矿山法隧道下穿铁路沉降影响分区研究(11)

口。打；－－０．２００５（Ｓ／Ｄ）３＋１．２６２（Ｓ／Ｄ）２—２．３８７（Ｓ／Ｄ）＋２．４３５０＜Ｓ／Ｄ＜３（４?３）

其中Ｄ＝７．５１ｍ，当Ａ＝Ｓ／Ｄ＝Ｉ，应有ａｏｉｊ＝ｌ，由此，４．３式可调整为４．４式：

口ｏＪ，＝一０．２００５（Ｓ／Ｄ）３－Ｉ－１．２６２（Ｓ／Ｄ）２—２．３８７（Ｓ／Ｄ）＋２．３２２５

从而导出了口ｏｉｊ与彳（彤Ｄ）的统计关系。Ｏ＜Ｓ／Ｄ＜３（４—４）

（３）ａｌｉｊ，为位置关系（角度）影响的修正系数，本文研究矿山法隧道，以水平平行为基准，可取反ｌｉｉ＝１；

（４）ａ２ｉｊ，施工方法影响的修正系数，若以本文研究的以上下台阶法为基准，则有ａ２ｉｊ－＂ｌ；

（５）ａ３ｊｊ，地质条件影响的修正系数，若以本文研究的地层条件为基准，则有ａ３ｉｉ＝１：

（６）ａ４ｉｉ，埋深影响的修正系数

取其他影响系数均为基准情况ｊ且以刀－＿２Ｄ为基准。则当Ｓ／Ｄ＝ｌ时，可得到相应的轨道高低偏差与埋深的回归曲线和回归公式见图４．２，相关系数为０．９６４５。从回归曲线可见，当剧Ｄ＿∞时，沉降趋向于０。

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５

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图４—２最大高低偏差矢度值与埋深比（∥刃）的关系曲线

西南交通大学硕士研究生学位论文

根据图４．２５的回归公式，可得到Ｕ与／４／／９的关系：

Ｕ＝６．７２７４（日／Ｄ）一２９４２Ｈ／Ｄ＞＿Ｉ第４１页（４．５）

Ｕ（式４－２８）与基准工况最大高低偏差（２．５２）的比值，即为影响修正系数，由此可得到影响修正系数口“的表达式：

ａ４盯＝２．６７（Ｈ／Ｄ）一朋２Ｈ／Ｄ＞１（４－６）

其中Ｄ＝７．５１ｍ，当Ｈ／Ｄ＝２，应有ａ４。，＝ｌ，由此，４．６式可调整为４．７式：

ａ４盯＝２．４５２（Ｈ／Ｄ）＿１’２９４２月诬ｌ

从而导出了ａ。，，与埋深的统计关系。

劣化度可以定为ｌ，以此为基准，则有ａ钳＝１。’（４—７）（６）ａ，打，既有结构物劣化程度影响的修正系数，本文研究的为同时新建的工程。

（７）ａ鲥，对策措施影响的修正系数，以常规施工措施为基准，在本章影响度和影响分区计算模拟中采用常规措旌，以此为基准，则有瓯ｉ，＝ｌ。

当其余各项影响系数都为基准情况时，将上述几个影响修正系数的统计公式和综合系数代入近接影响判别准则表达式，即可得到关于几何近接度和埋深比的最大高低偏差矢度值Ｕ的表达式：

