高速铁路深厚地层CFG桩复合地基变形计算经验系数分析

为探讨路堤荷载作用下摩擦型CFG桩复合地基变形计算经验系数变化特性,基于京津城际和京沪高铁2个试验段共6个路堤断面的勘察设计资料和沉降观测数据,分析深厚松软土地基变形计算经验系数与当量压缩模量的关系及其受压缩层厚度的影响规律。结果表明,高速铁路区间路堤荷载条件下,深厚松软土CFG桩复合地基变形计算经验系数随当量压缩模量的增加呈递减趋势,与压缩层厚度之间表现出显著的负相关性特征,并明显大于铁路技术规程的推荐值,差异可达1倍以上。针对应力比为0.1和0.15所对应的地基压缩层厚度,分别提出相应的地基变形计算经验系数建议值,对完善铁路工程的地基变形计算技术有一定意义。     

客运专线桩复合地基复合模量计算方法探讨

客运专线对路基沉降控制较普通铁路更为严格,复合模量作为桩复合地基沉降计算的重要参数,是衡量加固区土层刚度与应力扩散作用重要指标,而目前结合面积加权法获取复合模量计算复合地基沉降值与实测值误差较大,探索更为合理桩复合地基的复合模量计算方法已经成为工程界面临重要课题之一。本文采用弹性力学理论法、剪切位移法等,对桩合地基的复合模量进行修正计算,并将成果应用到甬台温客运专线DK273+300搅拌桩联合插塑板(长板-短桩)多元复合地基断面与DK234+600浆喷桩和布袋桩联合处理软基断面沉降计算分析中。研究结果表明:利用修正公式计算复合模量较利用面积比公式计算值大,且不同修正法得到完全不同的计算值,在沉降中要慎重选取计算方法。研究成果可以为客运专线软土桩复合地基设计提供理论参考。     

郑西线湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算探讨

研究目的:郑西客运专线三门峡至灵宝段为湿陷性黄土深厚地区,桥梁桩基由于存在负摩阻力而发生过量沉降.而针对湿陷性黄土地区桩基沉降的计算方法至今未见报道,因此有必要通过相关研究寻求适合本线湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算方法以便在设计阶段控制总沉降值.研究结论:(1) 湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算必须考虑负摩阻力的影响;(2) 桩基采用总沉降不大于规定值控制设计是合理的;(3) 郑西线三门峡至灵宝段湿陷性黄土地区桥梁采用修正的铁路桥规方法计算桩基总沉降是可以控制设计的,施工期间应按相关规范进行沉降观测,并根据观测结果采用曲线回归法进行沉降评估分析;(4) 桩底以下土层压缩模量是影响沉降计算值的主要因素,勘探时务必准确测定桩底以下土层压缩模量.     

岩-土复合地层暗挖隧道施工引起地表沉降计算方法

考虑岩层与土层2种介质力学性质的差异性,基于随机介质理论,建立双层介质计算模型,推导岩-土复合地层暗挖隧道施工引起地表沉降分步计算公式;明确椭圆形隧道断面不均匀收敛区域积分的上下限;计算岩-土分界面的沉降曲线,将曲线与岩-土分界面所围成的区域视为"不等厚开挖",确定该区域积分的上下限,并给出岩、土层中主要影响角及断面收缩半径的计算方法。以贵阳地铁2号线诚-观区间暗挖隧道为工程背景,对比分析分层计算值、不分层计算值与现场实测值之间的吻合度。结果表明:将隧道上覆地层划分为岩层和土层2部分的计算值与实测值较为吻合,其最大沉降值相对误差在10%以内;地表沉降曲线沿隧道中心线对称分布,且中心线处沉降值最大。     

