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隧道下穿既有线铁路施工对车站安全性影响及最优方案研究

文档作者：赵晓勇杨长卫文档来源：西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室		点击数：	更新时间： 2025年05月11日
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施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2015年12月下
第44卷第24期
DOI：10．7672／s舀s2015240090
隧道下穿既有线铁路施工对车站安全性影响
及最优方案研究术
赵晓勇，杨长卫
(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都610031)
[摘要]针对隧道下穿既有线成渝铁路合川站施工过程中存在的安全问题，概化分析模型，采用编制的MIDAS／
GTS，FLAC3D以及GDEM联合计算程序，深入研究下穿隧道施工对合川站站房桩基础安全性造成的影响，对比分
析了采用浆砌片石压顶．桩．后背梁组合形式和浆砌片石压顶-连续墙一后背梁组合形式2种不同施工方案的优越性。
在此基础上，综合各种方案的优点，提出此项施工的最优方案即为小型浆砌片石压顶．肋形底板·桩一后背梁组合结
构，既节约造价，又保障了车站和既有线的安全。
[关键词]既有线铁路；隧道；车站；安全性；最优方案
[中图分类号】U455 [文献标识码]A [文章编号]1002—8498(2015)24旬090-04
Research on Optimal Scheme and Effect of Tunnel Construction of
Existing Line on Railway Station
Zhao Xiaoyong，Yang Changwei
(Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering，Ministry of Education，
Southwest Jiaotong University，Chengdu，Sichuan 610031，China)
Abstract：Aiming at the safety problem during the tunnel construction on the existing railway of Hechuan
Station，the analysis model is generalized，the method that combined the MIDAS／GTS，FLAC3 D with the
numerical simulation procedure GDEM is applied，and the effect of the tunnel construction on Hechuan
station is researched．The superiority of different schemes that the pile-back beam and continuous wall is
researched．On this basis，the superiority of different schemes are concluded，and then the optimal
scheme is proposed that is the rib type plate，it can protect the safety of the statio．n and the existing
railway line．
Key words：existing railway line；tunnels；stations；safety；optimal scheme
1工程概况
成渝铁路合川站需在既有线路下部垂直铁路
走向方向采用箱涵顶进方式施工隧道，箱涵尺寸
(长×宽X高)为40m×14m X 10m，箱壁厚1．8m。
在箱涵底部浇筑带肋混凝土底座板，板厚0．3m，肋
梁高1．0m，肋梁间距为6m，肋梁宽为14m；在箱涵
后设置后背梁，截面尺寸(长X宽X高)为12．0m X
1．2m X 1．2m。在距离后背梁约5m处，为合川站房
的2根桩基础，在2根桩基础之间设置长约16．0m，
截面尺寸为1．0m X 0．3m的连系梁，上述具体情况
+黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室和黄土地区
公路建设与养护技术山西省重点实验室开放课题(KLTLR．Y13-12)
[作者简介]赵晓勇，博士研究生，E-mail：33499967@qq．com
