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盾构上穿大直径铁路盾构隧道上浮变形及控制标准研究
| 论文题名： | 盾构上穿大直径铁路盾构隧道上浮变形及控制标准研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;盾构法;上穿施工;上浮变形;抗浮锚索 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的不断建设和大城市地面空间资源紧缺，高铁目前以大直径盾构的型式通过市区且埋置较深，如北京市区内的京张、京沈高铁等；另一方面，新建地铁区间隧道通常采用盾构法施工，因此，新建地铁盾构隧道上穿既有铁路大直径盾构隧道的情况不可避免，当前对盾构上穿大直径铁路盾构隧道的研究较少且缺乏完善的变形控制标准。论文依托北京新建某地铁线盾构区间上穿国铁大直径盾构，采用数值分析和理论分析的方法，结合现场实测数据，对以下内容进行了研究： （1）建立了无砟轨道—大直径铁路盾构隧道—土体—地铁盾构隧道的静力学模型，研究了地铁盾构上穿施工对既有大直径盾构的变形影响规律，分析了隧道结构与轨道结构之间的变形协调关系：盾构上穿施工使得结构产生上浮变形；掘进完成后，各结构变形曲线均呈倒“V”型；掌子面通过穿越区段时结构产生急剧变形；净距减小、土质软弱、穿越交角减小，均会使结构上浮变形增大；隧道底部变形与上部结构变形以及轨道高低不平顺值之间的关系基本呈现为线性。 （2）建立了车辆—无砟轨道—大直径盾构隧道—土体的动力学模型，探究了不同工况轨道结构变形下不同速度车辆的动力响应：盾构上穿引起的轨道高低不平顺对横向振动加速度和横向Sperling指标的影响很小；车体垂向加速度和竖向Sperling指标均随车速和轨道变形的增大而增大；脱轨系数和轮重减载率整体较小，远小于限值要求。 （3）结合动、静力学的分析，从多个角度求得既有大直径盾构隧道和轨道结构的最大允许变形值，得到隧道及轨道结构的变形控制指标：根据环片张开量要求得出隧道的最大允许变形值为12mm；根据裂缝宽度的要求得出隧道的最大允许变形值为21mm；根据轨道静态铺设精度要求得出轨道板最大允许变形值为16.12mm，轨道最大变形值为15.76mm；根据动力学最敏感指标得出各速度下允许的轨道最大变形值；最终得到隧道结构的变形控制值为12mm，轨道结构的变形控制值为8mm。 （4）建立了不同控制隧道上浮变形方案的模型，比较了注浆加固、施加抗浮锚索以及隧道内槽钢加固方案的效果，最后结合实测数据验证了模型的适用性：采用加固措施能够显著减少结构变形；施加抗浮锚索的控制效果最好，注浆加固次之。 |
| 作者： | 浦逸辉 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 彭华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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