随着我国城市轨道交通建设的快速发展,盾构隧道穿越问题受到了越来越多的关注,铁路及其安全运营往往具有较高的变形控制要求,盾构隧道下穿运营铁路过程中伴随着开挖卸荷、应力释放、土体扰动及地层损失,对铁路路基、铁路桥和钢轨等产生不同程度的影响,进而引发列车运行安全问题。特别是对于盾构隧道穿越普速铁路和高速铁路相互邻近的铁路股道群工程,更是成为工程中的重点和难点。为保证铁路群的变形满足列车安全运营的要求,对运营铁路群在盾构掘进过程中的变形规律以及主动防护措施的研究具有重要的意义。本文依托济南市轨道交通R3线一期工程项目,盾构下穿胶济铁路和胶济铁路客运专线特大桥工程,建立三维有限元数值模型,研究下穿开挖掘进过程中,运营铁路群的路基、钢轨、桥梁的变形及桩基受力规律,并提出了有效的主动防护措施,主要研究内容和成果如下:(1)基于有限元数值模拟方法,对R3线盾构隧道下穿胶济铁路和胶济客专特大桥进行了施工模拟分析,其中包括:(1)通过对施工荷载组合方案的比选模拟,结果表明,注浆压力的变化对胶济铁路和胶济客专的位移影响最大;(2)通过对最优施工荷载组合方案进行模拟分析,结果表明,在不采取加固措施的前提下,双线盾构隧道施工完成后,胶济铁路路基沉降值和胶济客专桥墩Y向和Z向位移值均超过了安全控制标准报警值;(3)通过对本工程盾构穿越铁路群施工过程进行模拟分析,结果表明,胶济铁路和胶济客专特大桥相互之间影响很小。(2)总结了国内类似工程施工案例,初步选取了本工程的主动防护措施,即对胶济铁路路基段预采取袖阀管注浆加固措施,以及对胶济铁路客运专线特大桥段采取钻孔灌注桩隔离措施,并确定对钻孔灌注桩进行Ф[email protected]、Ф[email protected]和Ф[email protected]三种类型的比选研究。模拟结果表明:(1)主动防护措施方案对铁路结构变形控制效果明显;(2)对比三种直径隔离桩加固方案的计算结果,Ф[email protected]隔离桩方案和Ф[email protected]隔离桩方案下的地表、铁路桥墩、路基、轨道等的变形量相差很小。(3)结合现场盾构掘进施工步序,对现场实测数据进行了整理分析。结果表明,胶济铁路路基和轨道、胶济客专特大桥桥墩的变形规律与模拟结果规律基本吻合,然而由于右线盾构隧道掘进施工中两次停机,造成了胶济铁路路基和轨道变形过大。依据本文研究结果并结合施工中的问题,对盾构隧道穿越铁路线路施工提出了工程安全技术措施。