隧道近接施工對上部既有重載鐵路隧道安全穩(wěn)定性影響研究

王海龍，董 捷，武志輝，王志崗

(1.河北建筑工程學院 土木工程學院，河北 張家口 075000; 2.河北省土木工程診斷、改造與抗災重點實驗室，河北 張家口 075000)

隨著我國交通線網(wǎng)密度的逐年增加，各類高風險交叉隧道工程逐年增多。其中，小凈距重載鐵路交叉隧道因上部重載列車軸重大、荷載持續(xù)時間長、沖擊荷載幅值高等因素的影響，交叉段下部新建隧道施工給上部既有重載鐵路安全運營帶來極大風險。

眾多學者針對地鐵列車運行引起隧道結(jié)構的動力響應規(guī)律進行了研究。文獻[1]基于有限元數(shù)值方法，針對地鐵振動荷載作用下近距離平行隧道結(jié)構的二維彈塑性動力響應進行模擬，分析隧道結(jié)構體系的加速度和內(nèi)力響應特性。文獻[2-3]通過建立交疊隧道三維計算模型，分析了地鐵列車荷載作用下的隧道結(jié)構振動響應及其頻譜特性。文獻[4]建立車輛-輪軌模型，研究地鐵運營期間列車振動荷載對隧道襯砌結(jié)構變形及內(nèi)應力的影響。文獻[5-8]結(jié)合二維或三維數(shù)值模擬結(jié)果，研究列車振動荷載作用下隧道結(jié)構的動力響應規(guī)律。

文獻[9]針對普通鐵路隧道，以隧道立體交叉工程為背景，通過數(shù)值模擬方法，開展列車動荷載作用下不同立體交叉結(jié)構位移、加速度、內(nèi)力響應規(guī)律的研究。文獻[10]利用分層法研究了列車移動荷載作用下隧道交叉斷面處隧道結(jié)構及圍巖振速與動位移的響應規(guī)律。采用列車激振力函數(shù)模擬高速列車豎向荷載，運用彈塑性有限元方法及數(shù)值模擬對大斷面隧道結(jié)構[11]、交叉隧道結(jié)構[12]在列車振動荷載作用下的動力響應進行了深入的分析。文獻[13-14]以列車振動荷載現(xiàn)場測試成果為基礎，獲得隧道襯砌結(jié)構豎向位移、豎向加速度的響應特性。

相比而言，重載列車激勵荷載作用下鐵路隧道結(jié)構的動力響應研究較少。文獻[15]將基底填充層表面實測加速度時程曲線作為激振荷載，運用Ansys軟件進行重載列車作用下隧道結(jié)構的動應力分析。針對重載鐵路隧道基底結(jié)構受列車荷載作用更大的特點，部分學者結(jié)合現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬，研究重載列車荷載作用下鐵路隧道基底結(jié)構的位移、加速度[16]、動壓力[17]及動應力分布特點[18]。

總結(jié)發(fā)現(xiàn)，以往研究內(nèi)容多涉及地鐵或山區(qū)普通鐵路交叉隧道，而下穿隧道近接施工過程中，受上部隧道重載列車荷載的影響，交叉段圍巖受力狀態(tài)、既有隧道沉降變形及動力響應特性將異常復雜。基于此，本文以新建京張高速鐵路草帽山隧道下穿唐呼重載鐵路北草帽山隧道為例，重點研究下穿隧道施工及列車荷載作用下既有隧道襯砌結(jié)構沉降變形及動力響應特性，從而為類似重載鐵路交叉隧道工程提供技術支持及經(jīng)驗參考。

1 現(xiàn)場測試

1.1 工程背景

新建京張高速鐵路草帽山隧道位于河北省張家口市沙嶺子鎮(zhèn)北，隧道采用單洞雙線形式，隧道進口里程DK172+980，出口里程DK180+320，全長7 340 m，設計速度250 km/h。

隧道在DK173+862—DK174+057段下穿唐呼鐵路，京張高速鐵路草帽山隧道與唐呼鐵路北草帽山隧道交接里程DK173+965(唐呼鐵路IDK25+620)，見圖1。相交段京張高速鐵路草帽山隧道設計為Ⅲ級圍巖，唐呼鐵路北草帽山隧道為Ⅴ級圍巖，隧道周邊為凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)熔巖，強風化，巖石裂隙發(fā)育，氣孔發(fā)育，呈散體狀結(jié)構。新建隧道拱頂距唐呼鐵路隧道底約16.39 m，隧道平面交角76°，該隧道底層為全強風化凝灰?guī)r。為保證隧道施工順利進行和唐呼鐵路運營安全，隧道下穿唐呼鐵路段施工以“預加固，短進尺，弱爆破，強支護，早封閉，勤量測”的原則進行。

