会难题；另外在西部丘陵、山区，新建铁路线下穿既有铁路线、公路线的工程更是不胜枚举。新建或改建铁路采用隧道下穿跨越既有铁路和公路的优势十分突出，但隧道施工不可避免的会对既有铁路和公路地基产生扰动，必然会产生不同程度的地层沉降，从而引起既有铁路路基和轨道及既有公路路基和路面产生变形，不仅对铁路施工和周边环境的安全产生不利影响，而且会影响既有线路的安全运营，严重的会造成既有铁路和公路的破坏，引起较大的安全事故和造成较大的经济损失。因此，研究铁路隧道下穿既有道路引

5、起的沉降变性规律和隧道、道路相互作用机理、科学制定新建铁路线下穿既有铁路和公路施工引起的沉降控制标准，研究沉降控制技术措施和沉降监测控制技术，以减轻、消除和避免由于施工引起地表沉降的不利影响是十分必要的。论文结合铁道部重点科技攻关项目铁路隧道结构设计参数研究一隧道下穿既有建筑物施工沉降控制标准研究（2008G024-B)，针对上述问题，在大量隧道下穿工程施工资料调查、理论分析、数值模拟的基础上，结合公路、铁路不同行业相关安全管理规定，对铁路隧道下穿既有公路和铁路施工引起路基变形模式和沉降规律、路基变形控制指标和沉降沉降控制标准等进行了深入研究，分析了不,同地

6、层条件对既有公路沉降的影响，根据平整度要求提出了隧道下穿不同等级公路的沉降标准值；在分析隧道下穿既有铁路线路特点的基础上，提出了不同列车运行速度下路基沉降标准值。相关标准的提出对铁路下穿既有建筑物的安全施工具有重要的科学价值和广泛的应用前景。1.2国内外硏究现状新建隧道施工开挖不可避免地会对周围环境造成扰动与破坏，也肯定会引起隧道周围土体变形，进而引起隧道上方地面附近建筑物的倾斜、开裂乃至坍塌，产生一系列复杂的环境岩土问题，例如邻近桩基断裂或产生较大沉降，既有隧道和地下管线断裂、破损，道路路面破损等等。隧道邻近既有结构物施工作为岩土环境工程的一个新兴课题，国

7、内外学者幵展了很多研究工作，得出了许多有意义的结论，为科学评价隧道施工对既有结构物的影响提供了一定的理论基础。各行业根据既有建筑物的重要性及自身特点，提出了不同的沉降变形的控制标准，并采取了不同的施工控制技术措施。2隧道下穿施工对既有路基影响及典型工程实测数据分析铁路隧道的施工建设，必然会扰动周围地层引起地表沉降和变形，形成一定规模的沉降槽，进而影响周边的建（构）筑物。自R.B.Peck提出地表沉降的经典理论后，国内外对盾构法或矿山法隧道施工引起地层响应及对周围建筑物影响的研究十分广泛，特别是在现场监测、模型试验及数值模拟分析等方面的研究文献很多，但针对下穿

8、既有道路方面的研究仅限于施工监测量控和部分数值计算。