隧道下穿既有線大直徑管棚支護效果及參數(shù)優(yōu)化分析.pdf

1、隨著城市地鐵網以及高速鐵路網的不斷發(fā)展，在地鐵及高速鐵路控制區(qū)范圍內出現(xiàn)了大量穿越工程。對于新建穿越工程特別是下穿既有軌道結構的隧道工程，其施工會使周圍土體產生擾動，引起軌道結構產生豎向及橫向變形，造成軌道的附加不平順。另一方面，隨著當前地鐵及高速鐵路的大量建設，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，隧道常常需要進行超前預支護，其中管棚支護體系得到較為廣泛的應用。管棚支護體系的設計參數(shù)是否合理決定了整個工程的施工安全

2、以及地面變形的程度，影響既有線路的運營情況。因而有必要對管棚在隧道工程應用的支護效果進行細致的研究，這對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用價值。
　　本文就隧道下穿既有線大直徑管棚支護效果及參數(shù)合理選取進行了全面的研究，主要研究內容及成果如下:
　　(1)選取2個管棚超前支護條件下穿越工程的典型實例，使用ANSYS有限元分析軟件，對管棚以及導洞施工引起的既有鐵路軌道變形進行了研究并討論了管棚的支護效果。計

3、算分析結果表明管棚支護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構豎向變形。與此同時，可以看出管棚施工造成的軌道結構最大豎向變形占到工程完成后最大豎向變形的50％左右，并且管棚的支護效果隨著隧道各導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構變形。
　　(2)以某地鐵新增站外隧道下穿地鐵路基段工程為實例，使用ANSYS有限元軟件建立二維模型研究了管棚設計參數(shù)對其支護效果的影響。結果表明

4、:采用合理的管棚設計參數(shù)可以最大程度減小管棚施工對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，其管棚施工及導洞施工對軌道結構的影響越小，但是管棚施工引起的軌道結構變形占施工結束軌道結構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例，并采用SIMPACK動力學分析軟件建立了車輛—軌道空間耦合動力模型，結果表明:管棚以及導洞的施工對車輛運行安全性以及運行舒適