Ｕ＝Ｋ，ｊａｏＦｑ豇（４—８）

Ｕ＝６．１７９（Ｈ／Ｄ）卅’２９４２（一０．２００５（Ｓ／Ｄ）３＋１．２６２（Ｓ／Ｄ）２—２．３８７（Ｓ／Ｄ）＋２．３２２５）

Ｏ＜Ｓ／Ｄ＜３，剧Ｄ２１（４－９）

Ｕ＝６．１７９（Ｈ／研。１２９４２Ｓ／Ｄ＞＿３，Ｈ／Ｄ＞＿＿Ｉ（４．１０）

４．２．２关于几何近接度和埋深比的近接影响分区的确定

根据表４．２的相关阈值标准，即可得到关于几何近接度和埋深比的分区界线。分区则为关于几何近接度和埋深比的几个点集：

｛（Ｓ／Ｄ，Ｈ／Ｄ）ＪＫ，‰。０４打≥５｝强影响区

（４—１１）｛（Ｓ／Ｄ，Ｈ／Ｄ）｜１．６７≤Ｋ０％。口４｜：，＜５）弱影响区

无影响区｛（Ｓ／Ｄ，Ｈ／Ｄ）ｌＫｉｊ口。盯口４ｆ，＜１．６７）

分区界线：Ｕ＝Ｃ城

分别将４．９、４—１０代入４．１２，即有：

，，，１Ｃ城＝１．６７，５（４一１２）、＿ｏ．８９０９

Ｈ／Ｄ：Ｉ——————————＿———∑生—ｌ———二——————一ＩＬ６．１７９（－０．２００５（Ｓ／Ｄ）３十１．２６２（Ｓ／Ｄ）２～２．３８７（Ｓ／Ｄ）＋２．３２２５）Ｊ

０＜Ｓ／Ｄ＜３，脸ｌ

刮鼢艘１舢０旦ｒ６）４１－４（Ｉ．１７９Ｊ一７～（４．１３）、…７于是可以得到对应最大高低偏差为１．６７和５时的关于Ｓ／Ｄ和Ｈ／Ｄ的两个控制方

西南交通大学硕士研究生学位论立第４２页

程，分别以Ｓ／Ｄ为横坐标，Ｈ／Ｄ为纵坐标作图，则可得到分别对应弱、无影响分区和强．弱影响分区界限的随条曲线，见图４—２６。图中虚线部分表示用相同方法取轨道绝对沉降值３０ｍｍ作为控制标准的影响分区。可以看到，虚线部分的强弱分区均在实线强弱范围内，征实了以高低偏差值柬控制显然更严格的判断。从关于埋深比和近接度的影响分区中可以看到，分区界线随Ｓ／Ｄ增大，对应的埋深先是迅速减小，然后在１５＜Ｓ／Ｄ＜３的区ｎｌｊ内，因为双洞沉降槽的叠加和分离，造成轨道高低偏差值出现一定的起伏，对应的埋深稍有增加。最后趋向与一定值，即单洞情况。

根据图４－３的影响分区图，可对本工程下穿铁路段进行影响分医属性的判定。其中，Ｈ／Ｄ值约为ｌ

区（Ｂ）内。７之间，Ａ（Ｓ／Ｄ）值约为２１～４．０，经判定，大部分过铁路段位ｆ弱影响分【ｉ（Ｂ）内，Ｆ穿哈大线段Ｈ／Ｄ值为２７，Ｓ／Ｄ为值４，处于弱影响分９～２

１

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圈４－３关于Ｓ／Ｄ和Ｈ／Ｄ（埋深Ｈ）的影响分区

４．３工程实施及现场监控

４３１工程预案及实施

９～２７．Ａ（Ｓ／Ｄ）值约为２ｌ～４根据圉４－３的影响分区图，呵对本工程下穿铁路段进行影响分区属性的判定。其中，１ｔ／１９值约为１０，经判定，下穿铁路段均位于弱

影响分区（Ｂ）内，下穿哈人线段区｜１］Ｊ隧道［１／１７值为２７，Ｓ／Ｄ为值４，处于弱影响分区（Ｂ）内。在此区域内，主要对新建区间隧道采取一些措施，以保障顺利安全下穿通过，同时地表铁路Ｊ下常运营。

对于新建区间隧道主要有结构支护加强、施工分部、进尺控制、掌子面稳定措施等对策。在实际工程中，通常采用改变施工方法、增加新建隧道结构刚度及注浆加固等对镱措施柬减小应力释放，通过控制新建隧道的预留变形量，束达到减小对既有铁路的影响。从理论上讲，如果隧道开挖的同时在丌挖面以等荷载反加上去．

