高速铁路沉降与变形分析及对策

引起高速铁路沉降与变形的原因主要有地质条件、复杂桥梁结构、线路外侧施工或加载以及施工质量问题。高速铁路建设期间以及后期运营期间的沉降观测是区域地面沉降规律分析的关键,应重点关注漏斗边缘或不均匀沉降地段;冻胀—时间曲线对线路运营管理极为重要,冻胀快速上扬和波动融沉两个阶段是线路运营的不稳定期,应加强冻胀观测,目前采取的设计措施还需要进一步深化研究;桥梁结构变形主要包括相邻桥墩大高差引起的变形和大跨度钢结构桥梁变形,受地形条件限制这种变形难以避免,因此在轨道调整及养护方面应采取合理措施;目前线侧施工和施工质量问题引起线路沉降和变形问题十分普遍,在设计和施工阶段应进行控制。提出了加强地质勘察、系统性设计、施工质量控制和养护措施四个方面的对策与建议。     

时速350km客运专线桥梁工程沉降变形观测技术

客运专线高速行车要求轨道具有高平顺性,而无砟轨道敷设后线下构筑物有可能发生不均匀沉降,这不但导致线路维修成本的增加,而且有可能使轨道板开裂从而导致轨道构件的更换及重大的安全隐患。为了解决上述问题,施工期间必须按设计要求进行系统的沉降变形动态观测,通过对沉降数据系统综合分析评估,验证或调整设计措施,使桥涵工程达到规定的变形控制要求,确保客运专线无砟轨道结构敷设质量及运营安全。     

高速铁路桥梁桥下新建公路工程的安全性分析

新建公路工程下穿既有高速铁路桥梁工程时,公路施工和运营期间的恒载和活载作用会引起既有高速铁路桥梁基础的土层发生竖向和侧向变形,土层变形产生的附加应力引起既有高速铁路桥梁基础产生垂直沉降和水平位移,当上述变形超过规范要求时应重新确定下穿方案。结合某新建高速公路下穿已建成的大西高速铁路桥梁工程,从桥梁承载力、垂直沉降和水平位移等方面分析新建下穿工程引起的土层变形对大西高速铁路桥梁的安全影响,该新建公路工程以路堤占压铁路桥墩承台下穿大西高速铁路时,铁路桥墩桩基础的承载力和沉降均超出规范要求,新建公路工程实施时改为以公路桥的形式下穿大西高速铁路。     

大面积深基坑工程对高速铁路的影响性分析

研究目的:本文以某大面积深基坑为工程背景,该基坑邻近既有高速铁路桥梁及路基段,为确保施工期间铁路运营的安全性、降低施工风险,文中依据现行规范建立合理的高速铁路安全评估标准,经有限元模拟,分别对高速铁路路基及桥梁的沉降、相邻桥墩差异沉降、横向水平变形、纵向水平变形、轨道平顺性以及桥梁基础结构安全性等进行计算分析并给出合理的评价,从而确保基坑工程施工过程中高速铁路运营的安全性。研究结论:(1)高速铁路路基、桥梁叠加初始设计值后,各施工阶段的累积沉降值满足规范中15 mm、20 mm的限值要求;(2)高速铁路桥梁叠加初始设计值后的累积差异沉降满足规范中4 mm的限值要求;(3)叠加初始设计值后,各施工阶段横向水平变形均小于规范限值15.75 mm,纵向水平变形均小于规范限值28.06 mm;(4)在整个施工过程中,正线桥梁单桩承载力值均满足单桩容许承载力要求;(5)该研究成果可为邻近高速铁路的深基坑开挖等类似工程领域提供借鉴。     

运营高速铁路路基信息化注浆加固控制技术

高速铁路运营过程中路基沉降时有发生,注浆加固技术已被证明是处理路基沉降问题的有效手段。路基注浆施工对线路的平顺性有不可忽视的影响,线路变形应控制在容许的范围之内,提高注浆施工过程信息化控制程度十分必要。以京沈高速铁路综合试验为依托,开发了全覆盖、高精度、多手段的高速铁路注浆过程路基结构姿态实时监测信息系统,研发了运营条件下高速铁路路基信息化注浆加固技术。经实践证明该技术满足高速铁路路基注浆加固过程中线路平顺性与注浆质量要求,效果显著。     