CFG桩控制深厚层软土地基沉降的试验研究

高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求．据研究，路基在列车荷载作用下和路基本体在自重作用下产生的工后沉降是有限的，地基引起的工后沉降决定了路基工后沉降能否满足标准要求。因此正确选择能满足高速铁路技术标准要求的合理的软土地基处理方案和设计参数，是一项迫切需要解决的课题。本文根据某CFG（Cement Flyash Gravel）桩加固深厚层软土的试验成果，研究地基沉降规律、控制软土路基工后沉降的效果及CFG桩地基沉降的计算方法，结果表明：CFG桩是一种处理深厚层软土、有效控制路基工后沉降的方法；加固区沉降宜按复合模量法（Esp=εEa，ε为复合地基与天然地基承载力标准值之比；Es为天然地基压缩模量）计算，研究成果为CFG桩在高速铁路深厚层软土路基上的设计和应用提供了依据。     

高速铁路深厚松软土层CFG桩复合地基现场测试技术综述

依托京沪高速铁路正线工程--李窑工点对高速铁路深厚松软土层CFG桩复合地基现场测试技术进行了试验研究.结果表明,液位沉降计与单点沉降计联合测试法适用于对深厚松软土层深部沉降及压缩变形的远距离自动监测;对于路堤本体和地基浅层的沉降及变形监测,除了在少数关键部位采用上述联合测试法外,主要采用了沉降板或剖面沉降管和精密水准测试的方法.     

胶济客运专线非饱和土强夯地基现场试验研究

在较深厚的非饱和土地基上修建客运专线,当沉降不满足设计要求时需进行地基加固.强夯是一种较为经济的地基加固措施,进行非饱和土地基强夯加固现场试验研究,对在大量存在的非饱和土地基上修建客运专线具有重要意义.研究表明:强夯前地基荷载试验P-S为双曲线模型,强夯后呈直线型;试验断面地基承载力提高1倍左右、影响范围土层压缩模量提...     

轻质土换填路堤地基侧向变形非线性算法研究

研究目的:目前对于轻质土路堤下地基侧向变形方面的研究仍缺乏相配套的理论算法,因此本文考虑轻质土换填路堤荷载的特殊性,推导地基侧向位移理论解;基于Walsh公式和土体单元球形孔隙假定提出考虑土体非线性的变形模量修正模型,综合构建轻质土换填路堤下地基侧向变形非线性算法。结合工程算例验证算法的有效性,并开展参数敏感性分析。研究结论:(1)通过对比验证,本文理论算法计算值接近现场实测值,整体误差为15.3%,具有合理性;(2)轻质土换填路堤荷载作用下,坡脚处的侧向位移在竖向上呈“弓”形曲线分布;(3)越靠近路堤外侧位置,地基侧向位移越大;随着地基土泊松比增大,地基整体侧向位移增大,最大侧向位移位置也逐渐上移;地基土变形模量越大,侧向位移值越小;轻质土路堤越宽,侧向位移越小;(4)本研究结果可为泡沫轻质土路基稳定性分析提供理论参考。     

高速铁路软基处理前后指标分析和参数反演

研究目的:目前沉降计算方法和参数都是建立在软土未经过处理基础上的,经过处理后这些方法和参数是否仍然适用,对于加固前后地基土性质的变化,很少有相关的研究。另外,通过土工试验得到的计算参数,受到试样扰动等影响,参数往往不准确,因此利用现场的实测数据对相关的参数进行反演,具有重要的工程意义。本文通过高速铁路软土地基的现场试验,对粉喷桩、浆喷桩的压缩模量与无侧限抗压强度的比值,排水固结法的固结系数、压缩模量进行反演,并对地基处理前后的物理力学指标变化进行分析。研究结论:(1)搅拌桩桩体模量可以取为无侧限抗压强度的40-50倍;排水固结法处理地基的淤泥质粉质黏土层,根据实测沉降推算的固结系数为室内土工试验的2.37倍;由静力触探得到的压缩模量大多比现场实测推算的小,室内土工试验大多比推算值大;(2)真空预压处理地基对压缩模量的提高最大,提高了1.99倍,搅拌桩处理对压缩模量提高最小,仅提高了34%左右;(3)软土地层经过加固处理后,软土由高压缩性土变化为中等压缩性土,经过各种方法加固处理后,软土的含水率下降,但其饱和度基本不变,仍然为饱和土,可以采用现行的软土沉降计算方法进行计算;(4)该研究成果可为地基处理相关指标和参数提供参考。     

