优化铁路支挡工程完善绿色通道设计的研究

研究目的:山区铁路不可避免会出现大量路堑高边坡,开挖工程中为保证高边坡的稳定,会采用悬臂式支挡类结构进行预加固。悬臂式抗滑桩支挡结构的实施必然会造成支挡工程的增大,视野绿化景观的影响。为了优化支挡工程,完善建立铁路的绿色通道的理念,对于悬臂式预加固支挡措施与边坡平台埋入式预加固支挡措施进行各方面比较,分析出更适应于路风景脆弱区的高边坡预加固支挡模式。研究结论:通过对悬臂式支挡与边坡平台埋入式支挡在结构设计、力学分析、工程投资、景观要求等几方面进行对比分析后,得出在路堑顶地形相对平缓的高边坡加固工程中,埋入式预加固桩相比悬臂式预加固桩可以节省工程投资50%、达到完全绿化边坡的效果。     

高烈度地震区高路堤桩板墙的动力响应研究

研究目的:玉蒙铁路位于云南省境内,地质环境错综复杂并且活跃的新构造运动使得该区域地震多发。对于玉蒙铁路陡坡高路堤工点,设计采用路堤桩板式挡土墙支挡结构加固。为评价路堤桩板结构的抗震性能,研究支挡结构在地震动荷载作用下的稳定、沉降和变形,进行室内振动台模型试验,分析路堤桩板式挡土墙在不同地震加速度作用的动力响应,研究支挡结构的抗震可靠性,并与现行的设计计算方法进行对比分析。研究结论:(1)桩板式挡土墙的水平位移、桩身弯矩、挡土板的土压力随加速度增大而增大;(2)当地震烈度大于等于8度时,试验得到的桩身弯矩和挡土板土压力均较目前规范的拟静力法的计算设计值大,说明地震烈度小于等于7度时,可以按照传统的拟静力法进行设计,而当烈度大于等于8度时,则应该适当增大结构的安全系数;(3)该研究成果已成功应用于广大新双线铁路等高烈度地震区的路堤支挡加固工程中。     

预应力锚索桩在天平铁路的应用

预应力锚索桩是一种加固边坡、治理滑坡的新型结构,在维护边坡稳定性和增强支挡结构抗震性能方面具有明显优势,因此其在工程实践中得到了广泛的应用．本文以预应力锚索桩在天平铁路的工程应用为背景,介绍了预应力锚索桩的受力机理,基于变形协调条件的计算分析方法及其在膨胀性泥岩路堑边坡治理工程中的实际应用．     

预应力锚索桩板墙支挡结构在深路堑防护中的应用

结合铁路站场内深路堑边坡防护工程,根据工程地质条件,通过边坡稳定性分析,确定技术可行经济合理的预应力锚索桩板墙加固方案。同时,还分析了预应力锚索桩板墙支挡结构受力特征,结构计算方法,抗滑桩参数选取和设计过程,为类似工程设计提供宝贵经验。     

膨胀土边坡双排抗滑桩土压力监测与分析

针对某膨胀土路堑边坡中的双排抗滑桩支挡结构的土压力进行了长期监测,分析发现前排悬臂桩桩前土压力值可近似为梯形分布,桩后土压力呈三角形分布;后排全埋式抗滑桩桩前及桩后土压力值均近似呈三角形分布;在不存在明显滑动面的边坡中,不需要进行滑坡推力分配.     

基于极限状态法的桩板式挡土墙设计研究

研究目的:桩板式挡土墙是常用的支挡结构,桩板式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。本文通过对桩板式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为桩板式挡土墙极限状态设计提供参考。研究结论:(1)桩板式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)路肩式桩板墙可靠指标分析表明,可靠指标满足或接近公众需求;(3)桩板墙可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》进行设计,但高边坡路堤和路堑墙应采用较大的荷载分项系数,同时设计中应注意采取减小边坡土压力的措施;(4)提出了路肩式桩板墙锚固段计算的设计表达式及分项系数建议取值;(5)该研究结论可供路肩式桩板墙设计参考。     

