利用红层泥岩填筑高速铁路路基技术的试验研究

研究目的:我国西南、西北、中南及东南等地区广泛分布红层泥岩,开展红层泥岩填筑高速铁路路基技术的研究,提出系统的红层泥岩填料使用方法与工程技术,对我国铁路建设具有重要意义.研究结论:通过室内土工试验、现场路基填筑试验、路基离心模型试验与现场原型路基沉降观测、现场原型路基循环加载试验等方法,系统研究了红层泥岩土填料工程特性、红层泥岩路基压密沉降、累积变形特性等关键技术问题.在此基础上提出了利用红层泥岩填筑高速铁路路基工程技术,主要包括红层泥岩填料制备标准、红层泥岩路基填筑压实标准、红层泥岩路基结构及设计参数、红层泥岩填筑施工工艺及要点等内容.工程实践表明,所提出的红层泥岩填筑高速铁路路基技术是合理、可行的.     

兰新高铁军马场至民乐区间路基冻害原因分析及整治措施

兰新高铁兰州铁路局管段2014年冬季无砟轨道精测精调时发现K2 005~K2 030区间的轨道平顺性不能满足列车运营要求,其原因系路基发生冻胀所致。通过现场调查、试验研究、数据分析得出冻胀原因,并提出整治措施。(1)基床底层填料多为B组粗颗粒填料,其粒径小于0.075 mm的细粒含量为10.96%~21.46%,填料在水分、低温等不利条件作用下会发生冻胀或微冻胀造成高铁路基发生冻害;(2)该区段雨(雪)水、农田灌溉水等水资源丰润,水分将从路基边坡、天然护道、排水沟两侧等进入路基,造成路基体内水分较高,给冬季负温作用下发生冻胀提供了有利条件;(3)因路基填料与天然地基土热力参数的差异性,加之该区间海拔高、冬季温度低且低温持续时间长等环境因素影响,路基冻结深度达到2.5 m以上,大于该区土壤标准冻结深度;(4)由于该线已开通运营,通过修建渗水盲沟、反压及保温护道、隔水墙等措施消除或减小冻胀变形,以保证高铁正常运行。     

富水红层路基碎石改良填料力学特性试验研究

研究目的:为解决富水区红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,本文通过向原状土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石,制成不同级配和含水率的改良填料,然后进行重型击实试验、大型直接剪切试验及无侧限抗压强度试验,以获得满足铁路路基填筑要求的填料方案。研究结论:(1)红层原状土通过掺入弱风化泥岩碎石可有效降低原状土的含水率,改良填料的最优含水率为10.26%,最大干密度为2.22 g/cm~3;(2)最优含水率时改良填料的黏聚力c为29.336 k Pa,内摩擦角φ为32.86°,相较于红层天然原状土抗剪强度有明显的提高;(3)改良填料的无侧限抗压强度在含水率为8.85%时最大,达到518.80 k Pa,随着含水率的增加其逐渐降低;(4)通过混合弱风化红层泥岩碎石与红层黏土的改良填料,不仅没有改变红层黏土特性,而且能有效降低原状土填料含水率,增加抗剪强度和抗变形能力,改良后填料的含水率和压实性能满足《铁路路基设计规范》要求;(5)该改良方案可为西南富水红层地区铁路路基基床以下路堤填筑工程提供参考。     

季节冻土地区高速铁路路基设计

哈大和哈齐铁路是季节冻土地区高速铁路无砟轨道路基冻胀变形控制方面非常具有代表性的工程,本文通过对两个项目防冻胀设计措施、变形监测结果及相关研究成果的介绍,阐述了对路基防冻结构、防冻层厚度、防冻填料技术要求、路基冻胀变形发展规律等的认识:(1)混凝土基床是特殊条件下的路基防冻解决方案,一般应满足地下水位较高或常年积水且不具备降排水条件的低路堤地段;(2)季节冻土地区采用填料填筑的路基会发生冻胀变形,防冻层填料满足一定要求前提下,冻胀变形不会影响线路平顺性,可以保证高速铁路安全平稳运营;(3)冻胀变形小于4 mm的百分比随着时间的推移逐渐增加是东北地区各条高速铁路路基冻胀变形的共同特点,说明路基抗冻胀变形能力的稳定需要一定的时间;(4)反复出现的大的冻胀变形往往是填料细颗粒含量超标较多或者明显排水不畅的地段。施工期通过变形监测及时发现可能形成冻害的隐患并进行治理是非常重要的。     

