地铁隧道下穿铁路框架桥的安全性与对策分析

冯 超， 朱 旺， 于康庆

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室, 四川成都 610031)

1 工程概况

成都轨道交通9号线一期工程锦城大道站～三元站区间左右线隧道下穿成昆铁路桥。成昆铁路桥框架段，道床类型为有砟道床。隧道顶与铁路桥底板最小竖向净距约16.98m，埋深约25.93m。成昆铁路设计阶段为单线铁路，后经复线改建后，现在为双线铁路。区间左右线隧道下穿成昆铁路桥框架段，相交角度约90°，空间位置关系如图1、图2所示。区间左右线隧道在下穿段位于中等风化泥岩层中，隧道周边地层从上至下主要为杂填土、稍密卵石土、中密卵石土、密实卵石土、强风化泥岩、中风化泥岩，地下水位线埋深约6.5m。为了分析地铁隧道下穿铁路框架桥的安全性，本文开展相应分析。

图1 左右线隧道与铁路桥平面示意

图2 左右线隧道与铁路桥剖面示意(单位：mm)

2 强度折减法

在理想弹塑性的数值模拟计算中，将岩土体的抗剪切参数进行折减，直到发生整体或者局部破坏为止[3]。令隧道的强度安全储备系数为w，折减后岩土体的抗剪切强度为：

对于岩土体强度参数的折减，则有

安全储备系数所对应的状态即为隧道的极限状态，对于极限状态的判据可分为：

(1)以特征点的位移(隧道拱顶的竖向位移、拱腰的水平位移等)发生突变作为极限状态的判据；

(2)以塑性区从拱顶到地表发生贯通作为隧道极限状态的标志；

(3)以数值计算不收敛为判据。

对于受剪破坏为主的隧道极限状态三种判据的安全储备系数有着较好的一致性[4]，本文选取第一种判据在有限差分软件FLAC3D中求解整体模型的安全系数。……