盾构下穿既有高铁框架桥沉降机理及控制技术研究

摘要

越织越密的高铁网将深刻影响和改写中国的经济版图，但这也给后期地铁建造时穿越既有高铁线路带来了困难，下穿过程中既要保证地铁建设的安全又要防止产生过大的沉降，从而保证不会有影响高铁正常运营的变形。由于高速铁路的重要性，铁道部[2012]23号文件明确规定，当高速铁路与公路交叉跨越时，应优先考虑高铁上跨公路的方案，因此，城区内的高铁在与城市主干道交叉时公路多采用框架桥下穿高速铁路的方案。然而，地铁多数情况下都是沿着城市主干道敷设，这就造成了地铁下穿高铁框架桥的情况越来越多。
　　本文以成都地铁4号线下穿成绵乐高速铁路框架桥为工程背景，利用FLAC3D有限差分软件对盾构开挖进行了仿真模拟，分析了盾构法隧道下穿高铁框架桥时的沉降规律，分析了不同开挖顺序、不同埋深、不同线间距对沉降的影响，并详细介绍了注浆抬升法在该工程中的应用。研究内容主要有:
　　(1)结合相关铁路规范及工后零沉降理念，提出了高铁轨道最大沉降不大于3mm的控制标准。
　　(2)基于所建立的考虑无砟轨道、高铁框架桥、地层开挖的整体计算模型，研究盾构开挖至距高铁框架桥不同位置处，高铁轨道及框架桥的沉降规律，分析总结了框架桥边缘位置处沉降随地铁开挖过程的时程规律。对比分析了地面预注浆加固对控制沉降的影响。
　　(3)对比分析了盾构法地铁隧道下穿高速铁路框架桥过程中单双线开挖、不同埋深、不同线间距对高铁轨道、框架桥沉降的影响。
　　(4)注浆抬升技术是实现工后零沉降的有效措施，本文详细介绍了注浆抬升工法的施工过程、注浆材料的选择、止浆帷幕及注浆孔的布置、注浆压力计算等。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 隧道施工引起地层变形研究方法

1．2．2 控制标准研究现状

1．2．3 加固方案研究现状

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 盾构隧道变形机理及轨道控制标准

2．1 盾构掘进施工过程

2．1．1 盾构机主要组成部分

2．1．2 盾构掘进过程

2．2 盾构引起轨道变形机理

2．2．1 盾构引起土体变形机理

2．2．2 土体—框架桥—轨道板三者之间的变形传递规律

2．2．3 横向地表沉降表现形式

2．3 高铁轨道体系变形控制标准

2．3．1 路基变形控制标准

2．3．2 框架桥变形控制标准

2．3．3 轨道变形控制标准

2．3．4 工后零沉降理念

2．4 本章小结

第3章 框架桥体系沉降规律研究及加固分析

3．1 依托工程背景

3．1．1 工程概况

3．1．2 工程地质特征

3．2 计算模型

3．2．1 模型尺寸

3．2．2 计算参数

3．2．3 考查点布置

3．3 框架桥体系变形规律研究

3．3．1 轨道变形分析

3．3．2 整体模型沉降分析

3．3．3 高铁框架桥沉降分析

3．3．4 桥与路基交界处沉降分析

3．4 地面预注浆加固后变形分析

3．4．1 轨道竖向沉降分析

3．4．2 高铁框架桥沉降分析

3．4．3 桥与路基交界处沉降分析

3．5 本章小结

第4章 框架桥沉降影响因素研究

4．1 单双线开挖沉降影响分析

4．2 不同埋深下沉降影响分析

4．3 不同线间距下沉降影响分析

4．4 本章小结

第5章 注浆抬升措施分析

5．1 注浆抬升法概述

5．2 注浆设计

5．2．1 注浆压力理论计算

5．2．2 注浆材料选取

5．2．3 止浆帷幕布置

5．2．4 注浆孔布置

5．3 监测数据

5．4 施工注意事项

5．4．1 盾构掘进注意事项

5．4．2 注浆抬升注意事项

5．4．3 应急预案

5．5 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献