隧道下穿既有線大直徑管棚支護(hù)效果及參數(shù)優(yōu)化分析.pdf

1、隨著城市地鐵網(wǎng)以及高速鐵路網(wǎng)的不斷發(fā)展，在地鐵及高速鐵路控制區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)了大量穿越工程。對(duì)于新建穿越工程特別是下穿既有軌道結(jié)構(gòu)的隧道工程，其施工會(huì)使周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng)，引起軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生豎向及橫向變形，造成軌道的附加不平順。另一方面，隨著當(dāng)前地鐵及高速鐵路的大量建設(shè)，隧道在交通中的重要性日益突出。為保證隧道的安全、快速施工，隧道常常需要進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，其中管棚支護(hù)體系得到較為廣泛的應(yīng)用。管棚支護(hù)體系的設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理決定了整個(gè)工程的施工安全

2、以及地面變形的程度，影響既有線路的運(yùn)營情況。因而有必要對(duì)管棚在隧道工程應(yīng)用的支護(hù)效果進(jìn)行細(xì)致的研究，這對(duì)確保穿越施工期間列車的舒適和安全性具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。
　　本文就隧道下穿既有線大直徑管棚支護(hù)效果及參數(shù)合理選取進(jìn)行了全面的研究，主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)選取2個(gè)管棚超前支護(hù)條件下穿越工程的典型實(shí)例，使用ANSYS有限元分析軟件，對(duì)管棚以及導(dǎo)洞施工引起的既有鐵路軌道變形進(jìn)行了研究并討論了管棚的支護(hù)效果。計(jì)

3、算分析結(jié)果表明管棚支護(hù)與注漿加固配合使用可以大大減小新建工程施工引起的既有軌道結(jié)構(gòu)豎向變形。與此同時(shí)，可以看出管棚施工造成的軌道結(jié)構(gòu)最大豎向變形占到工程完成后最大豎向變形的50％左右，并且管棚的支護(hù)效果隨著隧道各導(dǎo)洞的開挖而逐漸顯現(xiàn)，最終表現(xiàn)為非常有效的控制了隧道施工過程中引起的軌道結(jié)構(gòu)變形。
　　(2)以某地鐵新增站外隧道下穿地鐵路基段工程為實(shí)例，使用ANSYS有限元軟件建立二維模型研究了管棚設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其支護(hù)效果的影響。結(jié)果表明

4、:采用合理的管棚設(shè)計(jì)參數(shù)可以最大程度減小管棚施工對(duì)既有鐵路軌道的影響，但是U形沉降槽的寬度并沒有很明顯的區(qū)別;新建隧道埋深越大，其管棚施工及導(dǎo)洞施工對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響越小，但是管棚施工引起的軌道結(jié)構(gòu)變形占施工結(jié)束軌道結(jié)構(gòu)變形的比例基本不受隧道埋深的影響。
　　(3)以某地鐵新增站外隧道下穿地鐵路基段工程為實(shí)例，并采用SIMPACK動(dòng)力學(xué)分析軟件建立了車輛—軌道空間耦合動(dòng)力模型，結(jié)果表明:管棚以及導(dǎo)洞的施工對(duì)車輛運(yùn)行安全性以及運(yùn)行舒適