圖1 交叉隧道示意(單位：mm)

1.2 測試概況

振動測試采用TC-4850N高精度測振儀，內(nèi)置4G和WIFI網(wǎng)絡傳輸模塊，可以將傳感器采集到的襯砌結(jié)構振動數(shù)據(jù)傳到互聯(lián)網(wǎng)專用服務器上，并與4850N-Software結(jié)合實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)的處理。沉降監(jiān)測元件采用精度為0.001 mm的液壓式靜力水準儀(PT124B-226)，設置自動采樣頻率5 min一次，現(xiàn)場監(jiān)測示意見圖2。

圖2 既有隧道監(jiān)測點布設(單位：m)

2 重載列車振動荷載模擬

重載列車作用于軌道上的輪軌作用力主要由兩部分組成，一部分是列車自重產(chǎn)生的靜載，另一部分是列車運行產(chǎn)生的振動荷載。目前，在列車荷載模擬研究過程中，文獻[19]采用解析法建立了軌道結(jié)構耦合分析模型，用移動常荷載或移動簡諧荷載模擬地鐵列車。文獻[20]建立車-軌-隧道-地基豎向耦合動力模型，計算列車荷載作用下軌道道床接觸點荷載時程。大多學者[2,6,9,11,21-22]主要采用激勵力函數(shù)來模擬地鐵及高速列車荷載，該函數(shù)數(shù)定表達式為

F(t)=k1k2(P0+P1sinω1t+P2sinω2t+P3sinω3t)

( 1 )

式中：k1為相鄰輪軌力疊加系數(shù)，取值為1.2～1.7；k2為鋼軌分散系數(shù)，取值為0.6～0.9；P0為列車靜載。

Pi=M0aiωi2

( 2 )

式中：M0為列車簧下質(zhì)量；ai為軌道幾何不平順控制條件的矢高；ωi為軌道不平順控制條件下的振動圓頻率，表達式為ωi=2πv/Li，v為列車速度，Li為幾何不平順曲線的典型波長，具體見文獻[6,9]中引用的英國鐵路中心軌道幾何不平順控制值。

目前普通列車或高速列車振動荷載譜大多采用該經(jīng)驗公式數(shù)定模擬，部分學者[18,23-24]采用激振力函數(shù)來模擬重載列車振動荷載。研究發(fā)現(xiàn)，選用該模型模擬重載列車荷載時并不完全適用。例如，滿載C80B重載列車，單邊軸重12.5 t，簧下質(zhì)量約為2 t，得到該重載列車以80 km/h速度行駛時的振動荷載波形，見圖3。

圖3 列車荷載模擬時程

該模型中列車動荷載波動幅值較小，最大值約165 kN，最小值約110 kN，即列車運行過程中，軌道結(jié)構時刻承受著來自列車的激勵荷載。該模型忽略了車廂轉(zhuǎn)向架間軸距對列車附加振動荷載的影響。中國鐵道科學研究院經(jīng)過大量的實測分析認為，列車荷載直接由輪下的一根軌枕和前后各兩根軌枕共同承擔，相應的分擔比為0.1∶0.2∶0.4∶0.2∶0.1[25]。因此，在列車行駛過程中，位于每節(jié)車廂正下方的部分軌枕將不受列車輪載作用，即該時刻部分軌枕受到的列車振動荷載基本為0，與目前列車荷載數(shù)定模型有一定偏差，可見該模型不能完全適用于重載列車動力荷載的模擬。

當列車在隧道內(nèi)運行時會產(chǎn)生振動，振動經(jīng)軌道結(jié)構傳遞到軌枕等支承結(jié)構上，通過道床表層再以波的形式經(jīng)由隧道襯砌結(jié)構向周邊傳播，引起襯砌結(jié)構及圍巖振動。為了分析列車-軌道-道床豎向振動特性，計算軌枕傳遞給道床表層的動荷載，采用圖4所示的振動分析模型。

