矿山法隧道下穿铁路施工位移控制机理及对策研究

通过资料调研、经验类比、数理统计、离心模型试验和现场试验等方法,对矿山法隧道下穿铁路施工引起的路基和轨道位移控制等关键问题进行研究。分砂土和粘土（硬土和软土），分别研究隧道下穿铁路施工情况下路基与轨道的相互作用机理、地层损失的构成和损失率、各施工分步所占地层位移的比率；在轨道静态几何尺寸偏差数理统计基础上，研究路基和轨道位移的数理统计关系，以及路基和轨道的位移控制标准；研究单、双洞情况下，路基和轨道位移与埋深及净距的统计关系和影响分区；分作用对象、地层损失构成、施工分步分别研究相应的对策及其力学原理。从而建立矿山法隧道下穿铁路的路基和轨道的相互作用模型，提出路基和轨道位移的控制标准，进一步提出隧道下穿铁路的控制对策和原则。深入、系统地开展隧道下穿铁路力学机理、控制标准及控制对策的研究，对减小铁路行车干扰、提高铁路运能和安全性，促进交通和经济发展具有重要意义。

本课题通过资料调研、经验类比、数理统计、离心模型试验和现场试验等方法,对矿山法隧道下穿铁路施工引起的路基和轨道位移控制等关键问题进行研究。研究了隧道下穿铁路施工情况下路基与轨道的相互作用机理、地层损失的构成和损失率、各施工分步所占地层位移的比率；研究了路基和轨道位移的数理关系和位移控制标准；研究了单、双洞情况下，基于路基和轨道位移的埋深及净距的影响分区；研究了不同对策及其参数的敏感度。获得结论和成果如下：.1.通过建立有碴轨道—弹簧—路基系统静力计算模型，得到路基沉降和轨道沉降的相互影响。在所考察常规隧道沉降工况下，轨道沉降稍大于路基沉降，轨道与路基相互作用表现为随动变形。.2.在隧道引起路基沉降影响范围不变的情况下，存在路基与轨道相互变形关系的路基沉降临界值，若路基沉降值超过临界值，轨道与路基相互作用表现为自由变形梁，轨道与路基之间会产生脱离。.3.随双洞间距的不同，沉降槽的叠加和分离对轨道高低偏差矢度值有较大的影响。在埋深相同的情况下，最大轨道高低偏差矢度值随间距的增大，先减小后增大，并得到了不同埋深下的最大轨道高低偏差矢度值极值与间距的统计关系。.4.根据铁路线路工务管理和类似工程的经验，研究了基于位移准则（路基沉降、轨道高低偏差值）的影响分区的相关阈值，运用统计力学方法，对近接影响度表达式中的相关指标进行了研究，并得到了基于埋深比（H/D）——几何近接度的近接影响分区，对比两者的影响分区，表明以轨道高低偏差值作为控制标准更严格、可靠。. 5.双洞施工引起的路基面沉降曲线等效于两个单洞开挖引起的路基面沉降曲线和一个扰动因子的叠加。先开挖一侧影响比较小，后开挖一侧受扰动影响较大，最大沉降值增加2~3mm。.6.根据依托工程情况，对路基面沉降和轨道不平顺的控制作用由强到弱依次为：掌子面加固>拱部注浆预加圈>锁脚锚杆>普通锚杆。