斜向旋喷桩加固重载铁路路基效果研究

以斜向旋喷桩加固朔黄重载铁路路基为工程背景,运用ABAQUS软件建立三维有限元模型,对比分析均布荷载作用下斜向旋喷桩加固路基前后路基内附加应力分布、路基面沉降的变化规律。研究结果表明:斜向旋喷桩加固路基后,在桩-土交界区域存在应力集中现象,尤其在桩底区域应力集中现象最明显。斜向旋喷桩加固后沿横截面方向不同位置处的附加应力值均较加固前降低,应力分布更加均匀,斜向旋喷桩具有明显的支撑加筋作用。斜向旋喷桩加固后,路基面各位置沉降值明显降低,斜向旋喷桩对降低静荷载作用下路基面的沉降具有积极作用。研究结果为进一步揭示斜向旋喷桩加固效果和朔黄重载铁路扩能改造工程提供参考。     

武广高铁武汉综合试验段软土复合地基沉降分析

研究目的:不良地质环境条件下路基工后沉降的控制是高速铁路设计中的关键问题,过大的路基工后沉降会对高速铁路的运营产生不良影响。本文以武广高速铁路武汉综合试验段为例,运用有限元法对软土段采用CFG桩复合地基处理后的沉降特征进行研究。研究结论:(1)随着路堤填筑高度的逐渐增加,路堤高度越大其沉降量越大,复合地基CFG桩端沉降量随距路堤中心距离增加而减小,且在路堤顶面宽度以外快速衰减;(2)CFG桩与填土应力比随路堤填筑高度的增加而减小,桩土所承担的荷载分布更加均匀,桩土应力比随距路堤中心的距离增大而增大,路堤中心处桩土受力更均匀;(3)孔隙水压力随填筑高度增加而迅速增长,加载完成后便开始逐渐消散,路堤填土一年后,路堤中心处的孔压基本扩散均匀,约为38 kPa;(4)该研究成果可为高速铁路软土复合地基沉降控制提供参考。     

高压旋喷桩施工对既有铁路路基变形影响研究

高压旋喷桩在湿软黄土地基加固时效果良好,施工方便,适用于黄土地区既有路基帮宽工程地基处理,但其施工过程中会产生挤土效应,影响既有线路的运营安全。以某在建高速铁路引入既有城际铁路工程为依托,结合挤土试验和实测数据,探究高压旋喷桩施工对既有铁路路基变形影响规律。结果表明,对于单桩挤土试验,高压旋喷桩挤土效应与桩周土体距桩心距离呈负相关变化,距离桩心越近,挤土效应越明显。高压旋喷桩沿竖向挤土效应与土层位置、土层压缩系数和湿密度等相关,沿桩深度方向周围土体侧向位移变化在埋深0～5 m范围最为显著。高压旋喷桩施工后,周围土体会出现回缩现象,现场测试各测斜孔回缩值在0～2 mm之间。多桩施工时,高压旋喷桩周围土体会产生位移累积效应,挤土试验中所选4根桩全部施工完成后,距桩心2 m位置处的测斜孔,其侧向位移在埋深0～2 m范围达8 mm以上。既有路基变形实测发现,应力释放孔和高压旋喷桩施工时可导致既有路基上拱或沉降,既有路基监测点最大累计上拱量5.95 mm,最大累计沉降量7.13 mm。通过采取在既有路基坡脚设置应力释放孔、高压旋喷桩由内向外施工并严格控制高压旋喷桩施工参数的措施,可保证既有线路基...     

某高速铁路路基帮宽段沉降控制方案研究

沉降控制一直是高速铁路路基设计施工考虑的重要部分,然而国内外对高速铁路路基帮宽段的沉降影响研究较少。依托实际工程,研究高速铁路无砟轨道帮宽后既有路基的沉降控制方案,运用有限元软件Midas GTS-NX模拟路基填筑普通填料和轻质混凝土情况下旋喷桩、钢管微型桩的加固效果。结合施工技术的合理性,最后确定该工程条件下"钢管微型桩+轻质混凝土"更为合适。同时,考虑到施工影响,建议在既有线旁施工过程中放慢压桩速度,对此段高铁实行限速处理及实时监测的措施以保证安全。     

铁路既有线斜向旋喷桩复合地基试验研究

研究目的:在我国西北湿陷性黄土地区分布着广泛的铁路既有线,其中路基沉降问题严重困扰着线路的运营安全,已成为铁路既有线路基普遍而严重的问题之一。在当前既有线铁路不断提速和扩建的形式下,快速有效地治理黄土地区路基沉降问题以保证列车安全平稳的运行有着十分重大的意义。斜向高压旋喷技术因其具有机械操作简单、施工速度快、无需中断行车的优势,目前广泛应运于既有线铁路路基的加固,应用前景看好,但其相关的理论研究比较少。本文依据宝(鸡)中(卫)K 329~K 331段地基补强项目,设计不同角度的斜向旋喷桩复合地基模型试验,并借助FLAC3D对模型试验结论进行验证。研究结论:(1)不同角度的斜向旋喷桩复合地基承载力明显高于天然地基;(2) 30°～90°范围斜向旋喷桩复合地基承载力为中间低两边高;(3)模型试验和数值模拟得出的复合地基承载力特征值相差不大;(4)桩体的角度越大,轴向压力最大值越大,角度越小,轴向拉力最大值越大;(5)综合模型试验和数值模拟数据初步提出了斜向旋喷桩复合地基承载力公式;(6)当旋喷桩角度较小时,建议以抗拉强度来控制桩体的强度;(7)本研究成果主要应用于铁路既有线路基病害整治工程。     

