天津铁盾构穿越既有铁路工程变形规律及施工控制概述

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1、天津铁盾构穿越既有铁路工程变形规律及施工控制概述1绪论1.1研究的背景和意义随着社会的快速发展，城市规模的不断扩大，交通出行问题已成为困扰城市发展及人们日常生活的重要因素。在城市内部，地铁交通以其低污染、高效、快捷等优点被越来越多的国家所认可。在城市之间，快速便捷的城际铁路以其快速、高效的特点获得了大、中城市的青睐。城际铁路与普速铁路组成了城市之间的轨道交通体系；地铁、轻轨及地下直径线则组成了城市内部轨道交通的体系。随着科学技术的飞跃发展，人们越来越注重时间效益，建设快速、安全的交通网络就成为城市发展及市民生活的必然要求。在城市内部以及城市之间，各种轨道交通成为多数大、中数城市的选择⑴。近

2、年来，随着城市的不断向外发展及对环境要求的不断提高，经济发展重心逐渐转向市郊，作为城市的重要动脉，地铁的修建也幵始向外蔓延，同时，京沪高铁及各条高速铁路的完成，使盾构險道下穿既有铁路工程越来越多的出现。以北京为例，如8号线二期工程下穿东北环线铁路、15号线下穿京承铁路、10号线二期工程下穿京沪高铁、14号线下穿京津城际铁路、光明路顶管下穿京沪高铁高架桥等工程，这些工程都将对既有线路产生一定的影响，而列车运行速度的提高又对线路的平顺和稳定提出了更高的要求，在这种背景下，分析盾构隧道下穿既有铁路产生的影响规律，并提出合理的施工优化方案，对保障列车的安全运营以及工程的顺利进行是很有必要的。随着建

3、设规模的不断扩大，城市轨道交通与大铁路的无缝换乘的发展，新建城市轨道交通必然会出现近接施工状况，新建地铁的施工也必然会对既有线产生安全影响。综上所述，新建地铁施工对既有线结构及轨道的影响分析及安全控制措施的研究对地铁建设工程的开展是十分必要的。...........1.2国内外研究现状及方法1.2.1隧道引起土体变形研究现状城市地铁区间隧道盾构施工是在岩土体内部进行的，无论其埋深大小，盾构的施工过程将不可避免地对周围地层产生扰动。由于土体的开挖，必然造成土体松动、孔隙水排出等，土体原始应力进行重分布，土体原有平衡状态被破坏直至达到新的平衡状态。土体平衡状态遭到破坏将导致周边地层发生各种移动

4、及变形。地层的移动和变形又会引起附近既有建（构）筑物的变形。在盾构施工引起的沉降分析方面，国内外的学者都做了相当深入的研究，目前对盾构施工引起的地面沉降研究可概括为以下几种方法：经验公式法、理论解析法、模拟试验法、数值分析法。R.B.Peck基于当时大量隧道开挖引起的地表沉降实测资料指出地表沉陷槽的形状近似于概率论中正态分布曲线，并给出了计算沉降值的经验公式，即Peck公式。Peck法的适用条件应该是埋深大、半径小的隧道开挖。工程中普遍釆用的经验公式基本是以Peckl969年提出的盾构隧道施工阶段地面沉降估算公式为基础的。我国侯学渊等结合上海地区饱和土和盾构施工的特点，提出了考虑施工因素和

5、时效（即土体扰动后固结）沉降的Peck公式。Peck公式可以在一定程度上解决盾构施工引起地表沉降的预估问题，但无法在土的本构关系基础上解释盾构开挖及推进过程中土体变形的原因和机理，因而无法对盾构开挖推进的全过程及沉降随时间的发展规律进行预测分析，许多实测资料表明，随时间的推移，土体的固结及二次固结均会使沉降槽的形状及沉降量的大小发生很大变化。2盾构穿越工程的影响机理及控制措施研究2.1盾构施工对地层的影响盾构施工改变了原有地层的初始平衡条件，引起土体的应力重分布，使土体受到扰动甚至发生剪切破坏，主要表现为地层的隆起、沉降和水平位移。归结起来主要为：地层损失和土体的重新固结。千斤顶的顶升力可

6、用来调整上方既有线的竖向变形，达到稳定既有结构的作用。在穿越部位对既有线轨道采用型钢支撑能够有效的控制新建險道施工对既有线的影响，型钢支撑可增大轨道下方基础的刚度，使轨道与地层脱离，降低地层变形对轨道的影响。建立完善的监测网，依据监测数据情况，及时做出针对反应，调整施工参数或改变施工方案。在施工期间对既有建（构）筑物结构进行实时监测，有助于掌握地下工程施工过程中既有建（构）筑物的变形状况，为施工和运营提供及时可靠的数据及信息，评定施工对既有建（构）筑物结构的影响，为及时判断既有建（构）筑物结构安全和运营安全状况提供依据，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，使有关各方能及时做出反应，避免事

7、故的发生，确保既有建（构）筑物的运营安全和施工安全。2.2盾构掘进工程施工控制措施盾构施工不可避免的会对临近建（构）筑物产生影响，而施工对建（构）筑物的影响大多是通过地层传递的。为降低盾构掘进对地层扰动的影响，减少对临近建（构）筑物的影响，保证既有建（构）筑物在盾构穿越施工后的正常使用及安全性，可以从以下三个方面采取措施：在选择盾构机时最应该注意的是确保开挖面的稳定。为此，应该注意土质条件（种类、强度、渗透系数、细颗粒含