地铁盾构隧道下穿铁路安全控制分析

浅谈地铁盾构施工下穿高速铁路隔离保护技术摘要：在地铁盾构施工中，往往会出现下跨高速铁路高架桥的情况。

而为保障高铁高架桥的施工安全、保障其结构安全，施工单位应采取隔离防护技术，以保障其施工安全，同时又要对其基础结构进行防护。

运用ANSYS有限元软件对隧道工程进行了仿真分析，探讨了其中的若干关键技术，并给出了具体的应用策略，以确保高架桥在工程建设中的安全运行。

关键词：地铁盾构；下穿高速；隔离桩为保证高速铁路、高架桥结构在盾构施工中的稳定性，保证工程施工的安全性，必须采用隔离防护技术，将施工隧道与高架桥的基础结构隔断，并利用防护结构的隔断作用，避免地基变形。

目前，地铁盾构隧道隔离防护技术中经常采用隔离墙、隔离桩等隔离技术，本文就以隔离墙、隔离桩为研究对象，对其主要应用策略进行了讨论。

1.盾构法施工中的危险产生机制地铁盾构是一项浩大的工程，其施工工艺较为复杂，地质条件多变。

盾构施工风险分析是一个复杂的过程，一般可分为工程工作分解和风险分解，或两者相结合。

地铁盾构施工的风险主要来自于施工过程中的危险性，以及复杂的环境，以及极高的风险，一旦受到外来因素的影响，很可能会导致交通事故。

事故的发生是无法控制的，从而导致了巨大的经济损失。

关于这个损失，主要是指工程的实际效益与预计效益的差别。

这种结果的正负并不能肯定，当数值为正时，说明项目受益；反之，则为不利。

地铁盾构法施工安全隐患较大，其影响原因有：掘进环境、运输环境、维护环境、支护环境、地质环境等[1]。

危险因素是由于操作人员的违规操作、人员的机械振动、材料性能的稳定性、岩石崩塌、地面外部环境的激励、干扰等。

盾构隧道工程中的承灾体有盾构机、支护结构、地面建筑物、隧道等，其风险损失主要集中在人员伤亡和经济损失等多个方面。

2.下穿高铁隧道盾构施工对隧道的影响与危险性分析在盾构法下穿铁路工程中，会引起土体应力重分布、土体损失、水位变化、注浆土体变化、固结沉降土体的蠕变等一系列变化，从而引起岩体的位移和应力变化，从而对盾构上的铁路设备和设施造成以下影响和危险：（1）轨道平滑指数下降。

盾构区间下穿铁路影响分析及加固方案设计随着城市化进程的加速和城市交通的不断发展，地下空间的利用越来越广泛，而地下铁路系统也因此得到了迅猛的发展。

盾构技术作为地下工程建设中的一种重要方法，被广泛应用于地铁隧道、水利管道等建设中。

在盾构施工过程中，遇到铁路下穿的情况并非罕见，而盾构区间下穿铁路需要进行严格的影响分析和加固方案设计。

本文将从影响分析和加固方案设计两个方面探讨盾构区间下穿铁路的问题。

一、影响分析1. 环境影响盾构施工对周围环境的影响是不可避免的，尤其是在下穿铁路的情况下。

盾构施工所需要的巨大施工场地和施工设备会对铁路周围的交通、环境和居民产生一定的影响，需要做好相关的交通疏导和环境保护措施。

盾构施工所产生的振动和噪音也会对铁路附近的建筑物、设施和铁路本身产生一定的影响，可能引起裂缝、松动等问题。

2. 结构影响盾构施工对铁路结构的影响是非常重要的一方面。

施工期间的振动和变形可能给铁路结构造成影响，尤其是对于高速铁路来说，任何微小的振动和变形都可能带来严重的安全隐患。

在施工前需要对铁路结构进行详细的检测和分析，在施工过程中需要进行实时监测和控制，确保铁路结构的安全。

3. 运营影响盾构施工对铁路运营的影响也需要充分考虑。

施工期间铁路可能需要进行临时封闭或限制车速等措施，这可能会对铁路线的运营产生一定的影响。

因此需要与铁路管理部门进行充分的沟通和协调，确保施工不会对铁路运营造成过大的影响。

二、加固方案设计1. 盾构施工技术在盾构区间下穿铁路的施工过程中，选择合适的盾构施工技术非常重要。

通常可以选择液压盾构和土压平衡盾构等高度自动化的施工方法，并根据具体情况选择合适的施工参数和工艺，减小对铁路的影响。

2. 振动监测与控制在盾构施工过程中，需要对铁路结构周围的振动进行实时监测。

可以利用加速度计、振动传感器等设备对振动进行监测，并根据监测结果进行实时调整和控制，确保振动不会超出安全范围。

3. 预处理与后处理在盾构施工前后，需要进行一些预处理和后处理措施来保证铁路结构的安全。

盾构隧道下穿既有运营铁路影响性分析及控制技术研究作者：璩泽君江胜华王田龙来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2024年第04期摘要：盾构隧道下穿施工对既有运营铁路的影响较大。

