[发明专利]地铁隧道下穿高速铁路地表沉降限值的设计预测方法

说明书

本发明提供一种地铁隧道下穿高速铁路地表沉降限值的设计预测方法，根据是否具有工程施作试验段或者地区已有资料，选择不同的方式确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W；方式一为采用回归分析法确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W，方式二为采用经验公式法和数值模拟法的最小值确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W。通过轨道方向的地表沉降槽影响宽度W，采用圆曲线简化模型确定隧道下穿高铁隧道开挖引起的地表沉降最大值为S_max。本发明能够更精准的获得地表沉降的最大允许值，防止因设计预测不合理造成施工后地表沉降过大导致的工程危害。

技术领域

本发明涉及地铁隧道下穿高速铁路设计技术领域，提供了一种地铁隧道下穿高速铁路地表沉降限值的设计预测方法。

背景技术

随着我国城市建设快速发展，城市轨道交通和高速铁路都处于快速发展期，它们在城市内就不可避免的出现了交叉问题，而城市轨道交通隧道下穿高速铁路方案往往更加合理。

地铁隧道下穿高速铁路施工过程中不可避免的会产生地面沉降等变形，保证高速铁路设计轨道的高平顺性，势必需要对地铁隧道下穿高铁引起的地面沉降进行控制。目前我国隧道下穿高铁时引起的地表沉降控制标准往往是根据经验或类比而来，具有一定的盲目性。

因此为保证地铁隧道区间下穿时高速铁路的行车安全，在工程实践中，亟需制定出地铁下穿高速铁路中地表最大沉降值的设计预测方法。

发明内容

本发明为解决上述现有技术的问题，提供一种地铁隧道下穿高速铁路地表沉降限值的设计预测方法，考虑了多种情况下的地表沉降的影响因素，能够更精准的获得地表沉降的最大允许值，防止因设计预测不合理造成施工后地表沉降过大导致的工程危害。

本发明提供了如下的技术方案：

一种地铁隧道下穿高速铁路地表沉降限值的设计预测方法，包括下述步骤：

S1：根据是否具有工程施作试验段或者地区已有资料，选择不同的方式确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W：若具有工程施作试验段或者地区已有资料，则采用方式一确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W；若不具有工程施作试验段或者地区已有资料，则方式二确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W；方式一为采用回归分析法确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W，方式二为采用经验公式法和数值模拟法的最小值确定轨道方向的地表沉降槽影响宽度W。

S2：通过轨道方向的地表沉降槽影响宽度W，采用圆曲线简化模型确定隧道下穿高铁隧道开挖引起的地表沉降最大值为S_max。

其中，所述回归分析的地表沉降槽影响宽度通过下式获得：

W₁＝5K(H+R)

式中，K为回归分析的经验参数，根据工程施作试验段或者地区已有资料拟合分析得到；H为隧道覆土厚度；R为隧道计算半径。

其中，所述经验公式的地表沉降槽影响宽度通过下式获得：

式中，为土体内摩擦角；H为隧道覆土厚度；R为隧道计算半径。

其中，所述数值模拟的地表沉降槽影响宽度通过下述方法获得：

首先根据设计资料，确定建模范围的结构取值；同时根据地质勘察资料，确定适用所采用的计算机三维数值模型软件的土层划分以及各层土体的力学参数；然后采用所选用的三维数值模型软件进行建模，输入上述结构取值和土层划分以及各层土体的力学参数；调整并运行模型，完成隧道开挖施工模拟，提取模型计算结果，获得数值模拟的地表沉降槽影响宽度W₃。

进一步，所述建模范围的结构取值，包括：沿地铁线路方向长度l、沿地铁线路方向长度范围内的下深h、隧道结构外侧3～5倍隧道洞径、隧道覆土厚度H、隧道计算半径R。