抗滑桩桩后滑坡推力分布形式研究

研究目的:滑坡推力大小及分布形式是抗滑桩结构设计的主要依据,直接影响着桩体结构的内力及大小,而目前关于滑坡推力分布模式的选择分歧很大。为合理分析抗滑桩推力分布及桩体内力,本文以杭长铁路古木冲桥段边坡为例,采用改进的条分法理论计算、室内模型试验及数值模拟三种方法来研究抗滑桩桩后滑坡推力的分布形式,以便更好地优化抗滑桩设计。研究结论:(1)引入弹性模量弱化系数与黏聚力弱化系数对力学参数进行弱化处理,采用双向两次条分的改进条分法计算桩后滑坡推力,考虑了滑体分层的岩性差异,结果更接近实际;(2)室内相似模型试验、数值模拟得到的滑坡推力和改进条分法计算的滑坡推力规律接近:随着埋深的增加,桩后滑坡推力不断增大,滑坡推力分布形式整体呈折线状,桩顶至埋深1/2段呈近似三角形分布,埋深1/2至埋深2/3段呈近似矩形分布,埋深2/3至滑面处呈梯形分布,最大推力位于滑面处;(3)本研究结论可供边坡工程抗滑桩设计参考。     

双排抗滑桩工作性能的模型试验研究

研究目的:随着国内高速公路、铁路及民航等工程建设步伐的不断加快,出现了很多推力巨大的工程滑坡。双排抗滑桩作为治理该类大型滑坡的有效措施得到了广泛应用,但对于双排抗滑桩的承载力和变形破坏形态等工作性能指标缺乏足够的认识。本文针对一个采用双排圆形抗滑桩支挡的堆积层滑坡原型,通过室内地质力学模型试验,研究双排抗滑桩的极限承载力及其变形破坏过程,供双排抗滑桩治理大型滑坡的应用参考。研究结论:(1)本次试验为三个阶段破坏性试验,前、后排桩在各个预定的试验阶段都产生了不同程度的断裂破坏,破坏形式以拉弯形态为主;(2)试验第一、三阶段的位移变化曲线呈明显的缓慢、快速和加速发展的三阶段特征,而第二阶段曲线呈线性特征;(3)土压力沿桩身的分布特征基本符合现行计算假定,由于桩间土体摩擦力的存在,前、后排桩的推力分布极不均匀,后排桩承担推力主要部分,土压力变化整体上分为缓慢发展、快速发展和衰减三个阶段;(4)该研究成果对双排抗滑桩治理大型滑坡的应用研究有着理论和实际意义。     

桩板墙在严寒地区铁路路堑边坡中的应用

介绍桩板墙的设计理论及设计方法,结合东北严寒地区某铁路路堑支挡工程,对桩板墙的位移和内力进行检算。理论和实践表明,桩板墙结构适用于严寒地区有特殊限制的铁路路堑边坡支护。     

H形路堑桩板墙结构计算及支护效果分析

以在建的阳平关—安康铁路二线工程为依托,采用解析法和数值模拟方法对新型深路堑支护结构H形路堑桩板墙进行结构受力和变形分析,并与明洞结构进行对比。结果表明:H形路堑桩板墙通过横向支撑将支挡结构连接成整体,横向支撑起到减少桩的侧向位移的作用;H形路堑桩板墙结构受力均匀,整体变形协调,稳定性较高,能达到常规挡土墙难以达到的支撑高度;H形路堑桩板挡土墙与明洞结构相比,较易施工且可缩短工期,节约工程成本。     

路堑锚索桩板墙施工技术

结合工程实际，论述了山区铁路深路堑路基新型加固防护支挡结构物——锚索桩板墙施工的关键技术和工艺。桩前土体的开挖、桩的施工、锚索预应力的施加等环节非常重要，是确保施工安全顺利的关键。     

无砟轨道铁路陡坡路基加固结构创新方法分析

无砟轨道铁路对线路的平顺性、稳定性和耐久性提出了严格要求,当其以路基形式修建在陡坡段时,需要选择合理的加固结构形式来解决路基填筑体的不均匀沉降、地基土的不均匀沉降及加固结构水平变形过大等难题。应用创新思维和创新方法来进行问题分析,可以有效克服思维定势,从而可以确保加固结构方案的选择更加具有系统性和科学性。应用创新方法进行问题分析,得出以下结论:(1)无砟轨道铁路陡坡路基存在问题的实质是出现过大的横向差异沉降;(2)陡坡路基出现过大横向差异沉降的冲突区域为陡坡填筑体;(3)板椅式桩板结构是目前技术条件下解决无砟轨道铁路陡坡路基不均匀沉降较好的加固结构形式。     