依托徐州某涉铁工程实例，采用Midas GTS NX软件建立有限元模型，研究了隧道下穿过程中铁路变形的动态变化过程，分析了铁路钢轨的高低和水平不平顺情况。

结果表明：盾构隧道穿越过程中铁路路基沉降值逐渐增大，最后趋于稳定；隧道施工引起的铁路路基沉降分布曲线可近似为正态分布，且下穿位置正上方路基沉降值最大；铁路钢轨的高低和水平不平顺最大值满足规范要求。

盾构隧道下穿京沪铁路设计方案可行，为进一步保证下穿施工的安全提出了涉铁施工一系列保护措施，为类似工程提供参考。

关键词：盾构隧道；下穿施工；铁路路基；铁路桥梁；有限元分析中图分类号：U455.43文献标志码：A随着城市地铁建设的发展，地铁盾构隧道下穿既有运营铁路的情况逐年增多，下穿施工会引起土层不均匀沉降，可能导致列车脱轨及人员伤亡，对铁路运营产生较大影响。

诸多学者针对盾构隧道涉铁工程进行了一系列研究。

PECK［1］最早提出了预测隧道施工引起地表沉降的公式。

周顺华［2］系统总结了盾构隧道下穿各类风险源的控制指标、控制方法及工程案例。

赵旭伟［3］采用现场实测与有限元模拟相结合的方法，探讨了盾构下穿大型铁路枢纽过程中铁路变形规律及安全控制措施。

彭华等［4］通过数值模拟、现场实测分析了盾构下穿施工中道床沉降的时程变化规律及沉降槽发展趋势，探究了沉降规律与盾构施工参数的关系。

肖立等［5］采用数值模拟和现场监测数据相结合的方法对比分析盾构穿越施工时铁路路基沉降的规律。

屈克军［6］采用数值分析方法计算了新建隧道临近并行既有线、下穿单线和下穿多线等关键施工过程中盾构掘进对临近既有线沉降的影响，对比分析了拟采用的施工措施对既有线沉降的控制效果。

刘远明等［7］通过数值模拟分析铁路路基沉降特点，研究不同水平间距双线隧道下穿施工引起既有铁路路基的沉降变形规律。

盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策本文主要以盾构隧道近距离下穿既有地铁线路工程为背景，简单介绍了近距离穿越既有地铁线路工程的施工控制要求，并提出了几点施工安全控制措施，以仅供日后相关领域人员的参考借鉴。

标签：盾构隧道;近距离下穿;地铁;安全控制;既有线在地铁的实际施工过程中，工程体量大，且属于高风险建设工程，随着城市化进程的逐渐推进，地下环境中的结构设施越来越多，如何保证在盾构隧道下穿施工顺利开展的同时，又不会对既有地铁线路的正常运行带来影响，成为了相关领域人员不得不面对的问题之一。

1、施工控制要求在进行地铁施工建设的过程之中，主要需要加强控制的是区间隧道施工期间的变形问题，而就实际施工来说，其变形问题大致可划分成以下三个方面：（1）隧道周边土体结构的变形，会直接威胁到附近建筑体的安全性与稳定性;（2）既有结构附近土体的变形，情况严重时便会直接引起既有结构出现坍塌，严重威胁到人们的生命财产安全;（3）支护结构发生变形，会导致隧道施工存在较大安全风险。

此外，若是出现沉降问题也会对隧道施工带来影响：（1）地层沉降对隧道的影响。

盾构施工可能会使得附近土体受到扰动，从而在开挖断面上出现不均匀的沉降槽，对既有地铁线路的正常运营带来不良影响，成型隧道管片会随着沉降槽的形成而使得管片间的应力重新分布，导致管片见的重复挤压破损;（2）地层沉降对轨道的影响。

盾构施工会使得附近土体受到扰动，使得土体出现不均匀沉降，而一旦土体出现沉降，轨枕的支撑面会随之也发生一定的下沉，使得轨道多支座超静定系统也受到破坏。

并在列车动荷载作用之下，这些支撑面下沉的轨枕会连带轨道发生显著变形，使得轨道中应力大幅增高，当土体沉降较大时，甚至会使轨道断裂;（3）轨道差异沉降对列车运营的影响。

