高速铁路CFG桩-筏结构沉降控制现场试验

研究目的:通过对京沪高速铁路典型工点现场地基沉降试验研究,掌握CFG桩加固后的深厚松软土地基加固区与下卧层的压缩沉降及地基总沉降变形规律,进一步评价高速铁路CFG桩-筏结构处理深厚层地基的沉降控制效果。研究结论:现场实测数据表明:(1)CFG桩-筏结构路基的工后沉降满足规范要求;(2)下卧层沉降是沉降的主要组成部分,约占总沉降的74%;(3)桩-筏结构的地基沉降控制效果要好于桩-帽-网结构,本文试验条件下,前者沉降约为后者的73.5%~75%;(4)分析表明,对于沉降要求严格的无砟轨道软土路基可优先采用桩-筏基础结构型式。     

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。     

深厚压缩层地基条件下桩筏基础路基沉降特性研究

研究目的:研究深厚压缩层地基条件下桩筏基础路基沉降特性,提出沉降计算及参数选取方法,供高速铁路路基沉降控制设计参考.研究结论:单桩承载及沉降变形特性与群桩具有明显区别,通过测试得到的加固区沉降实际上是由于桩对下卧层的刺入引起的,在桩筏结构沉降分析中应优先选用Geddes法.     

京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基现场试验研究

结合京沪高速铁路凤阳试验段工程,开展CFG桩+垫层+筏板处理地基试验。实测桩-筏复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力、筏板顶面土应力、钢筋应力及桩身应变;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度和固结时间的变化规律;获得地基面桩土应力分布、筏板顶面土应力分布、钢筋应力分布、桩身轴力和侧摩阻力分布;研究路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路桩-筏复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究,并为京沪高速铁路及其它相关工程的桩-筏复合地基设计方法提供数据支持。     

预应力管桩加固铁路多线路基的研究与实践

研究目的:京石客专石家庄枢纽DK 285+400~DK 287+100段多线路基,正线及道岔区采用无砟轨道,工后沉降要求高,受货迁工程滞后影响,导致原设计地基处理方案无堆载预压时间。为保证本段路基施工不影响整个京石客专全线按时开通运营,根据工期要求,研究不进行堆载预压的地基加固方案,并进行实践、验证。研究结论:(1)经对CFG桩桩筏、钻孔灌注桩桩板和预应力管桩桩筏方案的比较,采用管桩桩筏方案加固多线路基有明显的技术、经济和工期等综合优势;(2)采用管桩桩筏方案加固路基,复合地基沉降计算中可忽略垫层压缩量、桩体压缩量和桩上下刺入量,只计桩端以下下卧层的压缩量,计算精度满足工程实际要求;(3)采用静压法施工预应力管桩时,如遇地层中存在较厚密实的砂层,可采用高压水冲配合静压施工的方法穿越,以达到设计桩长深度;(4)通过路基沉降观测和评估,在不进行堆载预压的情况下,采用预应力管桩桩筏方案加固的路基满足无砟轨道沉降要求;(5)该研究成果可为客运专线铁路枢纽内多线路基的地基加固提供参考和借鉴。     

基于灰色理论的桩-筏复合地基沉降预测

路基的沉降过程非常复杂,常规的一维固结理论不可能考虑到影响和制约路基沉降的所有因素,因此计算得到的路基沉降值往往与实测值有很大差距,而高速铁路对路基沉降的控制要求极其严格。基于京沪高铁济南西客站桩-筏复合地基的实测沉降值,运用灰色系统理论分析桩-筏复合地基的沉降变化过程,寻求一种适合大面积堆载情况下桩-筏复合地基沉降的分析方法,为我国高速铁路车站站场基础的建设提供科学的依据。     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。     

CFG桩网复合地基沉降计算方法研究

高速铁路严格的路基工后沉降控制,对作为主要地基处理方式的CFG桩网复合地基的沉降计算精度提出了挑战.以京沪高速铁路徐沪试验段为依托,分析了常规复合地基沉降计算方法应用于CFG桩复合地基沉降计算上的不足,认为主要问题在于地基土中附加应力计算不准确;进而根据CFG桩网复合地基的受力机理.提出了Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力的方法及相应计算条件,再联合分层总和法中的e-lgp法计算CFG桩网复合地基的沉降,计算结果和现场实测结果较为接近.     