【收稿13期]2015-01—22
如图1所示。顶升过程中在后背梁处均匀布设4个
千斤顶，实现同步顶升，每个千斤顶所施加的顶进
力为2 500kN，同时在千斤顶和箱涵之间垫设垫板，
以保证顶进的安全性。基于上述情况可知，在箱涵
顶进过程中，如何既要实现箱梁的顺利顶进，同时
还要保证合川站房桩基础之间连系梁的安全，这是
保证施工过程安全的关键。
为保证箱涵顶进过程中连系梁的安全，本课题
组最初提出2种解决方案，具体如下：①在后背梁后
部设置人工挖孔桩和M10浆砌片石压顶，作为顶进
过程中的反力墙装置，人工挖孔桩埋深为6．0m，
M10浆砌片石压顶的顶部宽2．0m，底部宽4．0m，高
5．0m，长12．0m。②在后背梁后部设置地下连续墙
和M10浆砌片石压顶，作为顶进过程中的反力墙装
万方数据
赵晓勇等：隧道下穿既有线铁路施工对车站安全性影响及最优方案研究
叫
站房400t千斤顶顶必‘一
—_二一{ ＼顶进节匮笪体路基审⋯”
a正面
剥臣三巫
1400t=F"斤顶
b俯视
图l 各个部分位置示意
Fig．1 Location of each part
置，地下连续墙埋深为6．0m，M10浆砌片石压顶顶
部宽2．0m，底部宽4．0m，高5．0m，长12．0m。值得
注意的是底座板与连续墙或人工挖孔桩不连接。
2数值分析
基于上述工程概况，概化分析模型，分别如图2
所示。在方案1，2的数值分析模型中，连续墙、桩基
础、M10浆砌片石、后背梁、人工挖孔桩、连系梁、底
座板、填土8部分构件均采用实体单元进行模拟，以
更加真实地反映顶推过程中各构件的受力情况。
同时，在桩基础、M10浆砌片石压顶、后背梁、人工
挖孔桩、连系梁与土的接触部分均设置接触面单
元，以更加真实地反映结构与土的相互作用。为消
除边界效应影响，本次数值分析模型填土的边界选
取50m×25m×20m，值得注意的是方案1和方案2
仅是将人工挖孔桩换为地下连续墙，鉴于篇幅限
制，文中仅仅列举了方案1的数值模型。
2．1数值计算程序的编制
为能更加真实地计算顶推过程中连系梁的安
全性，本次采用MIDAS／GTS，FLAC3D以及GDEM 3
种数值分析程序相结合的手段进行计算，在各程序
之间编制转换平台。其中，MIDAS／GTS进行数值分
析的前处理工作，FLAC3D进行模型转换工作，而
GDEM则进行核心程序的计算和后处理工作，以充
分调用各程序的优势，实现优势集成，进而保证计
算结果的正确性和准确性。
2．2本构模型及材料参数
本次数值分析所包含的外荷载主要包括3部
分，即顶推节段箱体的自重、顶推力以及站台桩基
础所承受的上部结构自重。其中，箱体自重经过计
算为1 lOOm3×26kN／m3=28 600kN，受压面积为
500m2，则单位面积上所受到的压力为57．2kPa；总
口
[]
yb
a数值分析模型
个
r—
l
U
b部分构件数值分析模型
图2方案1的数值分析模型
Fig．2 Simulation model of project 1
顶推力为10 000kN，单个千斤顶的顶推力为
2 500kN；由于站台桩基础上的荷载对整个计算结果
影响不大，而实际并没有对上述荷载进行准确的实
地考察和计算，所以根据经验初步估计为20 000kN。
另外，在此次数值分析中，土体选取莫尔．库仑破坏
准则；连续墙、桩基础、连系梁、后背梁及底座板均
采用线弹性本构模型；接触面采用莫尔．库仑破坏准
则和脆性一断裂本构模型，以模拟结构．土体的相互
作用。在本次数值分析中所采用的材料参数如表1
所示。
表1计算参数
Table 1 Calculated parameters
重度／ 弹性模量／泊松黏聚力／内摩擦
(kN·m。) kPa 比kPa 角／(。)
2．3方案1，2的计算结果分析
经过开展上述数值计算，本文从系统的位移
场、应力场及塑形应变分布3方面开展研究，具体计
算结果如图3，4所示。值得注意的是，本文重点研
究箱涵顶进过程中对站台桩基础间连系梁的安全
性。因此，在图3中仅列举了连系梁的位移场和应
力场。
综合分析图3可知，在顶升过程中方案1中连
系梁受到的拉应力最大(5．907MPa)，产生的挠度也
最大(5．415cm)，混凝土连系梁的承载计算结果表
万方数据
施工技术第“卷
b方案1中连系梁内部的位移场
卜，盈t
： z
，．b 7 I_
c方案2中连系梁内部的应力场
：
y L工／1
d方案2中连系梁内部的位移场
图3方案1，2中连系梁的应力场和位移场
Fig．3 Displacement field and stress field of
link beams in project 1 and project 2
a方案
b方案2
图4方案1，2中塑性区分布
Fig．4 Plastic zone layout in project 1 and project 2