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。     

中俄高速铁路路基主要技术标准对比研究

为厘清中俄高速铁路路基主要技术标准的异同,增进对俄罗斯技术标准的了解,更好地服务中国高铁"走出去"战略,结合中俄两国高速铁路路基设计施工相关规范,从计算荷载、路基结构、路基填料及压实标准、变形要求4个方面进行对比分析,得出以下研究结论:(1)莫喀高铁在设计时速、行车条件等方面相比我国高铁情况复杂,两国标准下的路基面计算荷载、边坡设计参数等存在差异;(2)中俄两国高速铁路路基结构形式基本类同,基床底层厚度中国标准比俄罗斯标准大0.5 m;(3)两国标准在技术体系上总体相近,但在部分技术指标上存在差异,俄罗斯在制订技术标准的过程中对我国技术标准有所借鉴;(4)中俄两国路基填料采用不同的标准,有较大差异,在应用中值得注意。     

高铁路基运营期沉降超限治理措施及效果评估

高铁路基运营期沉降超限治理具有"时空"限制严、治理措施难、治理费用高等特点,且可能影响线下结构耐久性和列车正常运行等问题,是高速铁路运营维护中必须考虑的重大问题。为解决高铁路基运营期沉降超限治理的问题,结合现场测试及理论分析的方法,提出集成工程治理的措施。(1)路基两侧:旋喷隔离桩加固;(2)路基坡脚处:设置应力释放孔;(3)路基底部:花管注浆加固;(4)辅助措施:更换垫块+抬高扣件。研究成果应用于沪宁(上海—南京)城际铁路工程实例中,结合治理前后的沉降测试数据和TQI值,验证了该集成治理措施控制效果较好,能够为类似工程实践提供参考。     

四川盆地高速铁路勘察工程地质分区研究

研究目的:位于四川盆地的成渝地区正在推进双城经济圈多层次轨道交通的规划建设,四川盆地又被称为“红层盆地”,其特殊的工程地质和水文地质条件给铁路尤其是高速铁路建设带来诸多挑战,本文根据建成和在建的多条四川盆地高速铁路建设面临的主要工程地质问题,以期厘定面向四川盆地高速铁路勘察的工程地质分区。研究结论:(1)基于“区内相似、区际相异”的原则,建立了以区域工程地质条件和主要工程地质问题为影响因子的四川盆地工程地质分区原则;(2)构建了面向四川盆地高速铁路勘察的五大工程地质区,厘清了各大分区周界范围、主要工程地质条件与问题、减灾选线控制因素、勘察重难点等;(3)工程地质分区有利于根据分区特点采取更有效的勘察方法,制定更具有针对性的勘察方案,从源头规避地质风险,实现精准勘察目标;(4)本研究成果对后续四川盆地高速铁路勘察设计工作具有指导意义和推广应用价值。     

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。     

西宁至成都铁路特殊地质问题及选线研究

研究目的:西宁至成都铁路位于青藏高原东北缘,地质条件复杂,不良地质极其发育,并首次面临高压气藏以及红层砂岩水稳性、大范围软岩大变形等特殊地质问题的挑战,需开展针对性的研究工作,优化线路方案,降低工程风险。研究结论:(1)高压气藏为基底大理岩受热分解产生的CO2,受鼻状隆起构造控制,因此线路方案应绕避查明的隆起构造;(2)基于岩性、水文条件的水稳性评价结果表明,白垩系民和组、第三系贵德组等红层砂岩水稳性差,线路应进行绕避或以最小距离通过;(3)基于初始地应力、岩石特征、地下水与隧道轴向等,对潜在大变形风险进行了分析并优化线路方案,最终推荐方案以轻微～中等大变形为主;(4)本研究对存在类似地质问题的铁路、公路等工程的勘察、设计及选线具有借鉴意义。     

川藏铁路路基红层泥岩改良填料试验及施工压实技术研究

针对川藏铁路成雅段沿线富水红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,在原状红层黏土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石改良填料,通过室内物理力学性质试验,确定了原状土与泥岩碎石的质量比例为1:1和2:3的两种改良填料。采用现场施工试验,测定两种改良填料的地基系数K_(30)、压实系数K和孔隙率n,探索合理的现场施工压实技术方案。研究结果表明:(1)改良填料1和2均级配良好,属于B组填料;(2)改良填料1相比改良填料2具有较高的最大干密度(2.22g/cm~3)和较低的最优含水率(10.26%);(3)随着含水率的增加改良填料的无侧限抗压强度逐渐降低,在最优含水率和压实系数为0.95时,改良填料1和2的无侧限抗压强度分别为424.1 kPa和219.1 kPa,均满足规范要求;(4)推荐施工压实技术方案为,在虚铺厚度为35 cm时,20 t压路机的合适碾压方式为先静力碾压1遍,然后微振动碾压1遍,最后强振动碾压6遍;经现场测试,各项指标均满足规范要求,能较好地应用于基床底层以下的路堤填筑。     