考虑变形时间效应的地基压缩层厚度试验验证

对高速铁路长期服役性能有影响的路基工后沉降主要来源于地基中具有显著时间效应变形的土层。通过离心模型试验,研究了重塑中低压缩性粉质黏土地基在路堤荷载作用下的变形时间效应;分析了地基在浅层同一加固深度、下部土层压实度改变的情况下,地基塑性变形时间效应随路堤高度的变化规律。结果表明:低矮路堤荷载作用下地基变形具有显著时间效应的土体主要分布在浅层,即使下部土层压实度改变仍不会对地基变形状态产生影响;路堤高度增加会引起地基变形具有显著时间效应的土层加厚,并超过预设的浅层加固厚度,导致下部土层的变形状态由微弱转变为显著;验证了采用时间效应法确定地基压缩层厚度的合理性。     

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。     

青藏铁路冻土路基沉降变形预测

青藏铁路试验工程北麓河试验段冻土路基沉降变形现场试验研究表明:即使路基下冻土人为上限有所上升,冻土路基仍会产生较大的沉降变形。这种变形主要来自原天然上限以下高温—高含冰量冻土升温引起的压缩变形。路基下多年冻土的升温幅度、高含冰量冻土层厚度和路堤高度越大,路基的沉降变形量就越大。数值计算结果表明:在路堤填土满足临界高度,且考虑青藏高原年平均气温逐年上升的条件下,青藏铁路北麓河试验段冻土路基在未来50年内的总沉降量可能达到30 cm。因此,要控制冻土路基的沉降变形,必须采取主动降低多年冻土温度的工程措施,单纯靠增加路堤高度的传统方法不能解决问题,甚至适得其反。     

铁路复合地基沉降计算研究

研究目的:如何准确而又简便地计算地基沉降是工程实践中一直未能很好解决的问题.弦线模量较好地反映了地基变形的非线性特征,但弦线模量在铁路工程复合地基沉降方面的适用性是一个值得探讨的问题.研究结论:在简要分析弦线模量方法原理的基础上,对传统的分层总和法进行改进,利用Visual Basic程序语言编制相关地基沉降计算程序,然后以某铁路碎石桩和粉喷桩复合地基加固工程为例,计算了该铁路工程复合地基的沉降曲线并与实测值对比.计算结果表明,文中提出的方法能够比较准确地计算铁路工程复合地基的沉降,具有比较大的推广价值,可以为类似工程提供参考和借鉴.     

高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结研究

采用Laplace变换和传递矩阵法推导高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结变形的解析解,通过与ABAQUS数值计算结果对比验证解析解的正确性。利用解析解对某高速铁路沿线成层弱透水层的固结性状进行研究,计算地下水位动态变化下土层的固结变形量、变形速率和超静孔隙水压力随时间的变化,并分析土层压缩模量和渗透系数对土层固结变形的影响。研究结果表明:随着地下水位降低,土层中孔隙水压力逐渐降低,土层固结变形量和变形速率逐渐增加;当地下水位保持稳定后,土层固结变形速率逐渐降低,但土层仍持续较长时间的固结过程;土层压缩模量越大,土层系统总沉降量和沉降速率越小;土层渗透系数越大,土层总沉降量越大,水位稳定后土层系统完成固结的时间越短。     

预应力混凝土管桩的设计及施工研究

研究目的:通过某城际铁路无砟轨道路基基底加固处理的工程实例,本文介绍了预应力混凝土管桩复合地基承载力及沉降量的计算方法,以及管桩的施工工艺、施工过程中常见问题及预防措施等。并解决城际铁路高速无砟轨道建设过程中路基地段地基处理沉降控制的关键技术难题。研究结论:预应力管桩具有桩身质量稳定可靠、单桩承载力高、价格低、施工速度快、桩身耐打、穿透能力强、成桩质量检测方便等优点,为提高工程质量、增加经济效益发挥了重要作用,也为解决城际铁路高速无砟轨道建设过程中路基地段地基沉降控制的关键技术难题提供了一种安全可靠的地基处理方法。     