引入既有无砟高铁接轨段路基工程关键技术

研究目的:邻近既有高铁无砟轨道路基新建或扩建建(构)筑物,路基隔离防护措施研究相对薄弱,尤其是引入既有无砟高铁并轨段路基的处置措施及设计方法近乎空白。为研究引入既有无砟高铁接轨段路基工程设计关键技术,本文结合鲁南高速铁路的建设,开展鲁南高铁引入京沪高铁曲阜东站接轨段路基的临界距离、路基填料、地基处理及施工安全等分析。研究结论:(1)路基紧邻距离大于50 m时,新建铁路路基与既有无砟路基间可不采取隔离处置措施;(2)建议采用0.6 m厚级配碎石+0.6 m厚高强加筋轻质混凝土+一般轻质混凝土作为引入无砟轨道接轨段路基结构形式;(3)微型钢管桩、CFG桩、高压旋喷桩、换填轻质混凝土在控制既有无砟高铁路基附加沉降的效果上表现基本一致;(4)隔离桩可有效抑制既有无砟高铁路基面的附加沉降,隔离桩桩长越长,附加沉降控制效果越好,隔离桩间隔方式对附加沉降影响较小;(5)隔离桩同时开挖的桩数越多,既有无砟高铁路基受扰动程度明显增大,隔离桩同时开挖的桩数应控制在合理范围内;(6)该研究成果可为引入无砟高铁接轨段路基工程建设提供参考。     

高速铁路CFG桩筏复合地基沉降变形特性研究

选取京沪高速铁路CFG桩筏加固软土地基的典型断面,采用ABAQUS有限元程序建立了三维数值模型。考虑高速铁路路堤分级填筑施工过程和长期荷载作用,对CFG桩加固后路基填筑期和运营期的沉降进行计算模拟,分析CFG桩筏复合地基沉降变形发展规律。研究结果表明：计算结果与实测值相一致,数值模型可以较好地反映路基填筑过程和后期沉降过程。基于该方法预测了高速铁路运行10 a后的沉降,桩筏复合地基技术可以有效地控制京沪高速铁路（凤阳段）的工后沉降,可为类似工程提供参考依据。     

郑西客运专线路基工程沉降观测方案

研究目的:湿陷性黄土路基施工过程中的沉降观测对确定无碴轨道的施工时间起着决定作用,要对路基沉降作出比较准确的评价,就需要制订一种有效的观测方案。研究方法:首先要配备必要的人员和高精度的检测仪器、确定需要观测的内容、布置合理的观测断面、确定观测频率;沉降观测包括基底沉降观测、水平位移观测、路堤坡脚沉降观测和路堤顶面观测四方面,根据测量结果进行沉降推算,以确定最终沉降值和堆载预压的卸载时间。研究结果:实测沉降推算通常可采用双曲线法和对数曲线法来进行并建立沉降与时间的关系曲线,按实测沉降推算或沉降的反演分析法来分析和推算总沉降量、工后沉降值以及后期沉降速率,并分析推算最终沉降完成时间。研究结论:为路基工程沉降观测提供了一种有效的观测评价方法,希望得到推广。     

京沪高速铁路饱和松软土地基抗震加固关键技术探讨

研究目的:为配合京沪高速铁路的建设,解决在饱和松软土地基上修筑高速铁路的难题,铁道部批准开展《高速铁路液化土地基加固技术的试验研究》项目,目的是选取合理有效的饱和松软土地基、路基加固措施,控制路基地基的稳定性和沉降变形。研究结果:碎石桩和CFG桩桩网结构地基均明显减小了因地基液化引起的响应加速度放大作用,均能够有效地减小地基路基在地震条件下的沉降及不均匀沉降,提高地基路基的整体抗震性能。     

深厚压缩层地基条件下路基沉降控制

研究目的：无砟轨道在客运专线铁路建设中已经成为主要轨道形式,深厚压缩层地基条件下路基沉降控制是无砟轨道客运专线建设中遇到的关键技术难题。迫切需要通过研究确定深厚压缩层地基条件下适合较高路堤无砟轨道铁路技术特点的经济合理、技术可靠的沉降控制方案。研究方法：结合京津城际轨道交通工程试验段路基沉降控制设计,通过技术、经济论证,确定合理的设计方案。研究结果：由于深厚压缩层地基条件下较高路堤高标准沉降控制成本相对较高,常规设计中一般要增加工程成本的支挡结构反而成为节省工程投资的手段。研究结论：在深厚压缩层地基条件下较高路堤高标准沉降控制设计中引入支挡结构,可以在提高沉降控制可靠度的前提下节省沉降控制成本、节约工程用地、美化工程环境。     

预应力管桩在温福铁路软土路基中的设计与应用

研究目的:以具体工程为背景,介绍预应力管桩在时速200 km客货共线铁路路基中的首次应用及柔性基础条件下复合桩基的设计方法。研究结果:将预应力管桩技术首次应用到沿海铁路深厚层软土路基加固工程中来,管桩施工快捷,质量可靠,加载期间路堤稳定,沉降量小。管桩静载试验及现场测试表明,桩网结构受力模式符合预见,原设计中管桩设计理念合理。     