软土地区某临近高铁基坑支护设计及监测分析

研究目的:高铁旁基坑开挖日益增多,在软土地区极易导致高铁沉降,严重影响安全运营。目前软土地区高铁旁基坑支护设计及监测技术尚不成熟,设计经验及监测数据极度缺乏。本文依托软土地区某紧邻高铁的基坑实例,对其设计及监测进行研究。研究结论:(1)提出高铁侧支护应按变形控制、对支护加强的方案实施,可减小路基沉降;(2)软土地区基坑开挖后高铁沉降时间长,呈蠕变特性,每层土开挖后沉降速率先大后小,最终沉降值很大;(3)同一位置路肩、接触网立柱、铁轨沉降基本一致,基坑中部沉降速率及沉降量较大,两侧及远离基坑处沉降较小;(4)坡脚沉降比路肩、接触网立柱、铁轨沉降小;(5)周边基坑同时开挖及降水,导致两基坑交界处高铁沉降较大;(6)本基坑开挖与降水影响高铁距离约5倍基坑深度;(7)本基坑设计和监测经验可供高铁旁基坑设计、施工借鉴。     

地铁隧道下穿高速铁路联络线路基安全影响分析

为研究地铁盾构法隧道穿越高速铁路联络线路基的沉降问题,铁路行车对地铁隧道结构产生的安全问题以及地铁隧道施工过程中的安全控制措施,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,对南京地铁4号线下穿京沪高铁联络线路基段进行探讨和分析。结果表明:在地层损失率不大于8‰并考虑铁路行车限速的情况下,地铁隧道下穿高铁路基引起的线路变形满足高铁静态管理标准要求,并给出盾构机的掘进参数建议值。为达到地铁盾构隧道施工对铁路的影响最小,保证施工期间铁路的安全运营,提出施工期间高铁运营速度应控制在120 Km/h以内,盾构机应匀速不间断掘进,推进速度应控制在1.0~1.5 cm/min,每日推进5~6环。     

川南城际高速铁路路基变形监测设计探讨

在高速铁路的建设及运营管理过程中,路基的安全保障及健康状态的监测非常值得关注.路基变形对高速铁路的行车安全影响大,常规的监测模式不能满足高速铁路运营安全的要求.本文针对川南地区特定的水文地质条件和铁路路基周边复杂的建设影响因素,在铁路设计阶段,对路基变形监测进行了系统地设计,重点探讨了采空区、弱膨胀性红层泥岩区、受既有...     

非开挖支挡结构在高铁路堑变形治理中的应用

研究目的:高速铁路无砟轨道路基工程变形控制要求极为严格,为保证列车运营的舒适性、安全性,运营高速铁路几乎不允许路基出现任何变形。某高速铁路在运营过程中一段路堑边坡坍滑变形,严重影响其运营安全,针对该段高速铁路行车密度大、行车时速高、施工风险大的特点,提出微扰动非开挖支挡结构与风险管理相结合的处理方案。研究结论:(1)采用钢管微型桩跟管钻进潜孔钻施工后再通过锁口梁连成整体,可以有效遏制边坡变形、提高边坡稳定性,施工过程中对路基边坡扰动小,是高铁变形病害整治的一个重要原则和思路;(2)运营高速铁路变形病害整治施工风险安全等级高,将风险管理理念纳入工程设计领域,对治理方案风险因素进行了识别,并制定了详实的风险处理对策,是确保高铁变形病害整治成功的关键措施;(3)整治工程实施后路堑边坡变形得到了有效遏制,至今路堑变形稳定,实现了行车条件下高速铁路无砟轨道路堑边坡变形病害的整治,微扰动非开挖支挡结构与风险管理相结合的高铁变形病害整治技术可为今后高铁路堑变形病害治理提供参考和借鉴。     

地铁盾构隧道下穿高铁路基沉降变形特征研究

为降低地铁隧道下穿高铁路基的实施风险,控制工程投资,以北京地铁昌平线南延盾构区间下穿京张高铁路基工程为背景,采用数值计算结合现场检测的方法,对不同隧道埋深条件下盾构隧道小角度下穿铁路路基的路基沉降变化规律、不同隧道开挖顺序对路基沉降的影响、适宜的隧道覆土厚度、加固措施等关键技术问题进行系统研究.研究结果表明:(1)隧道...     