武广高铁红黏土地基沉降计算方法研究

研究目的:高速铁路对地基沉降的控制标准非常严格,为保障轨道的高平顺性,要求工后沉降达到15 mm以内,相当于零沉降的要求。武广高铁沿线分布有100多公里的红黏土,红黏土作为一种典型的特殊土,工程特性有别于常规土体,查明红黏土的变形沉降特性,获取适用于武广高铁红黏土地基的沉降计算方法,可为采取合理的措施保证高速铁路的地基沉降在控制标准之内提供依据,并具有重要的工程应用价值。研究结论:(1)建立了适用于红黏土地基沉降计算的分层总和法;(2)将该方法应用于沿线红黏土地基沉降计算,与基于监测资料的沉降预测值基本相当,(3)该方法适用于武广高铁红黏土地基沉降计算,并可为类似工程提供参考和借鉴。     

高速铁路路基病害成因分析

高速铁路路基受列车荷载及自然条件的影响,易产生病害。根据我国已建高速铁路路基病害情况,分析了路基基床病害中翻浆冒泥、基床下沉、外挤等现象的形成机理;指出了目前高速铁路路堤边坡及路堑边坡在施工方法、防灾措施等方面存在的不足之处;剖析了造成路基过渡段不均匀沉降的主要因素,包括刚度差异、地基基础不良、压实质量不足、施工计划安排等方面,并提出预防及治理路基基床病害、边坡冲刷溜塌、过渡段不均匀沉降的基本原则及主要措施,这些对我国高速铁路路基病害原因分析及整治措施的制定具有一定参考和借鉴意义。     

雅万高铁沿线地面沉降分析及主要防治对策

雅万高铁穿越雅加达及万隆两大地面沉降区,开展地面沉降现状调查及预测评价,及时采取应对措施,对指导铁路工程设计、施工及运营维护具有十分重要的意义。利用雅加达及万隆当地水文地质、工程地质和环境地质等调查研究资料,结合工程勘察及英萨监测数据,对高铁沿线地面沉降现状及影响因素进行概要分析,并采用水土耦合模型结合反分析方法,对主要路段的地面沉降趋势进行预测,分析不同时期内的沉降变化及其对线路坡度的影响。进而提出沉降路段设立禁采区、限采区和控采区方案,以及采用有砟轨道、简支结构桥梁及可调高支座、加宽路基和预留高程等工程措施,可为雅万高铁地面沉降防治提供依据。     

高速铁路路基A、B料压实质量检测方法、标准的探讨

研究目的:通过采用地基系数K_(30)、动态变形模量E_(vd)、孔隙率n 3种不同检验方法对京沪昆山试验段试验段采用A、B料湖州碎石土填筑路堤压实质量进行检验、分析研究,从而提出高速铁路路基A、B料检测合理标准、方法。研究结果:通过对大量昆山试验段A、B料碎石土路堤质量检测数据分析,得出了对高速铁路路堤质量检验标准及方法的建议。     

哈大高速铁路路基冻胀自动观测和深化分析研究

哈大高速铁路通车后,路基冻胀变形控制是其一项重要任务,为查明路基冻胀机理,探索适用的冻胀处理措施,对路基冻胀进行自动观测和深化分析研究。采用自动观测系统,对路肩以下5 m范围内路基的地温、水分、冻胀变形等进行观测,对观测结果进行统计分析和深化研究,研究结果表明:路基冻胀可分为5个阶段,冻深介于100~300 cm,基本上随着纬度的增大而增大;基床表层冻胀量占总冻胀量的40%~94%;融沉变形稳定后,存在4mm以内的残余变形;路堤与路堑的冻胀发展过程极为接近,但路堤的冻深一般大于路堑,路堤的冻胀量一般略大于路堑。