高速铁路并行地段桥梁沉降变形分析

以平原地区某新建客运专线连续梁并行既有高速铁路简支梁地段为背景,运用Plaxis 2D软件建立模型,分别对新建客运专线桥梁施工阶段、运营阶段既有高速铁路桥梁的沉降变形进行数值模拟分析。结果表明:承台基坑开挖、施工阶段,既有高速铁路桥梁基础略向上隆起,其余阶段均为下沉;在25.41 m线间距的条件下,新建客运专线桥梁的施工及运营阶段,既有高速铁路桥梁的差异沉降量、轨道平顺性均满足规范要求。     

铁路客运专线桥墩沉降趋势预测方法的研究

为保证高速铁路运行安全,必须在运营阶段加强桥梁的监测,并对桥梁的变形作出预测。本文结合津秦客运专线桥梁区段地基沉降监测,采用双曲线法和卡尔曼滤波法对桥墩的沉降预测进行了理论研究,并与同一组桥墩沉降观测数据进行对比,说明采用卡尔曼滤波法进行预测的结果符合墩台沉降变形规律,能比较准确预测桥墩的最终变形。     

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。     

地铁高架线路连续刚构桥土建安全风险评估

连续刚构桥在地铁高架线路中开始有所应用,在设计、施工及运营中可能会产生一些新的、特殊的风险.相对于公路、铁路而言,地铁轨道对沉降变形更敏感,且目前国内地铁行业该桥型的设计、施工及运营经验较少.从土建角度进行风险辨识、分析和评价,合理安排施工工序,确保结构材料质量,加强稳定性验算、施工监控、试验检测和第三方监测等信息化施工手段,实施风险动态管理,加强长期变形监测,是风险控制和提升桥梁结构安全可靠度的有效措施.     

地面沉降对高速铁路桥梁工程的影响及对策

研究目的:研究地面沉降在不同区域及不同发展阶段对不同结构类型桥梁的影响,提出适宜的防治对策与工程措施,供高速铁路勘测、设计及施工参考.研究结论:在抽水井附近及地面沉降的中心区域,不均匀沉降较为严重,对桥梁结构变形影响较大;在地面沉降的扩展区域内,地面沉降引起地层和桥体变形主要是竖向变形,虽然下沉量相对较大,但对桥梁结构变形的影响却不大;在地面沉降区内,表现为平缓的下沉,对高速铁路桥梁工程影响不大,但局部地段出现差异沉降较大的地段.因此在铁路工程建设中应合理选址,优化桥梁布置及结构形式,优先采用简支结构,并采取适宜的工程措施来增强铁路工程本身对地面沉降的适应性.     

运营高速铁路重点地段综合变形监测评估方法研究

高铁铁路运营阶段将对重点变形观测地段展开长期性、周期性的变形监测,是保障高铁线路平顺性的重要工作。本文基于某铁路局运营高速铁路重点地段变形监测咨询评估项目的长期实践,进行以下研究:(1)分析咨询评估流程,基于各关键环节建立咨询评估体系,在过程中进行质量控制;(2)阐述区段变形分析、数据质量分析、预警机制与重点段调整等评估工作重难点问题;(3)提出断面沉降监测、CPⅢ不定期复测、横向变形监测、轨道逐枕全几何尺寸测量等成果的综合变形分析方法,结合实例进行分析。本文研究成果对高速铁路重点地段变形监测咨询评估体系建立有借鉴意义,提出的综合变形分析方法可为轨道养护维修提供依据。     

上跨桥对铁路安全的影响及对策

从铁路上方跨越的桥梁,其墩台靠近铁路线路,梁体结构位于铁路上方。施工期间,桥梁基础施工挠动铁路路基,可能造成铁路路基坍塌或线路变形;墩台施工时,脚手架、机具材料临近铁路可能造成机具材料侵限,架梁时梁体从铁路上方跨越铁路,存在机具料倾限、失稳、坠物的问题;运营期间,桥上经常有人车通行,若发生桥上物体坠落,车辆坠落或桥梁突然坍塌,对铁路运输安全,尤其是高速铁路安全将构成致命威胁。从设计、施工、运营管理三个阶段分析上跨桥对铁路安全的影响,从技术和管理两个方面提出确保铁路安全的对策措施。     