路堑边坡滑坡成因机制浅析及防治对策

研究目的:针对云桂铁路大菠萝黑路堑边坡滑坡,在现场地质调绘、钻探、物探及工程测试等综合勘探的基础上,从工程地质环境、采空区影响、降水及施工影响等几方面对该滑坡的成因机制进行分析研究,并提出防治对策,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)路堑工程边坡滑坡的产生主要受地层岩性及采空区的影响,特殊沉积环境下形成的砂岩、泥岩等膨胀岩,成岩作用差,力学强度低,受人为洞采影响形成扰动圈进一步降低了该区域地层的力学强度;(2)现场岩土体力学参数较施工图指标降低较多,岩体下滑力大于抗滑桩的抗滑力,造成第一排桩倾覆变形,第一级边坡滑动后,使第二排桩锚固段减小,致使第二排桩倾斜变形,最终形成工程边坡滑坡;(3)该工程边坡滑坡的破坏形式,下部表现为推移式破坏,而上部呈现为拉裂式破坏;(4)对该工程滑坡的整治,应在滑坡体上部清方减载的基础上根据力学指标合理布设抗滑桩,并辅以地表水及地下水的疏排措施的综合方案;(5)本研究结论对类似地质条件下的铁路及公路工程深路堑地段的勘察和施工具有借鉴意义。     

微型桩在路堑边坡加固中的应用及机理分析

研究目的:传统抗滑桩采用人工挖孔施工,工期长并且混凝土圬工量大,难以用于路堑边坡快速加固,为此采用钻孔微型桩对广(元)~巴(中)高速公路K51路堑边坡病害进行治理,本文介绍微型桩加固工程概况及设计参数,并采用数值分析手段对带承台微型抗滑桩加固单元的加固机理进行分析。研究结论:(1)作用在微型抗滑桩上的推力近似呈三角形分布,并且微型抗滑桩加固单元内各排桩受力具有不均匀性;(2)侧向挤压作用下各排桩的受力机制差别不大,剪力和弯矩峰值随边界位移不同位置略有差异,模型试验与计算结果均表明,微型抗滑桩加固边坡的破坏模式为沿潜在滑面所产生的整体滑移;(3)承载力分析结果表明,微型抗滑桩加固单元的极限抗滑力大于设计下滑力,表明K51工点边坡选用微型抗滑桩加固方案代替原重力式挡墙是可行的,能够确保被加固边坡的安全;(4)该研究成果可为微型桩在山区边坡(滑坡)加固中的工程应用提供理论指导。     

不同地层和滑坡推力分布对微型桩受力影响分析

针对"八"字形顶板连接微型桩组合结构,采用有限元方法研究不同地层组合条件下微型桩组合支护体系加固分级开挖边坡的地震动力特性。研究结果表明:最不利情况下,静力开挖作用与地震作用微型桩组合结构的变形方式均呈现出整体向山体外侧弯曲的趋势,且地震作用下微型桩轴力值较大;滑床岩体性质越好,微型桩所受轴力越小;在滑坡推力作用下,微型桩轴力极值基本都出现在靠山体侧微型桩上,实际工程中可根据靠山体侧桩受力进行设计;对于具有同一地层组合结构的边坡,不同滑坡推力分布形式下微型桩轴力大小排序为:滑坡推力均匀分布梯形分布三角形分布。     

钙质页岩路堑边坡顺层滑坡分析与防治

合福铁路某区段钙质页岩边坡顺层滑坡,经过对顺层滑坡工点钙质页岩地貌、构造、岩性、风化、水文特征及施工影响等方面的综合分析,得出滑坡形成原因,并据此对其采用综合防治措施。通过施工后长期的变形监测及季节考验,该区段边坡稳定,处理效果良好。特殊地貌构造产出的钙质页岩,易产生岩层断裂及顺层滑动,施工时需分级刷坡支护,坡脚支挡结构应分段开挖施工。     

