沈阳地铁2号线穿越沈阳北站铁路站场变形计算和保护措施研究

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1、沈阳地铁2号线穿越沈阳北站铁路站场变形计算和保护措施研究摘要：本文通过对沈阳地铁2号线下穿沈阳北站铁路站场的变形进行计算，根据计算结果提出对铁路轨道、接触网及其它建筑物等采取一定的保护措施。以期能对类似的工程有借鉴意义。关键词：沈阳地铁;沈阳北站；盾构施工；下穿铁路；变形计算;保护措施中图分类号：U455.43 ；文献标识码：A ； ； ；一、工程概况及问题的提出沈阳地铁2号线岐山路站〜沈阳北站站盾构区间在里程K6+660〜K6+680下穿铁路沈阳北站轨道，西侧邻近沈阳北站道岔区（最近点约50m）,东侧邻近沈阳北站无柱雨棚，共16股线路；在里

2、程约为K6+845〜K6+880下穿沈阳北站无柱雨棚；在里程K6+920〜K7+000范围下穿沈阳北站行包房。在岐沈盾构区间施工时，不可避免对穿越既有铁路线路、雨棚桩基、行包房产生影响，为了消除或减少对铁路沈阳北站站场的影响，必须加强监测并提出相应的预防及处理措施。下面主要根据计算结果对毒盾构施工及相关建（构）筑物采取相应的措施，以保证建（构）筑物的安全。二、盾构过沈阳北站对建（构）筑物的变形计算及分析（一）选用Plaxis岩土工程专业有限元软件进行模拟计算的沉降量1、计算模型及土体参数土层参数及模型见图表土体参数Mohr-Coulomb1①2③-33③-44④-15④-3

3、6④-4sat[kN/m3]19.0015.2018.1019.0019.8019.80Eref[kN/m2]8000.00010000.00016540.006000.0011090.0030000.00cref[kN/m2]10.006.407.2037.409.005.00；[°]10.0036.0035.606.0034.0031.00梁单元参数No.IdentificationEAElw；[kN/m][kNm/m][kN/m/m][-]1衬砌管片7.5E656250.007.800.20计算模型以及计算假定(1)计算模型

4、及计算假定计算模型为弹塑性模型；隧道的受力和变形是平面应变问题；围岩认为是各向同性的理想弹塑性物质，符合莫尔库仑屈服准则；围岩初始应力场不考虑构造应力，仅考虑其自重应力；荷载主要是自重；(2)计算选用的软件选用Plaxis岩土工程专业有限元软件进行模拟计算。模拟开挖步骤(1)模拟左侧盾构开挖；(2)模拟土体损失；(3)模拟右侧盾构开挖；(4)模拟土体损失。计算结果工况1,下钻沈阳北站铁路轨道下穿铁路里程约为K6+660〜K6+820,覆土厚度H=18.8〜19.5m,两隧道中心最小间距9.9m,管片外径R=3mo隧道主要穿越砾砂层③-4,土体内摩擦角加权平均值35。o覆土在

5、H=18.8m处最浅，也最危险的。地表竖向沉降最大值约&Omm，水平变形最大位移约2.6mm,详见下图。竖向变形最大值出现在盾构衬砌的拱顶。地表变形曲线见下图。水平变形云图工况2：下钻雨棚处雨蓬处埋深H+D/2二21.9m,下钻里程约为K6+845〜K6+880,下钻地层同上，两隧道中心间距15m,地表竖向沉降最大值约7.5mm,水平变形最大位移比工况1详见下图。工况3：下穿行包房处最不利埋深H+D/2=19.2m,下钻里程K6+920〜K7+000,下钻地层同上，地表竖向沉降最大值4.89mm,位于两隧道中间地表，两隧道中心间距17m。水平变形最大值出现在距隧道轴线15m

6、处，水平位移6.75mmo结论综上所述：盾构下穿北站地面最大沉降位置出现在两隧道间距最小处（里程在K6+700左右），最大竖向沉降值约为&Ommo（二）应用Peck经验公式法的地表沉降量计算公式为：常规情况盾构法施工造成的地层土体损失率为广2%之间。沈阳地铁外径6m,土体损失量为Vs=3.14*3-]*0.015=0.424m2地层损失Vs=3.14*（6+0.15）*0.15*0.2=0.6m2地表竖向沉降最大值10.12mm,位于隧道正上方。水平变形最大值出现在距隧道轴线17m处，水平位移6.25mm。三、盾构施工时对建（构）筑物采取的保护措施对铁路沈阳北站轨道采取的措

7、施1、铁路沈阳北站轨道概况沈阳北站轨道铺设混凝土轨枕、碎石道床、“弹条I型扣件”或者“70型扣板式扣件”、普通线路（非无缝线路）。已经运营十余年，路基基本稳定。线路为进出站地段，行车速度不高。地铁盾构穿越施工对铁路的影响根据变形计算资料分析：盾构区间施工过程中，地面竖向变形控制在+10—10mm范围内，地面沉降范围及最大水平位移亦在允许范围内，因此岐沈盾构区间滋工过程中轨道沉降按+10—20mm范围考虑。在岐沈盾构区间施工过程中有必要对地面进行监测。通过对地面的监测，了解地面的沉降、既有铁路轨道位移等情况，对监测结