西南交通大学硕士研究生学位论文第４３页

即可做到隧道开挖后无应力释放、无变形，就能做到任何地下近接工程的无影响【３】。

显然在近接施工中也存在参数选择的问题，主要是考虑到开挖进度和施工成本的问题。根据不同的近接水平，选择不同的施工参数相适应，为此可设置不同的施工措施（参数）等级。根据相关文献和现场的施工经验，在本工程中，针对不同的影响分区设置了三级施工参数，见表４。３。选取典型工况３Ｄ．１Ｄ（强影响区），３Ｄ．３Ｄ（弱影响区）分别采用三级施工参数对进行数值分析。计算结果如图４．３，图４．４所示，考察断面位于横坐标３０ｍ处。在ＩＩＩ～Ｉ级施工参数下，强影响区轨道高低偏差矢度值分别为６．６ｍｍ、５．１２ｍｍ、３．９７ｍｍ，采用Ｉ级施工参数可以使施工对铁路的干扰由强影响变为弱影响。在ＩＩＩ～ＩＩ施工参数下，弱影响区轨道高低偏差矢度值分别为１．８２ｒａｍ、１．０２ｍｍ，采用ＩＩ级施工参数可以使施工对铁路的干扰由弱影响变为无影响。由此可见，针对不同影响区，施工参数的分级合理。

当然具体措施可根据现场状况进行相应地调整。在本工程中现场施工，主要采用了二级施工参数，在施工分部中由于隧道断面较小，考虑施工空间的展开，采用两台阶预留核心土法。

表４－３施工参数分级

施上参数分级

１开挖步距０．５超前支护全断面帷幕注浆＋大管棚

全断面帷幕注

浆＋巾５１迈式

注浆锚管

半断面帷幕注

浆＋巾４２超前

小导管施工分部ＣＲＤ法／ＣＤ法回填注浆－ｋ（并可通过回填注浆进行位移的调整）☆１１０．５～１三台阶法ⅡＩ＞ｌ两台阶预留核心土法△

表中符号含义：★一一必须☆一一视情况采用△可以不用

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一５

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图４－４３Ｄ－１Ｄ工况（强影响区）轨道高低偏差矢度值随开挖变化曲线

西南交通大学硕士研究生学位论文第４４页

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图４－５３Ｄ－３Ｄ工况（弱影响区）轨道高低偏差矢度值随开挖变化曲线

在强影响区，除了对新建隧道采取措施外，还需要对既有铁路和中间地层采用联合措施，针对既有铁路的对策一般可分为施工前的线路加固和过程中的线路维修调整等对策，线路加固有扣（吊）轨、便梁托换等，过程中如静态几何容许偏差或位移超限，也可以通过起道换碴（无碴轨道），轨下垫钢片等方式调整轨道和线路。而对于中间地层，一般有施工前的地层加固和过程中的注浆补偿（注浆抬升）等技术措施，地层加固措施有旋喷桩、搅拌桩、树根桩、常规注浆以及管棚预支护，为在过程中进行主动控制，在位移可能超限的趋势和实际超限情况下，近几年国内外在地下工程中正在兴起注浆补偿（也叫注浆抬升）技术，从注浆管来看，可分为常规注浆管和带储浆囊的袋式注浆管２种。此外，也可采取隔断影响的方法如地下连续壁、管棚、钢管桩等。中间地层对策的改善效果比新建隧道措施中衬砌结构加厚稍好，但要比新建隧道注浆加固（设置加固圈）差得多【３】。对于无影响区，采用常规施工即可。

对于矿山法隧道下穿铁路施工，由于新建隧道是造成影响的源头，且达到相同的效果对新建隧道采取措施更便于操作、更经济。对策措施选择原则是：应优先选择新建隧道对策措施，在不能满足要求的情况下，再考虑既有铁路对策措施，应最后考虑中间地层措施。在实际工程中，应根据工程实际情况，选取合适的一种或几种措施达到减小、消除相互影响的目的。

４．３．２施工方案优化

新建隧道施工时，围岩介质多具有非线性，开挖施工实质上是一个不断对围岩进行反复加卸载的复杂过程。因此，围岩的稳定及其对地表铁路的影响就不仅是和最终状态有关，而且与施工过程有关，即与到达这个状态的应力路径或应力历史有关，因此存在施工过程的优化问题，即在施工前进行动态施工力学的优化分析，以便采取合理的开挖顺序、适时有效的支护方案。对于处于强影响区的的隧道施工，