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。     

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。     

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。     

模拟高铁轨道列车荷载附加沉降的堆载预压试验研究

轨道列车荷载的附加沉降是高速铁路路基工后沉降分析评估的主要难点之一,采用等效堆载来模拟轨道列车荷载开展现场试验,通过实测沉降数据,分析等效结构层荷载作用下软土路基变形特征,及其对工后沉降与年沉降速率的影响规律,在此基础上,对轨道铺设的变形控制条件进行综合评价,该方法为高速铁路轨道列车荷载的附加沉降的分析评估提供了有效参考。     

北斗定位技术在高速铁路沉降变形监测中的应用

运用北斗高精度定位技术对一高速铁路的桥梁段、路基段沉降变形进行了现场监测试验,研究该技术用于高速铁路基础设施沉降变形监测的精度和可靠性。研究结果表明:高速铁路接触网高压线对北斗测量精度的影响可以忽略,受台风天气电离层的影响较大,分析长期变形监测数据时应注意对台风天气引发的异常值进行识别和处理;北斗变形监测系统的测量中误差与基线长度呈线性正相关,基线长度在3 km以内时测量中误差不超过3 mm,可满足高速铁路有砟轨道的沉降观测技术要求,在监测精度要求较为严格时,建议基线长度控制在1 km以内。     

基于多源检测数据融合的高速铁路路基沉降诊断研究

高速铁路路基区段受环境变化、地下水开采等因素影响,可能会产生较大幅度的沉降,其中不均匀沉降对高速铁路运行安全、舒适和耐久性影响较大,因此,快速、有效地诊断运营高速铁路路基沉降非常重要。基于列车轨道动态检测数据、车载晃车仪检测数据、台账信息等多源数据,研究不均匀沉降区段的轨道不平顺波长、幅值特征,建立轨道不平顺特征、列车运行速度和列车加速度之间的关联;同时,充分发挥不同数据源的优势,提取波长因子、幅值因子、车体动力响应因子、竖曲线因子、劣化率因子等能够反映路基不均匀沉降特征的指标。利用多源异构数据融合方法,统一各指标当量值,确定各指标融合权重,最终构建高速铁路路基沉降综合评价指标,建立相应计算公式。研究结果表明,路基不均匀沉降会引起较大幅值的轨道几何长波不平顺,进而导致车体加速度超限,并可以通过车载式晃车仪检测;同一区段轨道长波不平顺呈现趋势劣化时能侧面反映沉降的发生,但竖曲线是预先设计的坡度,对路基沉降诊断有一定干扰。路基沉降综合评价指标可以采用百分制,根据现场实践经验,以超过60分作为沉降发生的评判标准。通过3条高速铁路的实际验证,表明本方法能够有效发现路基沉降区段,及时提示工务部门...     

高聚物注浆抬升技术在无砟轨道沉降整治中的应用

高速铁路无砟轨道开通运营后出现的路基沉降超标问题,直接影响线路的平顺性。通过对无砟轨道路基沉降整治思路分析,确定了注浆抬升的整治方案。介绍了高聚物注浆的抬升机理、机具配备、施工工艺流程、关键施工要点。工程实践表明,高聚物注浆抬升技术能够实现运营高速铁路无砟轨道结构的精确抬升,恢复沉降地段线路平顺性。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。     

运营高速铁路路基变形段轨道几何状态自动监测技术

利用测量机器人、专用棱镜在自动全站仪基础上组建轨道几何状态自动监测预警系统,对运营高速铁路路基变形段进行实时在线监测。实测数据表明,机器人测得的结果与安博格小车实测值相关性、一致性好,满足实用要求。该系统成功应用在国内首例盾构隧道下穿高速铁路路基项目中,为京广高速铁路的安全运营提供了技术保障。     

高速铁路地基不均匀沉降的因素及机理分析

高速铁路路基不均匀沉降量的大小直接影响列车运行的舒适度和安全性,尤其对无砟轨道更是直接影响到其安全使用寿命。高速铁路路基设计和施工必须满足路基的工后沉降要求,支撑路基的地基压密沉降是造成路基工后沉降的最主要原因。地基的沉降变形大小则主要由地基土的性质、地基处理方法决定,通过对高速铁路地基产生不均匀沉降因素的归纳总结和机...     

高速铁路路基沉降量预测方法研究

路基沉降是高速铁路设计和施工中所要考虑的主控因素。结合沉降观测数据可以对路基沉降量进行预测。通过预测可有效保证高速铁路路基工程达到规定的变形控制要求,以合理确定无砟轨道的铺设时间。而路基沉降预测常用方法涉及多个学科和领域,工作难度大,是长期以来困扰高速铁路施工技术人员的难题。此文介绍了高速铁路路基沉降预测的几个典型方法,极具代表性,有一定参考价值。     

运营高铁路基变形病害微变形扰动整治技术

研究目的:在我国高速铁路大量投入运营的今天,由岩土构成的高速铁路路基在运营过程中,受不同自然环境的影响,难免会发生变形病害。当路基填筑本体发生变形病害危及线路运营安全时,如何在不慢行、保证线路正常安全运营的条件下对已发生的高速铁路路基病害进行整治,这是目前世界各国面临的难题。研究结论:(1)高速铁路无砟轨道路基病害整治,应贯彻采用微变形扰动的整治方案;(2)微变形扰动的施工工艺与工法,速凝早强的加固材料,实时的、高精度的、可校核的变形监测方案,科学合理的施工工序与施工管理等一体的微变形扰动整治技术符合运营高速铁路路基本体变形病害微变形扰动的治理要求;(3)该技术已在某高速铁路路基本体变形病害整治中成功应用,对运营高速铁路路基变形病害的治理具有一定的借鉴与指导作用。     