联络线施工对邻近线路基扰动影响

新建高速铁路联络线引入邻近既有线时,联络线建设引发的附加荷载可能对既有路基产生扰动。本文依托鲁南高速铁路曲阜东站联络线接轨段路基工程,开展不同桩型群桩试桩试验,研究群桩成桩对邻近场地的挤土变形影响,同时对比不同桩型成桩工艺的优缺点,进而为联络线地基加固方案提供设计依据。并在此基础上,结合接轨段路基变形监测数据,研究联络线地基加固及路基填筑对既有路基的扰动影响。研究结果表明:联络线地基加固选用灌注桩要优于预应力管桩和微型注浆钢管桩。鲁南高速铁路曲阜东站接轨段联络线采用灌注桩+钢筋混凝土承台板结构进行地基加固对既有京沪高速铁路路基扰动的影响微弱。采用轻质混凝土进行路基填筑,既有路基最大沉降变形为4.7 mm,满足规范要求。     

杭甬客运专线深厚软土工程实践及沉降控制

针对杭甬客运专线广泛分布深厚软土的特点,分析沿线软土的工程地质特性及其对铁路工程建设的影响.根据现场实测数据,评价超长灌注桩控制桥梁沉降效果;阐述和分析预应力管桩筏板结构、布袋注浆桩加固、搅拌桩联合插塑板、高压旋喷桩等地基加固措施,并科学合理应用,有效控制路基沉降;采取加强支护措施,确定安全距离和支护方案,确保邻近既有线桥墩基础基坑开挖和既有线运营安全;强调科学研究和现场监测在工程实践中的指导作用.     

高速铁路建设对紧临既有线路基服役状态影响的动力测试分析与对策

新建高速铁路施工开挖使紧临既有线路基边坡一侧临空,列车动载作用下动态变形或累积变形过量将影响路基的正常服役,甚至导致路基失稳。本文依托紧临京沪既有线的沪宁城际高铁建设工程,开展确保既有线安全运营的路基动力响应测试,试验获取既有路基施工三阶段(路基开挖、成桩、路基填筑)振动位移、频率、加速度等参量。测试表明:路基开挖阶段振动响应峰值最大,为既有线路基最危险阶段;各动力响应参量中振动加速度、振动位移在反映路基动力性能、指标控制标准建立具有优势,可作为路基动力稳定性监控的控制指标;路基状态动力测试为开挖边坡防护与施工天窗合理开设时机提供数据支持。     

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。     

超长水平旋喷桩止水帷幕技术在富水砂层中的应用研究

为解决富水砂层中护管涵下穿既有铁路超前帷幕支护施工中顶进段既有路基强度低、施工跨度大、不具备降水条件、需保证既有铁路正常运营等施工控制难题,对超长水平旋喷桩管涵顶进施工超前预加固的技术可行性进行研究,并确定了超长水平旋喷桩施工采用的压力和钻孔角度。研究结果表明,采用的超前超长(42 m)水平旋喷桩护管涵内外双层止水帷幕技术可行,所确定的施工参数满足现场施工控制要求,可确保既有线路基变形在允许范围内。     

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。     

旋喷桩在桥梁基础加固中的应用

随着我国铁路重载提速的实施和铁路荷载的变化,既有线上一些桥梁由于原设计标准低出现了承载力不足的现象,旋喷桩由于施工工艺简单,适用范围广,不影响正常运营等优点,已成为施工首选方案。高压旋喷桩正式施工前在现场做试桩试验是其实施成功的关键,通过试桩以确定合适的泵压、水灰比、流量和转速等施工参数。通过工程实例,介绍高压旋喷桩的施工技术和工艺流程。     

新建线施工时邻近高铁路基变形规律研究

为了有效控制新建线施工对既有线造成的影响,基于某实际工程,通过布辛奈斯克(Boussinesq)理论计算及ABAQUS有限元数值分析方法,对比分析正常土填筑与轻质土填筑、放坡与设置挡墙时既有高铁路基变形规律,并采用实际监测数据进行验证。研究表明,新建线路基填筑时,采用轻质土可以显著降低既有线路基的竖向变形,设置挡墙可以有效控制既有线路基的水平位移,既有线垂直于线路方向将发生从沉降到隆起的变形,且该隆起在施工后期将迅速回落。当线间距条件满足时,采用轻质土与设置挡墙相结合的方式,能够显著控制新建铁路对既有铁路造成的变形,路基施工过程中应加强全生命周期监测。     

