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考虑结构缺陷高速公路上跨既有铁路隧道影响问题研究 　　摘要：针对沈海高速公路复线近距离上跨温福铁路下坂2#隧道工程，结合既有铁路隧道缺陷检测结果，应用有限元数值分析，研究了上方公路施工、后期行车荷载、及考虑隧道缺陷情况下，隧道结构二次衬砌分别承担70%和100%荷载时的共6种工况，得出铁路隧道典型安全系数分别由4.46降低至3.9，以及由3.27降至2.84。分析认为在合理设计路面结构和做好有效施工组织及监控量测的前提下，可保证铁路的运营安全。研究结论也可为类似工程提供参考。 　　关键词：高速公路；上跨；铁路隧道；影响；有限元 　　 　　中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 　　1引言 　　随着我国铁路建设的蓬勃发展，铁路隧道更广泛地出现；同时公路交通也在持续建设，选线要求日趋提高，不可避免地会出现公路与铁路近距离交叉建设的情况，而又以公路上跨铁路隧道的情况居多。铁路正常运营的要求极为严格，如何保障既有铁路隧道的安全运营，又保证新建工程的顺利实施是需要研究的重要课题[1-3]。 　　沈海高速公路复线是国家高速公路沈阳至海口大通道的重要组成部分，在宁德境内与多条运营及规划的铁路存在交叉。本文对沈海高速公路复线近距离上跨温福铁路下坂2#隧道这一工程实例进行研究，结合铁路隧道缺陷检测结果，主要针对采用路基形式上跨铁路隧道的方案，通过有限元分析计算，对公路施工对铁路隧道可能产生的影响及其安全性进行合理预判。 　　2工程概况 　　2.1温福铁路下坂2#隧道概况 　　2.1.1设计概况 　　温福铁路位于浙、闽两省交界的浙东南和闽东北沿海地区，北起浙江省的温州市，南至福建省省会福州市，线路总长298.38km，正线时速250公里客货共线铁路设计，该铁路在通车运营中。 　　下坂2#隧道全长486m。进口端269m为Ⅴ级围岩；中间110m为Ⅳ级围岩；出口端107m为Ⅴ级围岩，典型地质为中粗粒二长花岗岩，全风化层岩芯呈砂土状，强风化层岩芯破碎呈碎块状，地下水不发育。出口端Ⅴ级围岩段隧道浅埋，均采用加强型支护，初期支护拱墙采用C25网喷混凝土，仰拱采用C25素喷混凝土；二次衬砌采用C30钢筋混凝土；仰拱填充采用C20混凝土。 　　2.1.2衬砌质量检测 　　为了解隧道结构现状，进行了现场检测。下坂2#隧道高速公路中心里程与铁路交叉处,左右各27m检测区段混凝土衬砌病害调查及检测情况如下： 　　（1）通过衬砌表面病害调查，该检测范围内拱顶存在4处局部轻微裂损现象，裂纹平均发育长度与宽度分别为0.4m、0.1mm，衬砌施工缝裂纹发育长度与宽度均较小。该检测段渗漏水情况不明显。 　　（2）通过地质雷达检测，该检测范围内空洞缺陷1处，占测线长度的平均百分比为0.3%，空洞位置位于上行边墙处，空洞长度为1.0m。 　　（3）通过地质雷达检测，该检测范围内衬砌欠密实带6处，占测线长度的平均百分比为2.6%。 　　（4）通过地质雷达检测，拱顶、两侧拱腰和边墙局部衬砌厚度为44cm-47cm。 　　（5）通过回弹检测，该检测范围内衬砌混凝土强度值分布在29.4MPa～30.8MPa之间，测点位置混凝土局部存在轻微程度的强度弱化现象。 　　2.2沈海高速公路复线拟采用的路基形式上跨铁路隧道方案 　　2.2.1路线基本情况 　　沈海高速公路复线拟采用路基形式上跨铁路隧道方案，路线长7129m。路线平面线形受跨越铁路要求、地形及地质情况等控制。 　　2.2.2上跨铁路隧道时拟采用的路基形式 　　沈海高速公路复线路基方案于温福铁路宁德站以北约2.9km处上跨温福铁路下坂2#隧道，交角83.7度，路线中线距离隧道出口约47米。 　　新建高速公路与温福铁路下坂2#隧道最小净距仅10.9m，尚不足一倍隧道洞泾。为了尽量减少上方新建公路对下坂2#隧道的扰动和干扰，对下坂2#隧道该处断面的隧道场地的破裂角，从偏于安全的角度取45°计，小里程侧和大里程侧的破裂面分别为破裂面A和破裂面B，按此种模式确定隧道基本荷载和上部公路产生的附加荷载。 　　2.2.3上跨处的公路、铁路位置关系及工程地质概况 　　沈海高速公路复线与温福铁路交叉处为下坂2#隧道出口端，地层为Ⅴ级围岩，中粗粒二长花岗岩，全风化层岩芯呈砂土状，强风化层岩芯破碎呈碎块状，地下水不发育。 　　3结构安全的评估分析[4~6] 　　3.1模型及参数 　　结构荷载计算方法依据《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）中相应的计算模式，进一步计算出强度安全系数来判定结构的安全性。 　　由于隧道的二次衬砌承受主要荷载，因此确定构件的受压控制时的安全系数为2.0，受拉控制时的安全系数为2.4。 　　采用荷载结构模型取最不利截面即路基正下方的隧道