铁路顶管施工中的线路加固问题地研究.pdfVIP

：．!堑： !三里查兰! 垄型!!坐 铁路顶管施工中的线路加固问题的研究 林敏 张平之 黄国辉 《北方交通大学土建学睨北京100044) ●，一 擅叠· 在介绍了顶管施工技术的基础上．分析了现行铁路顶管施工中的不足之处，给出了如何确定 ● 线路是否需要加固的方法，并通过一算例加以验证，最后对该方法今后的应用前景作了展望。 关健词一 顶督施工，有限元分析，线路加固，弹塑性模型 1．前言 顶管施工方法已经有百年的历史，作为一种不开橹施工方法，其特点和最大的优点即 在于不开槽的暗挖方式，从而避免了作业面对地上建筑物或构筑物的直接影响。这一点在 铁路顶管施工中尤为突出，在铁路顶管顶八过程中．为减少顶进阻力。在涵管前端先挖土 后顶进，一般为10—oocm。由于顶进过程中，线路并不封闭．为防止由于顶管施工引起 的路基面沉降过大而造成线路坍陷，通常对线路进行加固，加固的方法有吊轨梁法、横粱 加固法、工字钢束粱法等。在“桥规”中规定当顶进桥涵或圆涵的结构尺寸较小，如孔径 小于2m、处于直线地段、运输不甚繁忙、路基填土密实，涵顶覆土厚度在3m以上时， 可以不进行线路加固，但需要限速通过，并有专人监视线路，如有异状及时进行调整川。 但是在许多情况下，当顶进桥涵或圆涵尺寸大于2m，或涵顶覆土厚度小于3m时， 对线路不进行加固，施工也可以正常进行，列车运行未受很大影响。 如西安铁路局在咸阳顶进箱涵．顶部覆土厚约2．5m，在顶进过程中，线路未傲任何 加固．只加强了线路养护，及时起道垫渣。累计下沉量为3—4cm，线路平面没有移动。 在淄博供水管穿越张(店)东(营)铁路的施工中。采用顶进25节，直径3．06总长 77m钢筋混凝土管道，后穿入钢管的施工方法，管顶平均埋深4．84m，在顶进过程中．对 线路没有进行加固，只是在列车运行间隙进行顶进。 由此可见对于铁路顶管施工而言，“桥规”的规定不甚准确．对铁路顶管施工引起的 路基面的沉降考虑不周全，在现场施工中，如果严格照搬“桥规”势必会给施工带来不必 要的线路加固，造成浪费。 2．分析方法 对于顶管旌工引起的地面沉降及地层运动的问题国内外许多学者都做过一些分析研 #I梭．男．197511出生，工学硬士 ‘工程力学) 增刊2001 究·诸如方从启(1998)利用半解析元法分析顶管施工引起的地面位移和浅层土体的运动 【2】；王承德、方从启(1998)采用沉降曲线的方法估算项管施工引起的地面沉降p1； 引起的路基面沉降及线路平移国内外尚未有过详尽的分析研究。而且由于铁路对路基面沉 降的严格限制，许多估算方法在铁路顶管施工中不能应用，需要一种更加简便、可靠的方 法来计算铁路顶管施工中的路基面沉降。 ‘ 随着计算机性能的极大提高及有限元理论的发展和完善，产生了许多功能全面的商用 有限元软件，例如Ansys、Saper。本文就是采用有限元方法来计算铁路顶管施工引起的路 ● 基面沉降．进而确定线路是否需要加固。 采用有限元方法时需要确定计算模型及材料的本构关系。计算模型可以采用如图1的 计算模型(当顶管在路基土体中时)来计算路基土体由于被开挖而产生的应力与路基面沉 。 降。 唾臂开挖面 路基土体 圈I计鼻模型