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。     

运营高速铁路路基基底注浆加固关键控制技术

运营期间高速铁路路基出现沉降病害通常采取路基本体和基底注浆的措施进行整治,由于整治施工一般在天窗点内进行,因此对整治维护技术要求极高。结合一工程案例介绍了路基沉降整治的检测评估、设计、特种施工及后评估成套技术,并从风险控制、精细施工、过程管理等方面对高速铁路路基基底注浆加固关键控制技术进行了分析,给出了施工过程中路基沉降、上拱变形等的控制限值。对天窗点作业条件下注浆工艺、浆液性能、关键参数、实时监控等方面提出了精细化控制要求,对施工过程管理模式、作业安全管控制度等进行了系统的总结,从而提出了一套适用于运营高速铁路路基沉降整治的精细化管控技术。     

地铁盾构隧道下穿高速铁路引起路基变形数值分析

以广州市轨道交通某区间盾构隧道下穿高速铁路路基为背景,通过建立三维有限元模型,分析了采取地层加固措施对于控制既有高速铁路路基变形的效果。通过计算分析可知,加固区的存在能够有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路路基纵向和横向沉降及不均匀沉降,从而保证既有铁路安全运营不受影响。     

高速铁路路基冻胀综合监测体系研究

阐述了人工水准观测、自动监测(冻胀、冻深、水分)、轨道动态检测、轨道状态检查等方式应用于高速铁路路基冻胀监测的功能定位、仪器设备要求、测试要点及数据处理要求。针对高速铁路路基冻胀综合监测体系总体要求,探讨了高速铁路建设与运营各阶段不同监测方式的相互关系。高速铁路路基冻胀综合监测体系的建立为高速铁路建设期间的动态设计及安全运营提供了技术保障。     

高速铁路路基帮填沉降变形控制及监测技术应用探讨

高速铁路路基帮填将引起既有线附加沉降变形,为研究帮填路基有效可行的沉降变形控制技术及运营高速铁路安全监控技术,结合某新建客运专线引入既有高铁站,与运营高速铁路并站设置引起既有线路基帮填的工程实例,探讨帮填路基地基采用管桩桩筏结构加固及采用泡沫轻质土代替常规土质填料作为控制路基沉降变形措施的适用性,通过数值计算评估既有线附加沉降量为1.75~3.42 mm,验证设计方案是可行的;探讨自动化监测技术应用于运营高速铁路沉降变形监测,并建立预警及多方联动机制以确保运营安全是必要的、可行的。目前实测路基沉降量为1.73~2.44 mm,实测值略低于评估值且沉降较为均匀。     

地铁隧道下穿既有铁路基础变形控制标准研究

地铁隧道下穿既有铁路施工时,线路基础变形会引起轨道几何尺寸发生变化,从而影响运营安全。首先,基于地铁隧道下穿既有有砟轨道线路路基的工程实际,建立有限元模型对地铁隧道下穿既有铁路变形规律进行分析。然后,以既有线路的轨道高低容许偏差管理值为依据,制定不同速度等级、不同埋深条件下铁路基础变形的控制标准和下穿施工时的沉降速率控制标准,为类似工程沉降控制标准的制定和施工安全管理提供参考。     

山区高速铁路高陡边坡稳定性与变形分析

以某高速铁路高边坡为例,分别计算不同施工阶段滑面为圆弧面和折线面、坡体无水和饱和等各种条件下边坡的稳定性安全系数并分析影响规律。系统地计算施工过程中各种条件影响下坡体水平位移与垂直位移的大小和变化规律。研究结果表明:按现行高速铁路规范设计的边坡,其位移在可接受的范围内,开挖卸荷引起的回弹明显,位移最大值发生在施工最后阶段;地下水对坡体竖向位移值没有明显影响,但会增大水平位移,在地下水变化较大的山区和雨季施工时应引起注意,加强观测和预防措施;锚杆对控制岩质边坡局部位移有一定的作用。研究成果可用于指导该山区高速铁路的边坡设计,可供同类工程设计和施工参考。     

某集装箱铁路工程下穿津秦高速铁路桥梁安全影响分析

下穿既有高速铁路桥梁工程,施工期间及运营阶段的桥下工程恒载及活载影响,会导致既有高速铁路周围土体发生垂直和水平运动,产生的附加应力会引起临近的既有高速铁路基础产生竖向沉降及侧向位移,数值过大甚至会影响到高速铁路运营安全。结合某在建集装箱五线铁路下穿已建成的津秦高速铁路桥梁工程,利用桩土共同作用有限元程序plaxis等有限元软件,从承载力、水平变形及沉降等方面分析土体运动对津秦高速铁路桥梁的安全影响。分析结果表明,以路基下穿津秦高速铁路方案沉降影响超出允许范围,存在安全风险,后改为桩板结构下穿。