时速200 km客货共线铁路遂渝线软土路基设计

研究目的:通过对遂渝铁路复合地基设计计算数据与现场施工实测数据的对比分析,明确200 km/h铁路地基处理主要受沉降控制而非稳定控制,找出理论计算值与现场实测值的关系,为以后客运专线地基处理设计积累经验。研究方法:以粉喷桩和碎石桩复合地基加固为例,通过理论计算与实测数据的对比分析,用现场实测数据来修正我们的理论设计,以完善我们的理论计算。研究结论:遂渝铁路采用粉喷桩和碎石桩加固处理软粘土地基是可行的、经济合理的;在进行200 km/h铁路及速度目标值更高的客运专线复合地基设计时,应以沉降控制为主,稳定性控制次之;粉喷桩和碎石桩等复合地基路堤的总沉降以施工期的地基沉降为主,工后沉降同样以地基沉降为主,工后沉降速率最大的是路堤竣工后前半年左右,之后趋于缓和。     

基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法研究

依托软土地区某典型基坑工程,研究基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法。结合该工程土体修正摩尔–库伦模型参数,建立96个不同工况下的有限元模型。通过对有限元计算结果的分析和拟合,推导能够综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离3个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式,提出受基坑开挖影响的路基水平位移、沉降的预测曲线,并给出相应的预测流程。结果表明:在双对数坐标中,当基坑距路基坡脚距离相同时,路基最大水平位移与开挖深度的比值(δhmax/H)、路基最大沉降与开挖深度的比值(δvmax/H)均与支撑系统刚度ρ基本呈线性关系;可用图10中的折线ABC、图13中的折线DEFG分别预测路基水平位移、路基沉降;简化分析方法能较好地预测软土地区类似依托工程土层条件下受基坑开挖影响的高铁路基变形。     

宝兰客运专线路基刚柔性组合桩地基处理技术

依托宝兰客运专线路基的地基处理工程,研究深厚层强湿陷性黄土地基处理新技术。对刚柔性组合桩复合地基在湿陷性黄土地区的应用进行深入研究,首次提出了地基处理设计中工后沉降的计算方法。研究结果表明:在深厚层湿陷性黄土地基处理时,柔性短桩长度宜控制在5~10 m;当路基荷载超过200 kPa(路基填高超过8 m)时,应适当增加刚性桩的桩土应力比值,以提高刚性桩荷载分担比,充分发挥长桩的作用。宝兰客运专线自开通运营以来,刚柔性组合桩复合地基段路基状况良好,列车运行平稳。     

高速铁路无砟轨道路基沉降监测和研究

研究目的:高速铁路对路基工程工后沉降控制十分严格,路基工程工后沉降主要为铁路铺轨完成后地基的残余沉降。石家庄—武汉高速铁路设计标准为时速350 km,全线无砟轨道。为研究地基加固措施的科学性,在建设过程中,选取代表性试验工点对复合地基沉降进行监测和研究。研究结论:采用桩+板结构和CFG桩复合地基联合堆载预压措施加固深厚松软土地基,施工期沉降约占最终总沉降的72%～85%,有效地控制了路基工后沉降,整个区段内纵向沉降较为均匀,符合区段路基铺设无砟轨道要求,加固措施有效可行。     

夯实高速铁路路基生命力的基础-地基处理

本文归纳总结了高速铁路路基建设中,软土、松软土与软土互层、湿陷性黄土、膨胀土、膨胀岩、岩溶等重点地基处理问题的经验教训和技术成果,对斜坡软土、膨胀岩土等地基的纵横向不均匀沉降和横向位移问题,对非饱和土地基吸水增湿效应引发的二次沉降变形问题,对站场路基与区间路基在受力、沉降方面的差异问题等进行了梳理。简析了问题产生的原因及其对路基生命力的影响,并提出了相关思考和建议,希冀有助于夯实路基基础,提高路基的生命力。     

无碴轨道路基关键技术探讨——以遂渝线无碴轨道综合试验段为例

研究目的:为适应我国客运专线建设的需要,铁道部组织开展了遂渝线无碴轨道综合试验,铁道第二勘察设计院联合西南交通大学等单位承担了遂渝线无碴轨道线下工程关键技术研究。研究方法:主要研究内容包括:(1)无碴轨道路基基床动力学特性试验研究;(2)地基沉降控制技术试验研究,其中重点研究桩-网结构路基和桩-板结构路基;(3)红层泥岩填料填筑无碴轨道路基适应性研究;(4)无碴轨道线下基础刚度匹配技术研究。本文结合遂渝线无碴轨道综合实验段路基工程试验研究和设计施工,就如何有效控制地基沉降、线下基础纵向刚度匹配、合理使用非良质填料三个客运专线无碴轨道路基关键技术问题进行探讨。研究结论:提出桩-网结构路基、桩-板结构路基适用条件及设计方法,提出路基面支承刚度及其设计应用,提出合理使用非良质填料的建议意见,并对客运专线无碴轨道路基设计、施工的关键问题进行了讨论。