盾构施工近距离下穿既有地铁线路时，周边土体会受到扰动，使得地层发生差异沉降，轨道也会随之出现差异沉降。

而差异沉降会和列车自振结合起来，导致列车振幅变大，使列车出现摇摆运动。

交通科技与管理23规划与管理1　工程概况 无锡地铁3号线一期工程三院站～无锡火车站盾构区间从国铁无锡火车站西侧穿越沪宁城际铁路与京沪普速铁路。

穿越区间的总长度为170 m，采用土压平衡盾构施工。

区间穿越沪宁城际铁路7股轨道（2股正线、5股到发线），线路与城际铁路夹角约40°，穿越京沪普速铁2股正线、2股到发线、1股牵出线和1股整机待备线。

区间下穿25#道岔水平距离约10 m，交角约60°，如图1所示。

图1　地铁区间下穿铁路平面图 地铁区间线间距为13 m~16 m，线路纵坡为27.252‰~28.755‰。

盾构隧道位于③2粉质粘土、④2砂质粉土、⑥1粘土层中，区间穿越京沪普铁段隧道顶埋深约15.5 m，穿越沪宁城际段隧道顶埋深约12.9 m。

2　工程重难点分析 根据《高速铁路设计规范》（TB 10621-2014）及《高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）》（TG/GW 115-2012），无砟轨道对沉降变形要求高，尤其对不均匀沉降的要求很严格。

考虑到沪宁城际铁路已运营，路基已发生部分沉降，本区间盾构施工期需严格控制铁路路基沉降。

根据以往邻近铁路工程的经验，地铁施工期间对沪宁城际正线铁路影响按轨道路基沉降变形量不大于1 mm 考虑。

沪宁城际铁路到发线采用宽轨枕轨道结构，轨道路基最大沉降按不大于8 mm 考虑。

京沪普速铁路为有碴轨道，最大沉降不大于10 mm [1,2]。

铁路正线轨道几何静态不平顺采用υmax>160 km/h 经常保养的标准，即10 m 弦长范围内轨道高差不大于5 mm。

到发线铁路轨道不平顺采用υmax ≤120 km/h 经常保养的标准，即10 m 弦长范围内轨道高差不大于6 mm [3,4]。

道岔一旦沉降和变形过大易影响行车安全，道岔尖轨对沉降和变形要求非常高，本次设计地铁施工期间对道岔尖轨的沉降变形控制按不超过1 mm 考虑[5]。

同时区间部分穿越砂层，地质条件较差，城际铁路部分股道位于加固范围外，沉降控制难度较大。

交通科技与管理175工程技术 随着城市化发展越来越快，地铁对于城市发展起到了至关重要的作用，为了避免地铁在建设过程中对城市建筑物造成影响，就需要更加科学地建设地铁线路，由于地铁在建设中的难度极大，需要考虑到各种因素，为了不影响现有建筑物的安全，在施工过程中采用盾构法隧道下穿铁路施工技术，对下穿既有铁路施工具有十分重要的意义。

1　工程案例 本次工程案例选取S市地铁5号线施工站，该条地铁线路总长25.24 km, 使用盾构法隧道施工技术，在沿线建设的过程中需要经过下穿既有铁路，为确保S市地铁5号线在某地铁车站附近的盾构顺利进行，从而保证城市铁路的运行安全。

通过采纳各种不同的意见，在盾构法隧道下穿既有铁路施工中，确保地表下沉量不超过5 mm, 道床沉降小于30 mm。

2　盾构法隧道下穿既有铁路施工中存在的问题2.1　常见的技术性问题 在盾构法隧道下穿既有铁路的土方挖掘过程中，盾构排土量对盾构开挖掌子面的稳定性会造成非常大的正面压力，为了保证并控制地表发生变形，就需要对排土量进行控制，通过一定的条件，将螺旋输送机的转速进行调整，有利于使盾构排量在盾构千斤顶的推进中实现互相协调，因此在盾构中，对于排土量和压力差的比例关系，是由被动破坏和主动破坏界限之间的开挖决定的。

在对盾构机的掘进速度和地质强度进行分析后，再结合以往的盾构施工经验，在对盾构法隧道下穿既有铁路的掘进过程中，需要控制好盾构掘进速度，严格稳定好土仓压力，可以最大限度地减少对周围基地等建筑物下沉的影响。

2.2　壁厚注浆施工中的问题 在盾构施工过程中，盾构隧道管片外径小于盾构机的外径，所以在盾构隧道施工中，会形成140 mm的建筑空隙（以6 280 mm盾构机为例，管片外径为6 000 mm），从而可能会造成盾构隧道与地面出现沉降等一系列问题，为了控制地面沉降对注浆的选择性，就需要对注浆的相关参数进行调整。

在同步注浆中，运用同步注浆系统，有利于盾尾实现同步注浆，当盾构机工作时，管片衬砌脱出盾尾的生产间隙中会及时灌注注浆，以实现及时填充，可以很好地避免出现围岩松弛的情况，在这个过程中，将千斤顶上的推力快速传递到围岩上，实现对过轨施工地表沉降的控制。