盾构下穿城际客运专线引起变形的数值分析

天津市地铁3号线解放桥站--天津站站盾构区间穿越京津城际客运专线为我国首例已实施的盾构穿越高速铁路路基段工程,通过使用ANSYS软件,建立地层-结构三维实体模型,模拟盾构穿越客运专线的过程,分析盾构穿越期间轨道沉降及横移变形规律,将数值分析与实际测试结果进行对比分析,表明在无轨道加固、车辆限速措施的条件下,采用严格控制施工参数的措施可以保证高速铁路的正常运营。     

盾构下穿高速铁路路基与隧道的变形传递机理及特征研究

以5个盾构隧道下穿既有高速铁路隧道或路基工程为依托,通过对既有结构沉降数值模拟计算,研究得到了既有高速铁路工程结构在盾构下穿过程中的变形和传递规律;通过已完工的3个工程案例的结构及轨道现场变形监测数据与理论计算结果对比,验证了模型准确性。研究结果表明：（1）隧道刚度越大,相同条件下轨道与结构的差异变形就越小,盾构隧道与路基U形槽的钢轨差异变形较明挖法隧道增大约25%,最大的差异变形均发生在隧道结构与无砟轨道支承层之间,总差异沉降占比约为60%～85%,而采用碎石道床的计算路基沉降与轨道道床沉降基本一致;（2）不同地层条件对隧道-轨道的变形传导规律无明显影响;（3）在相同结构变形条件下,Ⅱ型板式无砟轨道的轨道变形小于Ⅲ型板式无砟轨道,2种无砟轨道变形传递主要发生在底座板与中间层之间。通过对以上工程的分析以及规律的研究,可为类似盾构下穿高速铁路路基与隧道工程的工前预测准备提供借鉴。     

无砟轨道底座板离缝对路桥过渡段动力学性能影响分析

桥台背路基面工后沉落导致无砟轨道底座板出现局部离缝甚至翻浆,是既有高速铁路无砟轨道过渡段典型病害现象.针对路桥过渡段线路结构及不平顺特点,构建了支承刚度和差异变形沿纵向变化的动力学分析模型;运用车辆-轨道-路基耦合动力学理论,分析了路基与桥台交界处工后差异沉降引起的无砟轨道板底座离缝,对车体垂向加速度、轮载力及减载率、...     

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。     

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。     

高速铁路粗粒土路基沉降特征及预测研究

为研究高速铁路粗粒土路基沉降特性,采用单点沉降计对无砟轨道路基实尺模型的沉降进行长期观测,结果表明,粗粒土填方路基的沉降主要由填筑引起的瞬时压缩、粗粒土引起的流变以及外荷载引起的变形等组成,其中路基填筑产生的变形占50%左右,粗粒土流变产生的变形占40%左右;路基填筑完后,由粗粒土流变产生的变形占填筑后总沉降的比例可达80%,路基的最终沉降主要由粗粒土流变变形组成。根据粗粒土路基的沉降特性,采用开尔文流变模型构建了相应沉降预测函数。研究表明:基于开尔文模型的沉降预测结果与实测数据吻合较好,为高速铁路粗粒土路基的沉降预测问题提供参考。     

高速铁路路基不均匀沉降对CRTS Ⅲ板式轨道受力变形的影响

应用有限元方法建立土质路基上CRTS III型板式无砟轨道系统空间耦合模型,研究路基不均匀沉降作用下板式轨道的受力和变形特性,以及路基发生不均匀沉降时底座板和路基表层之间接触应力和脱空区域的变化规律。结果表明:路基发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在重力作用下会发生跟随性变形;轨道板、自密实混凝土和底座板在路基沉降作用下的应力受路基沉降波长和幅值的综合影响,路基沉降幅值越大,轨道各层受力越大,波长为20~30 m的路基沉降对轨道应力的影响较大;底座板和路基表层间的接触应力和脱空区域随着路基沉降幅值的增大而增大,随着路基沉降波长的增大出现先增大后减小的变化趋势。由此可见,路基不均匀沉降会对轨道结构的受力和变形产生明显影响,严重时会造成轨道脱空,对行车安全舒适性产生较大影响,应加以严格控制。     

超大直径盾构下穿既有铁路群安全性评估研究

以武汉市两湖隧道工程下穿既有武黄城际线、南环线和大花岭疏解线等铁路为背景,对隧道施工中的重大风险源--区间下穿武黄城际铁路等6条铁路线的施工过程进行了三维仿真数值模拟。武汉两湖隧道盾构直径达15.5m,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟的计算结果表明:(1)超大直径盾构下穿铁路路基主要引起的是路基沉降,地层损失率是控制沉降的关键因素。(2)盾构下穿的铁路接触网立柱,沉降及位移明显,以沉降为主,水平向偏移主要表现为向盾构轴线侧倾斜。(3)在隧道开挖面通过路基下方前已发生沉降变形,穿过路基时轨道变形较大,完全穿越路基后轨道沉降几乎不发展。