旋喷桩在重载铁路路基下沉病害整治中的应用

结合某重载铁路路基下沉病害整治工程,介绍斜打旋喷桩技术在既有路基下沉病害整治中的设计方案及施工质量控制措施,阐述旋喷桩加固机理,并采用瞬态瑞雷波法检测整治效果。从整治效果来看,斜打旋喷桩技术用于既有线路基下沉病害整治是可行的、有效的,采用瞬态瑞雷波法进行整治效果的快速检测与评价,其检测结果是合理可信的。     

高速铁路站场宽路堤复合地基沉降特性分析

对京沪高速铁路济南西客站PHC管桩和CFG桩联合堆载预压处理宽站场复合地基的沉降特性开展试验研究,监测不同宽度、不同桩型和桩长复合地基的地表沉降及分层沉降,分析沉降变形随路堤填筑高度和时间的变化规律,研究路基宽度对沉降量和沉降曲线形状的影响。研究结果表明:站场路基沉降-时间曲线包含沉降发展阶段(路基填筑阶段)、沉降快速发展阶段(堆载预压土至2~3个月静置期)和沉降基本稳定阶段;宽大站场PHC管桩及CFG桩复合地基在中心区附近呈现沉降洼地,而在中央区沉降洼地的两侧出现次一级沉降洼地;宽大站场PHC管桩及CFG桩复合地基附加应力较大,衰减速度慢,沉降影响深度大,30~50m以下的地基沉降量约占总沉降的75%~85%,加固区范围内沉降量占总沉降的5%~10%。     

既有铁路外侧堆土对路基沉降影响的估算

对于运营期间的高速铁路,在其路基外侧堆土等新增荷载也可能在路基处产生一定的附加应力,使路基产生沉降变形,进而引起轨道平顺性变差。通过对CFG桩复合地基中附加应力的分布特征和路基外侧新增荷载在荷载外部产生的附加应力分布特征的分析,提出外侧堆土对路基沉降的影响机理和沉降变形估算方法。     

高铁复合结构路基荷载传递及沉降数值模拟

研究目的:高速列车运营荷载作用将导致复合结构路基产生沉降。由于高铁对路基沉降要求高,复合结构路基的荷载传递和沉降变形规律值得工程界关注。为研究高铁复合结构路基荷载传递以及沉降变形规律的影响因素,本文建立高速铁路复合结构软土路基三维有限元分析模型,将高速铁路列车运行荷载简化为均布荷载作用于轨道板以下的路堤顶面,分析桩长、桩间土模量和下卧层模量对桩身轴力分布、桩土应力比以及路基沉降的影响规律。研究结论:(1)桩身轴力随桩长增加而增大,路基沉降则明显减小;在不同桩长下,桩土应力比沿桩身距离路基中心水平方向位置的变化均表现为先增大再减小的趋势,10 m、12.5 m、15 m和20 m桩长下桩土应力比稳定值分别为6.8、10、13和17;(2)桩身轴力随桩间土模量增大而减小;在不同桩间土模量下,桩土应力比随桩身距路基中心水平位置的偏移先稳定后增大再减小,10 MPa、30 MPa和50 MPa桩间土模量下桩土应力比分别为30、12和7;(3)下卧层模量增大使桩端摩阻力增大,桩身中性点位置向下偏移;桩土应力比随水平位置偏移的变化规律同样是先增大后减小,下卧层模量增大能使桩的沉降明显减小,但对路基总沉降影响不大;(4)该研究结论可为高铁复合结构路基及类似工程设计和施工提供理论参考。     

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。     

高速铁路强夯地基沉降的离心模型试验研究

为准确掌握中等压缩性土地基在路堤荷载下的沉降变形规律,应用TLJ-2型土工离心试验机模拟强夯加固地基,研究高速铁路中等压缩性土地基的附加应力和分层沉降特征。通过与现场填筑试验对比,分析离心模型试验预测原型地基分层沉降的精度,提出沉降修正系数取值范围,为今后中等压缩性土地基加固技术优化提供借鉴。结果表明:路基基底中心应力比路肩下大,符合柔性基底应力分布形式;附加应力随地基深度增加而减小,强夯影响深度内附加应力衰减较快,而影响范围以下衰减减缓;铺轨运营550d后,地基工后沉降逐渐趋于稳定,工后沉降值远小于施工阶段地基的总沉降;离心模型试验预测地基单位分层压缩量的精度较高,而对于不同施工阶段离心模型试验预测地基沉降的精度存在差异,沉降修正系数的引入能够较为真实地反映现场地基沉降特性。     

旋喷桩联合花管注浆加固既有普速铁路软基施工应用技术研究

通过对旋喷桩、花管注浆的设备选型、材料制备、施工顺序、成桩(孔)控制、变形监测及质量检测等施工技术方面进行研究,提出旋喷桩联合花管注浆施工的相关技术及施工参数,解决在不影响既有线运营的情况下,用于普速铁路既有线软土地基处理并达到了理想的加固效果的难题。建议在具体应用中结合土性、施工条件、设备类型等因素确定适宜的参数。