圖4 軌道振動荷載分析模型

該動力分析模型是由列車、軌道、道床耦合組成的，基于既有列車振動荷載數(shù)定模型，充分考慮重載C80B列車軸重、車速及編組的影響，結(jié)合輪下軌枕對列車振動荷載的有效承擔比，并參考文獻[18,26]中重載鐵路激勵荷載幅值，修正后的滿載C80B列車振動荷載模擬波形見圖5。

圖5 重載列車激勵荷載修正時程

在數(shù)值計算過程中，可將每根軌枕處道砟層振動荷載作為激勵振源，本次數(shù)值模擬振源選取修正的重載列車荷載時程，見圖5。

3 數(shù)值模擬

3.1 數(shù)值模型建立

以京張高速鐵路草帽山隧道下穿唐呼鐵路北草帽山隧道交叉段為分析對象，分別建立全斷面法、臺階法及三臺階開挖施工動力分析模型，具體開挖工法如下。距離為負值表示近接交叉斷面施工開挖，正值表示遠離交叉斷面施工開挖。

(1)全斷面法開挖：掌子面施工至距交叉點0、±6、±13、±20、±30、±50 m。

(2)臺階法開挖：臺階長度10 m，上下臺階高度分別為6.5 m和5.5 m，上臺階掌子面施工至距交叉點0、±6、±13、±20、±30、±50 m。

(3)三臺階法開挖：臺階長度6 m，上臺階高度取2.5 m，中臺階和下臺階高度取3.5 m，仰拱滯后下臺階8 m后閉合，上臺階掌子面施工至距交叉點0、±6、±13、±20、±30、±50 m。

為了提高動力計算效率，減少動力計算時間，錨桿對圍巖的加強作用通過提高錨固區(qū)圍巖的力學參數(shù)進行模擬，提高錨固區(qū)圍巖彈性模量、黏聚力及內(nèi)摩擦角約1.3倍可較好模擬錨桿作用[27-28]。在靜力分析階段，模型四周邊界約束法向位移，模型底部設為固定約束，上表面為自由面；動力分析過程中，模型四周及底部設置靜態(tài)邊界，可有效吸收模型邊界處的入射波，從而減少入射波在模型邊界處的反射，提高數(shù)值分析的準確性。

靜態(tài)邊界條件使用阻尼器來消耗邊界法向和切向的能量，阻尼器提供的法向和切向黏性力分別為tn、ts,計算式為

tn=-ρCpvnts=-ρCsvs

( 3 )

( 4 )

式中：ρ為巖土體密度；Cp為壓縮波波速；Cs為剪切波波速；vn、vs分別為邊界處法向速度、切向速度，模型動力求解過程中，其值依據(jù)相鄰實體單元網(wǎng)格節(jié)點速度值計算，分別為邊界網(wǎng)格節(jié)點速度的法向分量及切向分量，且模型計算過程中隨著節(jié)點速度不斷變化而變化。

交叉隧道三維模型中，下部隧道拱頂與上部隧道拱底間凈距約16 m，以隧道交叉點為中心，沿隧道前后、左右各取50 m，其中上部隧道拱頂距模型上部邊界30 m，向下取距離新建隧道仰拱底20 m，選取既有隧道襯砌結(jié)構拱頂、邊墻及隧底三個點作為特征點進行分析，數(shù)值計算模型及監(jiān)測特征點見圖6。

交叉隧道圍巖采用Mohr-Coulomb模型模擬，隧道襯砌結(jié)構采用彈性本構模型，圍巖和襯砌結(jié)構均采用實體單元模擬。模型采用瑞利阻尼，由于巖土體材料進入塑性流動階段時大量能量得以消耗，對于許多牽涉大變形的動力分析來說，最小臨界阻尼比ξmin取0.5%就能滿足要求，同時最小中心頻率ωmin近似取為模型的自振頻率2.0 Hz。模型分析中襯砌結(jié)構及圍巖按連續(xù)、均勻介質(zhì)考慮，結(jié)合京張高速鐵路草帽山隧道隧道與唐呼鐵路北草帽山隧道襯砌支護參數(shù)，根據(jù)隧道交叉段實際圍巖級別及特性，并參考TB 10003—2016《鐵路隧道設計規(guī)范》得到模型具體計算參數(shù)，如表1所示。

表1 數(shù)值模型計算參數(shù)