盾构隧道下穿既有线路施工参数控制及沉降分析1. 施工参数控制在盾构隧道下穿既有线路的施工过程中，需要控制一系列的施工参数，以确保施工的安全和对既有线路的影响最小。

1.1 掌握地层情况盾构隧道下穿既有线路时，需要事先了解既有线路下方的地层情况，包括地层岩性、地质构造、地下水位等信息，以确定盾构隧道的施工参数。

例如，在软土和淤泥环境下，需要采用冻土墙来控制隧道周围的土壤稳定；在岩石环境下，需要使用钻爆法和切削区间的选择等施工方式，根据地质情况选择正确的注浆剂和顶管适度，以确保盾构隧道下穿既有线路的地质完整性。

1.2 控制盾构工作面进度在盾构隧道下穿既有线路的施工过程中，需要控制盾构工作面的进度。

不能让盾构机的进度过快，否则会产生较大的隧道周围土壤变形，对既有线路造成影响。

同时，也不能让盾构机的进度太慢，否则也会影响施工周期和成本。

1.3 控制注浆压力在盾构隧道下穿既有线路的施工过程中，注浆是一个非常重要的工艺环节。

需要采用合适的注浆剂和充足的注浆压力，以控制隧道周围土体的收缩和避免隧道沉降超出允许范围。

1.4 控制机身转向在盾构隧道下穿既有线路的施工过程中，盾构机必须按照设计轨迹施工，以确保施工的稳定性和安全性。

需要及时调整盾构机的转向状态，使其与原有线路维持适当的间隔距离。

2. 沉降分析在盾构隧道下穿既有线路的施工过程中，会产生一定的隧道沉降，有必要进行沉降分析和控制。

2.1 数值模型分析数值模型分析是盾构隧道沉降分析的常用方法之一。

一般分析时采用三维有限元分析方法，建立复杂的土壤隧道模型，通过按照施工方案和盾构构件的尺寸进行分析，预测盾构隧道下穿既有线路的沉降情况。

2.2 监测预测分析监测预测分析是一种实地监测沉降，分析沉降趋势的方法。

一般先进行盾构隧道前后的地基状态监测，建立基准控制点，并对监测数据进行分析和处理，得出隧道下穿既有线路的沉降趋势。

2.3 评估方案制定在盾构隧道下穿既有线路的施工过程中，需要根据沉降分析结果进行隧道施工方案制定。

铁路隧道下穿既有路基沉降规律及控制标准研究一、本文概述随着我国交通基础设施建设的快速发展，铁路隧道的建设日益增多，其中不乏需要下穿既有路基的情况。

铁路隧道下穿既有路基施工过程中，不可避免地会对既有路基产生影响，导致路基沉降。

为了确保铁路隧道施工的安全性和既有路基的稳定性，对铁路隧道下穿既有路基的沉降规律进行深入研究和控制标准的制定显得尤为重要。

本文旨在系统研究铁路隧道下穿既有路基的沉降规律，分析影响沉降的主要因素，探讨沉降变形的机理，并在此基础上提出相应的控制标准。

通过对实际工程案例的调研和数据分析，本文期望能够为铁路隧道施工过程中的沉降控制提供理论依据和技术支持，为保障既有路基的稳定性和铁路隧道施工的安全性提供有效指导。

文章将首先介绍铁路隧道下穿既有路基的施工特点和沉降问题的重要性，接着详细阐述沉降规律的研究方法和沉降变形机理的分析过程。

在此基础上，文章将探讨沉降控制标准的制定原则和方法，并结合实际工程案例进行验证和应用。

文章将总结研究成果，提出铁路隧道下穿既有路基沉降控制的建议措施和进一步研究的方向。

通过本文的研究，期望能够为铁路隧道施工中的沉降控制提供科学依据和实践指导，促进铁路交通事业的可持续发展。

二、铁路隧道下穿既有路基沉降规律研究在铁路隧道下穿既有路基的过程中，路基沉降是一个重要的技术问题。

为了深入了解这一过程，本研究对铁路隧道下穿既有路基的沉降规律进行了详细的研究。

通过收集大量的实际工程数据，包括地质条件、隧道施工参数、路基结构等，对这些数据进行了系统的整理和分析。

运用数值模拟方法，建立了铁路隧道下穿既有路基的三维模型，模拟了不同施工阶段的沉降情况。

研究结果表明，铁路隧道下穿既有路基的沉降规律受多种因素影响，包括地质条件、隧道施工参数、路基结构等。

地质条件是影响沉降的主要因素，如土层的厚度、岩石的强度等。

隧道施工参数，如开挖方式、支护结构等，也会对沉降产生影响。

路基结构的设计和施工质量，同样会对沉降产生影响。