軌道交通斜穿既有鐵路對路基沉降影響分析

楊守峰

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300000)

軌道交通作為現(xiàn)階段國家發(fā)展交通的一重大交通手段，建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大[1]。新建隧道與既有鐵路的相互交叉影響越來越多[2]。新建隧道下穿既有鐵路必然會(huì)引起上面鐵路路基和軌道產(chǎn)生變形[3]。重慶軌道交通四號線一期工程民安大道站—重慶北站路段的開挖過程中，由于開挖擾動(dòng)、地層損失和固結(jié)沉降等因素會(huì)引起施工隧道上方的巖土體沉降，可能導(dǎo)致上方既有線路滬蓉鐵路路基發(fā)生移動(dòng)或變形，從而導(dǎo)致路基上方軌道變形，影響鐵路正常運(yùn)營。基于此，本文通過理論分析，數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究軌道交通暗挖施工下穿既有鐵路對鐵路路基沉降變形規(guī)律影響，以便科學(xué)指導(dǎo)施工。

1 工程概述

通過對重慶軌道交通4號線民安大道—重慶北站暗挖區(qū)間下穿滬蓉鐵路路基施工的安全性影響，其平面圖如圖1所示。

圖1 蘭渝鐵路與軌道交通四號線

2 模型建立

綜合重慶市軌道交通四號線民安大道站—重慶北站路站初步設(shè)計(jì)參數(shù)、地質(zhì)資料及TB 10003-2016《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中圍巖的物理力學(xué)參數(shù)，模型所取土層深度范圍內(nèi)的巖土層計(jì)算參數(shù)選取如表1所示，結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)如表2所示。

巖土體的模擬選用三維六面體實(shí)體單元，整個(gè)數(shù)值模擬模型共劃分188 669個(gè)實(shí)體單元，183 470個(gè)節(jié)點(diǎn)(圖2)。

表1 巖土層計(jì)算參數(shù)

表2 結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)

圖2 隧道數(shù)值模擬模型

3 路基影響分析

重慶市軌道交通4號線民安大道站—重慶北站路站暗挖區(qū)間56個(gè)代表循環(huán)施工情況下滬蓉鐵路路基處沉降變化值(圖3)。

圖3 交叉點(diǎn)處沉降隨開挖變化

由圖3可以看出：隨著軌道交通的逐步開挖，暗挖區(qū)間與滬蓉鐵路路基上行、下行線交叉處的路基沉降逐漸增大，待暗挖區(qū)間二次襯砌結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后，交叉點(diǎn)一處的路基沉降最大值為1.10 mm；交叉點(diǎn)二處的路基沉降最大值為1.08 mm；交叉點(diǎn)三處的路基沉降最大值為1.11 mm；交叉點(diǎn)四處的路基沉降最大值為1.07 mm。交叉點(diǎn)處沉降趨勢較為一致，在距離越近，其沉降越明顯，說明在斜穿過程中對既有鐵路造成一定地影響。

滬蓉鐵路下行線和上行線路基縱向沉降圖(圖4)。

由圖4可以看出，暗挖區(qū)間二次襯砌施工完畢后，沉降的縱向分布近似為正態(tài)分布曲線。路基沉降影響范圍約為-40～40 m之間。滬蓉鐵路下行線路基沉降最大值為1.1 mm，10 m最大差異沉降為0.36 mm；上行線路基沉降最大值為1.08 mm，10 m最大差異沉降為0.3 mm；滿足《鐵路線路維修規(guī)程》(2006)中關(guān)于軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值規(guī)定以及重慶市軌道交通4號線民安大道站—重慶北站路站區(qū)間下穿滬蓉鐵路段變形控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

重慶市軌道交通四號線在下穿既有鐵路施工中對既有鐵路隧道路基沉降有影響，特別是在交叉部分影響較大；重慶市軌道交通4號線民安大道站—重慶北站路站暗挖區(qū)間對下穿段滬蓉鐵路路基最大沉降值為1.1 mm；暗挖區(qū)間與滬蓉鐵路路基上行、下行線交叉處的路基沉降逐漸增大，待暗挖區(qū)間二次襯砌結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后，四個(gè)交叉點(diǎn)處的路基沉降最大值為1.10 mm，最小值為1.07 mm；滬蓉鐵路下行線路基沉降最大值為1.1 mm，10 m最大差異沉降為0.36 mm；上行線路基沉降最大值為1.08 mm，10 m最大差異沉降為0.3 mm。

圖4 鐵路縱向沉降

[1] 周平,王志杰,張家瑞,等.高速鐵路新型路基材料的動(dòng)響應(yīng)減振研究[J].振動(dòng)與沖擊,2017,36(13):230-237.

[2] 婁國充. 鐵路隧道下穿既有路基沉降規(guī)律及控制標(biāo)準(zhǔn)研究[D].北京: 北京交通大學(xué),2012.

[3] 羅浩威. 地鐵隧道下穿既有鐵路對線路結(jié)構(gòu)的影響研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué),2013.