灰土桩加固既有铁路路基关键技术研究

研究目的:采用灰土桩加固铁路路基的方法由来已久,但灰土桩加固既有铁路路基的设计理论尚不完善,对于灰土桩的加固效果、加固后的沉降值大小、灰土桩的参数优化均需要通过数值分析及试验得出结论。基于此,本文以灰土桩加固大准重载铁路路基为工程背景,借助有限元软件对桩轴倾角、桩径、桩距、桩长等因素对灰土桩加固既有铁路路基效果的影响进行了研究。研究结论:(1)灰土桩采用45°倾角时可兼顾加固深度及应力分布均匀性;(2)根据铁路路基实际尺寸合理选择桩径,一般桩径宜取0. 25～0. 3 m;(3)桩间距取3-4倍桩径时加固效果最好;(4)对斜向灰土桩复合路基设计参数的调整优化,应首先考虑桩长的影响,在合理范围内尽可能增大桩长,其次选择合理的桩轴倾角、桩径及桩间距;(5)本研究成果可为灰土桩加固既有铁路路基的工程设计和安全评价提供理论依据。     

锚索与桩共同加固边(滑)坡的设计方法探讨

研究目的:预应力锚索和桩经常被联合使用在滑坡或者高边坡的加固设计中。由于锚索适应能力强,具有深层主动加固、随机补强、柔性好、施工快捷等特点,在高边坡预加固和滑坡治理中已经成为一种不可替代的措施。但是,现有的计算方法和设计规范一般仅列出了直线型滑面的计算公式,对于锚索和桩联合使用的设计没有给出非常明确的计算方法。目前,大多数规范只是对于一种单一的直线型(顺层)滑面给出了计算方法,而实际工程中的绝大部分非直线型滑面,多为折线型或者圆弧型滑面,由于没有直接的计算公式,使得设计者无法采用比较合理的方法来分析桩和坡面锚索的联合受力。往往是设计者凭借自身的工程经验进行工作,大概地分摊一定的推力给锚索和桩,而没有精确去考虑各自的作用,缺乏一定的科学基础。基于此,本文对此类经常被联合使用在滑坡或者高边坡加固中的措施的设计方法进行探讨。研究结论:(1)本文从边坡稳定系数与剩余推力的计算入手,根据现行规范的公式,演绎推导出折线型滑面的安全系数及锚索与桩各自承担的推力;(2)其他形式的滑面均可以先简化为折线型滑面,从而实现比较合理的设计;(3)本文提出的计算方法可以推广应用到铁路、公路等领域。     

微型桩-锚索系统加固边坡影响因素分析

研究目的:用微型桩加固边坡时,由于微型桩截面较小,所以难以进行大型边坡的加固。为了解决微型桩承载力低的问题,本文将微型桩与预应力锚索相结合,提出一种微型桩-锚索复合系统,结合工程实例研究微型桩-锚索系统加固边坡的效果,并对影响微型桩-锚索系统加固边坡稳定性的主要因素进行分析。研究结论:(1)微型桩-锚索系统可以明显提高加固边坡的稳定性,当锚索预应力约为400 kN时,复合系统的加固效果最好;(2)在微型桩-锚索系统中不同排微型桩受力具有不均匀性,作用在各排微型桩上的推力大小具有以下关系:反坡桩竖直桩顺坡桩;(3)当微型桩与竖向夹角为25°左右,预应力锚索与水平向夹角为14°左右时,微型桩-锚索复合系统加固边坡的效果最优;(4)实际工程中,建议将微型桩与预应力锚索之间接头部位进行焊接,并采用细石混凝土等进行封锚,可以保证二者协同受力;(5)本研究成果可为微型桩-锚索系统在山区边坡(滑坡)加固工程中的应用提供理论指导。     

铁路路堑锚索桩板墙施工技术

以渝怀铁路十一标段白马车站22根锚索桩板墙的施工为实例,论述了山区铁路路基深路堑加固防护支挡结构物——锚索桩板墙施工的关键技术和工艺。锚索桩板墙施工成功的基本条件是严格按照设计施工、规范操作,并实行过程控制,只有控制桩施工、桩前土体的开挖程序、锚索的材质、制作加工防锈处理过程以及锚索孔的注浆,预应力的施加等环节,才能确保施工安全。