郑州轨道交通2号线航海东路站~长江路站盾构区间下穿国铁站场风险控制探究

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1、郑州轨道交通2号线航海东路站~长江路站盾构区间下穿国铁站场风险控制探究　　摘要：通过对盾构下穿国铁站场的风险分析，采用数值模拟分析了在加固前后不同条件下盾构下穿国铁站场对轨道的受力影响，并进行了对比分析，结合风险分析、国铁站场加固情况，结合盾构区间沉降机理模拟盾构下穿沉降，预测沉降结果，分析加固方案的可行性及安全性，同时为盾构施工提供相应技术参考。关键词：盾构隧道，国铁站场，施工风险，风险控制，轨道变形中图分类号：U45文献标识码：AAbstract:ShieldNationalRailwaysstationbeneaththeriskanalysis,theuseofnumericalsi

2、mulationindifferentconditionsbeforeandafterreinforcementshieldbeneaththenationalrailwaystationsaffectedbytheforceofthetrack,andmakeacomparativeanalysis,combinedwithriskanalysis,thenationalrailwaystationreinforcement,combinedwithsimulationshieldshieldZonesettlementmechanismbeneaththesettlement,settl

3、ementpredictionresults,analyze6thefeasibilityreinforcementandsafety,aswellastoprovideappropriatetechnicalreferenceshieldconstruction.1前言近年来随着国内基础设施建设规模的迅速发展，城市轨道交通与高速铁路或城际铁路相互穿越的工程案例不断增多，工程建设过程中出现了轨道交通下穿国铁、高铁和城铁的高风险工程施工。郑州地区轨道交通1、2号线多条区间下穿铁路工程，本文以郑州轨道交通2号线航海东路站至长江路站站区间盾构隧道下穿国铁站场为例，讨论模拟盾构隧道下穿国铁站场加固方

4、案的沉降结果，为后续下穿施工提供相关风险控制技术措施，以及同类工程的风险评估与施工期风险控制提供技术参考。2工程概况郑州轨道交通一号线郑州航海东路站至长江路站区间在YCK24+241.639～YCK24+321.731位置下穿郑州南站,隧道结构埋深约17.40m。郑州铁路南站共7条股道，其中Ⅰ道为京广铁路下行线、Ⅱ道为京广铁路上行线，其它为郑州南站站线。穿越铁路区域:Ⅰ道K680+416.32～K680+446.82,Ⅱ道K680+430.74～6K680+461.46。隧道与铁路斜向交角约141.8度，斜向穿越铁路路基宽度约74m。铁路道床均为碎石道床，混凝土轨枕。图1区间隧道与国铁站场轨

5、道平面关系图航海东路站～长江路站区间在地貌上属黄河二级阶地。本区间绝对高程104.6m～108.3m，北低南高，相对高差约3.7m，地形起伏较小，场地较开阔。场地区间下穿国铁站场分布地层自上而下可分为以下几个单元层：第(1)层人工填土层；第(5)层一般粉土、粉砂层；第(6)层粉质粘土层、粉土层；第(7)层为粉质层和钙质胶结层。场地地下水类型为潜水。地下水主要赋存于以下的粉质粘土层、粉土中，稳定水位埋深为21.50～25.55m。结合国内已有很多成功穿越国铁的地铁工程经验，本区间穿越郑州南站站场线路基沉降控制标准为:a.轨面沉降值不得超过9mm；b.相邻两股钢轨水平高差不得超过9mm；c.相邻

6、两股钢轨三角坑不得超过9mm。3工程难点及风险分析盾构隧道下穿国铁站场的风险主要为控制站场的7条股道的轨道变形，为Ⅰ级环境风险。隧道拱部分布较厚的⑤-4粉砂层（约12m厚），该层密实度较低，凝聚力指标远低于其它土层，盾构机通过该地层时，地层反应明显，盾构机各项掘进参数与地层不适应会极易导致地层沉降速率及累计沉降值超控制值。6为此，盾构下穿前做好施工筹划，对此部分铁路道床下方土体进行预加固处理，改良地层，降低地层变形速率，提高地层稳定性。3.1风险分析盾构下穿站场引起的地表及轨道变形的因素包括：（1）开挖面土压不平衡引起的土体损失；（2）同步注浆量不足，地层反应速率过快；(3)盾尾与衬砌环之间

7、的空间未能及时充填引起的土体损失；(4)注浆材料固结收缩；(5)隧道渗漏水造成土体的排水固结；(6)衬砌环变形和隧道纵向沉降；(7)土体扰动后重新固结。其中前三项是施工直接影响的主要风险源，施工中需重点控制。为分析盾构下穿国铁站场的沉降规律，采用了MIDAS/GTS进行动态数值模拟分析。其中地层采用实体单元，Mohr-Coulomb材料模拟；管片采用shell单元，用弹性材料模拟；采用Mohr-Coulomb