3.2 數(shù)值模型有效性驗證

模型計算過程監(jiān)測既有隧道襯砌結(jié)構邊墻處沉降值和振速隨下穿隧道采用三臺階法近接施工的變化情況，并與現(xiàn)場實際監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行對比分析，以驗證數(shù)值計算模型研究的可靠性。

現(xiàn)場對既有唐呼重載鐵路北草帽山隧道交叉點斷面(IDK25+620)進行沉降與振動監(jiān)測，見圖7。隧道交叉段施工期間，唐呼重載鐵路北草帽山隧道C80列車運行速度約為80 km/h，重點監(jiān)測列車正常運行過程中，上部隧道襯砌結(jié)構振速隨下穿隧道開挖掘進的變化情況，并實時統(tǒng)計既有隧道沉降隨下穿隧道掌子面距交叉點不同距離的變化幅值，具體統(tǒng)計結(jié)果見圖8。

圖7 沉降及振動監(jiān)測示意

圖8 既有隧道沉降曲線對比

由圖8可知，數(shù)值計算模型中交叉點處沉降變形規(guī)律與實際測量情況基本一致，數(shù)值計算結(jié)果與現(xiàn)場測量結(jié)果差異較小。

通過對大量現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進行歸納整理，得到列車運行過程中交叉點處既有隧道襯砌結(jié)構邊墻振速響應值，包括x方向(平行于隧道)振速、y方向(垂直于隧道)振速和z方向(鉛垂向)振速，并與數(shù)值計算結(jié)果對比分析,見圖9。

圖9 既有隧道襯砌結(jié)構振速對比

由圖9可知，在既有重載鐵路正常運營條件下，隨著下穿隧道掌子面的不斷向前推進，從現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)可以看出，既有隧道襯砌結(jié)構x方向振速為0.235～0.736 mm/s，y方向振速為0.823～1.448 mm/s，z方向振速為0.415～0.956 mm/s；而后續(xù)數(shù)值計算結(jié)果顯示，襯砌結(jié)構x方向振速為0.55～0.61 mm/s，y方向振速為1.156～1.243 mm/s，z方向振速為0.75～0.84 mm/s。計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)均反映既有隧道襯砌結(jié)構x、y與z三個方向的振速隨著下穿隧道的開挖而逐漸增大，且數(shù)值計算結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果較為接近，驗證了采用數(shù)值計算方法進行研究的可行性，從而為后續(xù)研究奠定了可靠的基礎。

3.3 沉降變形結(jié)果分析

下穿隧道施工過程中既有隧道襯砌結(jié)構位移變化情況是分析隧道穩(wěn)定性的重要依據(jù)，針對下穿隧道三種不同施工方法，分析既有隧道襯砌結(jié)構特征點沉降變形隨下穿隧道近接施工的變化規(guī)律，沉降變形曲線見圖10。

圖10 既有隧道襯砌結(jié)構沉降變形曲線

由圖10可知，下穿隧道采用三種不同施工方法開挖，既有隧道襯砌結(jié)構拱頂、邊墻及隧底的沉降變化規(guī)律基本一致，沉降值在下穿隧道掌子面距交叉點-30～ -20 m時緩慢變化；當掌子面距交叉點-20 m時，隨著掌子面的不斷向前推進，既有隧道沉降趨勢逐漸增大，由于下穿隧道的開挖破壞了原巖的應力平衡狀態(tài)，導致巖體釋放大量的能量，進一步造成圍巖的破壞，于是下穿隧道開挖對既有隧道沉降影響較大；當掌子面遠離交叉點30 m后，沉降逐漸趨于穩(wěn)定，下穿隧道開挖卸荷對既有隧道的沉降影響逐漸減弱。其中，既有隧道交叉斷面處各特征點豎向位移均表現(xiàn)為隧底最大，邊墻次之，拱頂最小。采用三臺階法開挖引起既有隧道沉降變形值最小，隧底沉降值約為14.9 mm，臺階法約為15.9 mm，采用全斷面開挖引起的沉降值最大，約為16.7 mm。顯然下穿隧道開挖卸載速度會影響交叉段巖體的力學特性，從而造成上部既有隧道不同的沉降量，由于三臺階開挖的卸載速度在三種施工方法中最慢，所以對既有隧道的影響最小。

