北京既有线下穿工程的特点及影响规律研究

摘要

隧道下穿施工对既有线沉降变形的影响特征是评估既有线安全运营的重要组成部分。研究下穿施工对既有线沉降的影响因素和一般规律，对控制既有线沉降、确保既有线安全运营具有重要意义。本文以北京地区的下穿工程为背景，综合运用理论分析、现场监测和数值模拟等方法，论述了下穿工程的特点，研究了下穿施工对既有线的影响因素和一般规律，取得了如下研究成果：
　　(1)从邻近度和穿越形式两方面对穿越工程进行了分析，总结了下穿工程的特点，并从地层条件、结构断面的适应性、安全性、对周边环境的影响、施工进度、工程造价等方面综合对比了浅埋暗挖和盾构两种工法的适用性，为施工选择提供参考。
　　(2)分析了新建隧道下穿施工对既有线的影响机理。指出采用浅埋暗挖和盾构法进行下穿施工时，均会对地层产生扰动，进而对既有线的隧道结构、轨道结构和线内辅助设施产生不良影响。由于盾构法施工将会对掌子面提供推力，限制掌子面前方地层向外挤压，相同条件下，盾构施工引起的地层变形量和对既有线的影响程度均低于浅埋暗挖法。
　　(3)结合北京地区下穿施工引起的既有隧道结构、轨道结构的变形监控量测数据，总结分析了下穿施工对既有线的影响。指出新建隧道下穿施工对既有线的影响存在显著的“空间效应”和“时间效应”：既有线在1～1.5倍新建隧道洞跨范围内，将会产生明显沉降；新建隧道“下穿过程中”产生的沉降对最终沉降起控制作用。
　　(4)采用数值模拟方法研究了浅埋暗挖隧道下穿施工时，新建隧道跨度和与既有线的垂直距离对既有线的影响规律。结果表明，随着新建隧道跨度的增大，既有线的最大沉降值和受影响范围增大，但是受影响范围和新建隧道跨度的比值有所减小；增大新建隧道与既有线之间垂直距离对既有线结构的最大沉降值影响不大，但既有线的受影响范围显著下降。