明，连系梁的最大允许拉应力为3．86MPa，可知此时
连系梁已经基本破坏。对于方案2来讲，连系梁中
的最大拉应力为3．492MPa，最大挠度为2．77cm，均
小于方案1的计算结果，但该计算结果已经基本接
近连系梁的允许拉应力，安全储备较低。同时，图
4a显示填土内的塑性区分布正在向桩底发展，在连
系梁的位置已经形成大量的塑性区，而图4b则显示
在连续墙部位出现大量的塑性区，在连系梁位置则
塑性区较小。
综合以上分析可知，采用方案1不能保证连系
梁的安全，而方案2 M10浆砌片石压顶一连续墙．后
背梁虽然能够保证连系梁的安全，但安全储备较
低，考虑到施工现场的环境复杂，影响因素较多，建
议不予采用。
2．4最优方案的提出
基于方案1和方案2计算结果可知，在顶升过
程中会出现系统的抗力不足，造成连系梁的变形较
大。据此提出第3种方案，如下：在后背梁后部设置
人工挖孔桩和MIO浆砌片石压顶，作为顶进过程中
的反力墙装置，人工挖孑L桩埋深为4．Om，M10浆砌
片石压顶的顶部宽2．0m，底部宽3．0m，高2．0m，长
12．0m。同时，将人工挖孔桩与底座板相连，以充分
调用底座板下部土体所提供的抗力，用于平衡一部
分顶进力。基于上述思路所建立的数值分析模型
如图5所示。其他参数同上。
2．5最优方案的计算结果分析
经过开展上述数值计算，本文从系统各构件的
位移场、应力场以及塑形应变分布3方面开展研究，
具体计算结果如图6所示。
综合分析图6可知，本次数值计算中，整个模型
中最大拉伸应力为1．331 MPa，小于钢筋混凝土底座
板的抗拉强度，整体上是安全的；应力集中区分布
在人工挖孔桩与底座板连接区域，大致为2个底座
板突出的间距，此处需进行局部加强；对于连系梁
来讲，拉伸应力较小，约为1．331MPa，远小于混凝土
梁的抗拉强度，是安全的；对于人工挖孔桩来讲，最
大拉力约为0．027MPa，小于允许应力，是安全的。
另外，连系梁的最大变形为1．56mm，人工挖孑L桩的
最大变形为1．82ram，均小于设计要求的限值，是安
全的。另外，模型中塑性区分布较小，并未连通。
总体来讲，采用方案3进行箱涵的顶进能够保
证整个系统在顶推过程中的安全。
3 结语
针对既有线成渝铁路合川站在下穿隧道施工
过程中存在的安全问题，利用数值分析软件，分别
讨论了2种解决方案的优缺点，最终确定了最优解
万方数据
2015、0．24 赵晓勇等：隧道卜．穿既行线铁路施T对车站安全性影响及最优方案研究93
c底座板数值分析模型
d接触面的数值分析模型
图5方案3数值分析模型
Fig．5 Simulation model of project 3
决方案，并得出以下结论。
1)在进行箱涵顶进方案设计时，需充分考虑其
对周围建筑物的影响；在制作顶进反力墙时，需充
分调动底座板与土体间的相互作用力，以提高抗
力，保证反力墙及其后部建筑物的安全。
2)经对比分析，确定了既能保证箱涵顶进安
全，又能优化结构，降低工程造价的方案3：在后背
梁后部设置人工挖孔桩和M10浆砌片石压顶，作为
顶进过程中的反力墙装置，人工挖孔桩埋深为
4．Om，MIO浆砌片石压顶顶部宽2．Om，底部宽
3．Om，高2．Om，长12．Om。在进行配筋计算时需重
点考虑人工挖孔桩与底座板相连位置的应力集中
问题。
3)在顶进过程中，反力墙采用连续墙+后背梁
a整体模型位移场剖面
b部分构件位移云图
-
≯咿’'‘
图6 方案3中塑性区分布
Fig．6 Plastic zone layout in project 3
+M10浆砌片石压顶措施的顶升效果较人工挖孔
桩+后背梁+MIO浆砌片石压顶措施的顶升效果
强，后者有可能不满足工程安全需要。
4)在进行数值计算时，自行编制了各分析软件
之间的转换程序，充分调动了各个数值分析软件之
间的优势，实现了优势集成，保证了计算结果的正
确性。
参考文献：
[1] 铁道部经济规划研究院．TZ202--2008客货共线铁路路基工
程施工技术指南[S]．北京：中国铁道出版社．2008．
[2] 徐干成，李成学，王后裕，等．地铁盾构隧道下穿京津城际高
速铁路影响分析[J]．岩土力学，2009(s2)：269-272，276．
[3] 王庆国，孙玉永．旋喷桩加固对控制盾构下穿铁路变形数值
分析[j]．地下空间与工程学报，2008(5)：860-864．
[4] 王余龙．在既有铁路列车动力影响下的三管盾构隧道力学行
为及对策研究[D]．成都：西南交通大学，2012．
[5] 吕培林，周顺华．软土地区盾构隧道下穿铁路干线引起的线
路沉降规律分析[J]．中国铁道科学，2007(2)：12-16．
[6] 边金，陶连金，郭军．盾构隧道开挖引起的地表沉降规律
[J]．地下空间与工程学报，2005(2)：247-249，254．
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