新建隧道下穿既有重載鐵路隧道，實際兩隧道間圍巖夾層厚度為新建隧道跨度的1.1倍，分別以圍巖夾層厚度取0.5B、1.1B、1.5B、2.0B(B為新建隧道洞跨)進行研究分析，圖11為交叉隧道圍巖夾層不同厚度對既有隧道交叉段整體沉降變形的影響規(guī)律。

圖11 隧道交叉段整體沉降曲線

由圖11可知，既有隧道沉降值隨著圍巖夾層厚度的增加而減小。當夾層厚度為2.0B時，既有隧道最終沉降量為7.99 mm；當夾層厚度減小為1.5B、1.1B、0.5B時，沉降量分別增至10.9、15.1、21.9 mm。分析可知，當夾層厚度大于1.1B時，既有隧道沉降值隨夾層厚度的變化基本呈線性關系。隨著夾層厚度的不斷減小，沉降量明顯增大，變形發(fā)生突變，表明既有隧道結(jié)構進入破壞狀態(tài)，應采取相應的加固措施。通過對既有隧道沉降量隨夾層厚度變化的分析可知，新建隧道下穿既有重載鐵路隧道的最小安全距離約為1.0B的范圍，當隧道凈距小于該范圍時，新建下穿隧道施工過程中，必須采取相應的措施，確保既有隧道的安全運營及新建隧道的正常施工。

3.4 振動速度結(jié)果分析

下穿段隧道采用三臺階法開挖盡可能減輕對圍巖及既有隧道的振動，下穿隧道爆破施工過程中，既有隧道襯砌結(jié)構振速容許值為2.5 cm/s，隧道施工采用光面爆破技術進行爆破作業(yè)。根據(jù)圍巖情況，及時修正爆破參數(shù)，最大循環(huán)進尺為1.5～2 m，并相應調(diào)整最大裝藥量，以達到最佳爆破效果。爆破采用非電毫秒雷管起爆系統(tǒng)，引爆采用電雷管，炸藥采用2號巖石乳化炸藥，選用φ32藥卷。

由于上臺階隧道掌子面爆破產(chǎn)生振動最大，重點選取上臺階爆破既有隧道襯砌結(jié)構振動監(jiān)測數(shù)據(jù)與重載列車車致振動結(jié)果進行對比分析。下穿隧道爆破掘進期間所引起的上跨既有隧道襯砌振動速度值如表2所示。隨著掌子面逐漸遠離交叉點，測點與爆源間距離逐漸增大，施工爆破對既有隧道振動影響逐漸減弱，相比而言，重載列車引起既有隧道襯砌結(jié)構振速幅值卻逐漸增大。隧道爆破施工對既有隧道產(chǎn)生的影響具有瞬時性，且持續(xù)時間較短，而重載列車通過隧道引起振動的持續(xù)時間相對較長，對既有隧道襯砌結(jié)構安全穩(wěn)定性造成較大影響。因此，基于重載列車荷載激勵，重點展開對下穿隧道施工過程中既有隧道襯砌結(jié)構振動響應特性的研究。

表2 既有隧道振速對比分析

針對下穿隧道的三種不同施工方法，通過對比分析既有隧道襯砌結(jié)構特征點振速隨下穿隧道開挖步的變化情況，探究重載列車振動荷載作用下不同施工方案對上部既有隧道襯砌結(jié)構動力響應的影響規(guī)律。

圖12為下穿隧道采用三臺階法開挖，在重載列車振動荷載作用下，上部既有隧道襯砌結(jié)構邊墻處x、y和z三個方向振速時程曲線。

圖12 既有隧道邊墻振速時程圖

受重載列車激勵荷載的影響，襯砌結(jié)構振速迅速增大至峰值，然后趨于穩(wěn)定，隨著列車荷載施加結(jié)束，振速逐漸趨于0。其中，x方向振速峰值為0.6 mm/s，y方向振速峰值為1.2 mm/s，z方向振速峰值為0.8 mm/s。由此可知，在列車激勵荷載作用下，交叉斷面邊墻振速峰值由大到小依次為：y方向、z方向、x方向。