软岩填筑高速铁路路基的适用性探讨

研究目的:元古界以及新生代软岩在我国广泛分布,随着软岩地区高速铁路的大量修建,软岩填筑高速铁路路基适用性问题倍受关注。本文在武广高速铁路相关研究与应用的基础上,深入探讨软质岩填料高速铁路路基的适用性,意在降低造价、保护环境,提高经济与社会效益。研究结论:(1)软岩块石的成份和性质复杂,且可变性大,用于高速铁路路基填料前,应从其强度、水理性、可破碎性、崩解性、矿物组成、破碎后的颗粒组成以及外力作用下的颗粒变化等多方面,进行适用性评价;(2)易破碎、不易软化、不含蒙脱石等不良矿物的软岩,可以用作高速铁路路基填料;(3)风化不均匀的软岩,不能直接用作高铁路基填筑,其改良后高铁路基的适用性,应根据其破碎性、崩解性、矿物组成以及颗粒分析等进行评价,全风化软岩应根据其矿物组成、颗粒组成等,参照现有的土类填料评价其适应性;(4)本文提出的软岩填筑高速铁路路基适用性评判方法、标准等,对软岩地区修建高速铁路具有一定的指导意义。     

成贵铁路川南、川西南浅层天然气勘察

研究目的:成贵铁路需穿越乐山、宜宾红层地区多个油气田及含油气构造,浅层天然气严重威胁着铁路隧道、深基坑工程的施工及运营安全,本次勘察为查明本区天然气的产、储、运移的基本规律,为铁路工程设计提供依据。研究结论:(1)成贵铁路位于川南、川西南气田内,四川红层下伏三叠系、二叠系、震旦系地层中共发现9~11个产气层,工业气藏埋深806~2 358 m;(2)油气储集主要为裂隙-孔隙型,油气垂向运移、浸染上部盖层,使得浅表红层砂泥岩中普遍含有天然气,且在垂向上深度与含气量呈正相关关系,部分深大裂隙具有导气功能;(3)地面以下70 m可作为本地区瓦斯风化带界线;(4)通过隧道浅层天然气单位时间最大涌出量估算确定3座高瓦斯隧道、22座低瓦斯隧道;(5)线路选线采用桥梁、路基工程最优,如以隧道形式通过,应采用浅埋、短隧道群并绕避气田核心区,选择矮小丘包、傍山地段通过;(6)本勘察成果适用于天然气地区的线路、地下工程、深基坑(井)勘察施工。     

软土地区临近运营高铁路基建筑基坑防护方案研究

高速铁路运营速度快、轨道平顺性要求高;对于临近运营高铁路基的基坑开挖,尤其在软土地区,合理的基坑防护可以有效降低基坑开挖对高速铁路路基的影响,具有重要的现实意义。结合某城市工程实际,研究某高速铁路附近锚桩防护方案基坑开挖对高速铁路路基的影响。分别采用ABAQUD软件进行数值模拟和对各施工阶段进行现场监测,对比分析锚桩防护方案基坑开挖引起的高速铁路的附加沉降量与横向水平位移。结果表明,高速铁路的附加沉降量与横向水平位移符合规范要求,锚桩防护方案切实可行,数值模拟结果与实测数据对应较好,可以较好的反映高速铁路的位移情况。     

客运专线路基填料改良试验研究

研究目的:高速铁路沿线距离长,空间跨度大,不少地段路基填料匮乏,为了降低建设成本,保护自然环境,对于施工过程中不能满足级配要求的路基填料,往往需要进行改良。本研究尝试在原河卵石填料中掺加细粒土和粉煤灰的方式改善填料级配,使之成为合格的路基填筑材料。研究结论:为探讨方案的可行性,分别对配制试样进行了级配试验、击实试验和现场压实检测试验,在现场压实试验过程中分别采取不同的压实方法以探讨科学合理的压实工艺。工艺试验的测试结果表明,这种改良方式改善了填料的颗粒级配,有效提高了路基的强度和密实度,能够使填料满足规范要求,不但具有明显的经济效益,还具有较强的社会效益和环保效益。