地鐵暗挖區間下穿鐵路框構橋的數值模擬
交通科技
作者：何福渤
摘要：文章針對新建地鐵暗挖區間下穿既有鐵路框構橋的施工過程，采用三維有限元模型進行了模擬計算。模型中考慮了雙線區間施工影響及管棚初期支護的作用。通過模擬計算表明，下穿施工不會影響鐵路框構橋的正常使用。
關鍵詞：地鐵；暗挖區間；下穿施工；鐵路框構橋；數值模擬 文獻標識碼：A
中圖分類號：U231 文章編號：1009-2374（2015）23-0117-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.060
1 概述
隨著城市的發展，地麵交通的擁堵問題成為製約經濟發展的一個瓶頸。作為地下交通代表的地鐵對於公共交通的重要性也因此逐漸凸顯。
歐美及日本等發達國家地鐵建設較早，在20世紀70～80年代就已開始了地鐵隧道施工對於周邊環境、建築影響的研究。我國的地鐵建設在20世紀90年代末期逐漸起步，近幾年隨著地鐵網絡的形成，新建地鐵區間的施工對周邊環境、建築物的影響越來越顯著，如何減輕施工造成的地麵沉降、建築物基礎變形等不良影響成為亟待解決的研究課題。
哈爾濱西客站地鐵聯絡線工程的汽車齒輪廠站～哈爾濱西客站站區間線路需要近距離下穿一個正常使用中的鐵路框構橋，為保證鐵路正常運營及地鐵區間的施工安全，下穿段區間結構設計采用了“大管棚+小導管”的超前支護方案，並對該方案進行了數值模擬。
2 工程概況
本段地鐵區間位於哈爾濱市南崗區，起自汽車齒輪廠站，沿齒輪路向東南方向敷設，下穿既有鐵路框構橋及框構橋“U”型槽段，沿線構築物較少。
鐵路框構橋其上設置兩條線路，兩條專用線和長濱鐵路上下行正線，其中長濱鐵路為電氣化鐵路，有碴道床，設計時速200km/h，線間距8.12m，兩線高差0.6m。框構橋全長110m，淨跨19.5m、淨高7.6m，分三部分：兩端分別長31.8m和40.31m，現澆施工；中間段長37.89m，采用頂管法施工；中間部分兩端設變形縫。橋頂板距鐵路軌頂最小淨距為1.97m。
區間下穿鐵路框構橋段采用礦山法施工，左右線均為單洞單線馬蹄形斷麵，寬度為6.24m，高度為6.47m，左右線路中線間距約為17m。區間平麵設置單曲線，曲線半徑為350m；區間豎曲線為單麵坡，坡度為約2%；區間與框構橋淨距最小約為0.8m。
3 工程安全風險控製
3.1 控製標準
區間下穿鐵路施工時，隧道開挖會引起鐵路路基一定的豎向變形。為保證列車運營安全，根據《鐵路線路修理規則》（鐵運[2006]146號）中Ⅲ級臨時補修標準所對應的變形要求製定變形控製指標，對施工過程進行控製。
根據表1規定，當路基靜態沉降小於8mm時，通過臨時補修，能夠保證列車正常運營。
3.2 工程措施
區間下穿鐵路框構橋段采用“大管棚+小導管”進行超前支護，在超前支護的保護下進行隧道開挖，以確保全過程的施工安全和框構橋、運營鐵路線正常使用。
區間隧道采用台階法開挖施工，施工中嚴格遵照“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，勤量測，早封閉”的原則進行施工和管理，循環進尺長度為0.5m。