圖13反映了既有隧道襯砌結(jié)構邊墻處振速大小隨下穿隧道開挖的變化情況。

圖13 既有隧道邊墻振速對比

由圖13可知，新建隧道采用三種不同施工方法開挖，當下穿隧道掌子面開挖至距交叉點-20 m附近時，x、y和z方向振速分別為0.55、1.156、0.75 mm/s，隨著掌子面的不斷向前推進，邊墻處振速值逐漸增大；在下穿隧道掌子面遠離交叉點30 m后，三方向振速分別為0.608、1.241、0.836 mm/s，相比分別提高10.5%、7.3%、11.5%；掌子面遠離交叉點30 m后，既有隧道襯砌結(jié)構振動受下穿隧道開挖的影響較小，襯砌結(jié)構振速基本趨于一致。其中，相比于臺階法及全斷面法開挖，下穿隧道采用三臺階法開挖時，既有隧道襯砌結(jié)構振速響應最小。

3.5 振動加速度結(jié)果分析

以下穿隧道采用三臺階法施工為研究對象，分析既有隧道襯砌結(jié)構不同監(jiān)測部位加速度響應情況(圖14)。

圖14 既有隧道襯砌結(jié)構振動加速度

由圖14可知，受重載列車激勵荷載的影響，隨著下穿隧道的開挖，既有隧道襯砌結(jié)構振動加速度逐漸增大，振動加速度響應表現(xiàn)為隧底最大，邊墻次之，拱頂最小。

分別以軸重21、25、27、30 t為列車荷載激勵，其中普通鐵路列車軸重約為21 t[29]，選取既有隧道隧底加速度響應為研究對象，對比分析不同列車軸重對隧道襯砌結(jié)構振動加速度的影響規(guī)律，見圖15。

圖15 不同軸重列車荷載激勵下振動加速度對比

由圖15可知，受列車激勵荷載的影響，隨著列車軸重的不斷增加，隧底振動加速度幅值明顯增大，重載列車引起的振動響應幅值明顯大于普通鐵路列車。當下穿隧道掌子面遠離交叉斷面50 m時，普通鐵路列車引起的加速度為1.19 m/s2，重載列車軸重分別為25、27、30 t時，相應的加速度幅值分別為1.49、1.62、1.78 m/s2，與普通列車相比，加速度分別提高了25.2%、36.1%、49.0%。

綜合數(shù)值計算中既有隧道襯砌結(jié)構振動加速度及振速的變化規(guī)律可知，可能由于上部既有隧道重載列車激勵荷載、下穿隧道的開挖卸荷耦合作用的影響，導致隧道交叉段夾層巖體內(nèi)微裂隙起裂、傳播和連接貫通，造成巖石強度的降低，并進一步減小了交叉段巖體的剛度，所以重載列車行駛過程中，振動波在夾層巖體中反射強度逐漸增大。因此，在重載列車荷載作用下，上部隧道襯砌結(jié)構的振動強度隨著下穿隧道的逐漸開挖而增強。

4 結(jié)論

以新建京張高速鐵路草帽山隧道下穿既有唐呼重載鐵路北草帽山隧道為工程背景，建立基于修正重載列車振動荷載輸入的隧道近接施工三維動力仿真模型，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測，對比研究了不同施工方法、不同夾層厚度、不同列車軸重對既有隧道襯砌結(jié)構沉降變形及動力響應的影響，主要結(jié)論如下：

(1)相比于全斷面法和臺階法開挖，下穿隧道采用三臺階法開挖引起既有隧道沉降值較小；新建隧道下穿既有重載鐵路隧道的最小安全距離約為1.0B的范圍，下穿隧道掌子面距交叉點約30 m范圍內(nèi)，既有隧道沉降受新建隧道施工影響較大。

(2)綜合數(shù)值計算結(jié)果及現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可知，受重載列車激勵荷載的影響，既有隧道襯砌結(jié)構邊墻處y方向(垂直于隧道)振速較大，z方向(鉛垂向)次之，x方向(平行于隧道)振速最小；隨著下穿隧道掌子面的不斷向前推進，邊墻處振速值逐漸增大；掌子面遠離交叉點30 m后，既有隧道振速受下穿隧道開挖的影響逐漸減小。

(3)重載列車激勵荷載作用下，既有隧道襯砌結(jié)構交叉斷面處振動加速度響應表現(xiàn)為隧底最大，邊墻次之，拱頂最小。隨著列車軸重增大，振動加速度幅值明顯增大，與普通鐵路列車相比，重載列車引起的振動響應幅值明顯增大，加速度最大增幅約為49.0%。