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。     

邻近高铁深基坑开挖坑外变形规律研究

上海市轨道交通机场联络线 1 号风井深基坑边缘距沪杭高铁路基坡脚最近仅为10.6 m,如何保证基坑本体变形及坑外沪杭高铁变形在控制标准范围内,属于工程的技术难点和关键。文章采用三维有限元软件及现场监测对 1 号风井基坑开挖和回筑施工过程进行数值计算、监测分析,得出基坑开挖引起邻近沪杭高铁变形计算值和监测值,并将计算值与监测值进行对比,分析计算值与监测值存在差异原因。结合施工工况将基坑地连墙顶部水平位移和深层水平位移、墙外土体深层水平位移、隔离桩顶位移、隔离桩外土体深层水平位移、沪杭高铁路基和支承层水平位移值进行对比分析,研究基坑开挖引起的坑外土体位移变化及传递规律,以便为类似工程提供借鉴。     

地铁基坑下穿城际铁路高架加固措施研究

以深圳地铁 12 号线和平站主体基坑下穿穗莞深城际铁路高架为项目依托,通过 midas GTS NX 建模计算,分别对无加固措施、30# 与 31# 桥墩处设置隔离桩措施、桥墩与车站主体围护结构之间采用旋喷桩土体加固措施,以及结合隔离桩与旋喷桩土体加固措施等 4 种工况下地连墙与基坑两侧桥墩的水平位移进行研究。经施工现场反馈,钢支撑伺服系统控制基坑地连墙水平位移与桥墩水平位移效果明显。研究表明,采取隔离桩与旋喷桩土体改良加固措施,地连墙与两桥墩最大水平位移均最小,满足规范要求;旋喷桩加固土体对控制两桥墩水平位移效果显著,在各工况下两桥墩侧地连墙与桥墩水平位移基本一致;结合隔离桩与旋喷桩土体加固更适用于已运营的城际铁路高架下基坑开挖。     

长江漫滩二元地层盾构井基坑变形影响规律研究

以某长江隧道江北盾构工作井基坑为例，通过有限元分析，模拟基坑开挖、降水与支护过程，并与实际施工监测数据进行对比，以验证模型有效性；分别选取不同水泥土强度(0、1、2 MPa)、地连墙厚度(800、1 200、1 600 mm)和地连墙插入比(0.6、0.8、1.0、1.2)进行分析计算，研究不同因素对工作井基坑围护结构影响规律。结果表明，土体加固对相邻地连墙变形控制作用明显，而对另一侧影响效果较小；地连墙厚度增大对控制地连墙变形效果较为明显；地连墙插入比对控制地连墙变形效果不明显。     

山区高速铁路路基陡边坡绿色防护试验研究

研究目的:在铁路工程建设中,对于陡路基边坡,如坡率陡于1∶1的,难以有较好的绿色防护形式。针对山区高速铁路路基陡边坡的绿色防护难题,设计了预加固桩前框架锚杆内基材植生(生态袋)和复合式锚索墙基材植生(生态袋)两种新型的路基边坡支护结构,并开展了现场的原位试验研究,验证其适用性。研究结论:(1)预加固桩前框架锚杆内基材植生边坡深层变形从桩顶部向下逐渐减小,桩顶最大变形小于35 mm;(2)桩前框架锚杆受力约为设计值的1/5～1/7,预加固桩的土拱效应明显,大大减小了桩前框架锚杆受力;(3)复合锚索墙锚索锚固力约为设计值的1/2,锚索墙后深层位移小于35 mm;(4)两种新型路基边坡结构都是稳定的,路基边坡改进的厚层基材(生态袋)绿色生态防护效果好,植物成活率超过90%,植物覆盖率大于85%,实现了坡率1∶0.5陡路基边坡的全坡面绿色防护;(5)本研究成果可为路基陡边坡绿化防护提供参考。     

大直径浅埋隧道下穿运营高铁防护措施研究

研究目的:由于技术规程对受下穿工程影响引起高铁桥墩的位移要求高,为保证盾构施工期间运营高铁的安全,必须要对大直径浅埋隧道盾构下穿高铁段采取可靠的防护措施。本文依托国内首个下穿运营高速铁路的大直径盾构项目——苏州市城市主干道下穿沪宁城际铁路工程,针对其软土地区及高铁桥墩变形高等特点,研究盾构施工中地层损失率、隔离桩桩径及桩长、钢护筒内灌注材料等参数对高铁桥墩的影响,提出安全可靠的加固方案。研究结论:(1)隧道盾构下穿饱和粉、细砂土层,建议对隔离桩内的土体进行加固,提高土体稳定性;(2)隔离桩刚度随着直径的增加而增加,盾构施工对高铁桥墩的影响随之减小;(3)根据不同桩长的隔离桩水平变形和对高铁桥墩的影响,结合嵌入土层类型和深度,确定了合理的隔离桩桩长;(4)钢护筒内灌注不同材料的隔离桩,组合刚度主要由钢护筒的直径和壁厚决定,钢护筒内土体注浆对高铁桥墩影响比灌注混凝土的小;(5)提出软土地区下穿运营高铁工程的加固方案和安全评估思路,可以确保工程实施中和实施后沪宁城际铁路的运营安全,可为以后类似工程提供参考。     

灰土桩加固既有铁路路基关键技术研究

研究目的:采用灰土桩加固铁路路基的方法由来已久,但灰土桩加固既有铁路路基的设计理论尚不完善,对于灰土桩的加固效果、加固后的沉降值大小、灰土桩的参数优化均需要通过数值分析及试验得出结论。基于此,本文以灰土桩加固大准重载铁路路基为工程背景,借助有限元软件对桩轴倾角、桩径、桩距、桩长等因素对灰土桩加固既有铁路路基效果的影响进行了研究。研究结论:(1)灰土桩采用45°倾角时可兼顾加固深度及应力分布均匀性;(2)根据铁路路基实际尺寸合理选择桩径,一般桩径宜取0. 25～0. 3 m;(3)桩间距取3-4倍桩径时加固效果最好;(4)对斜向灰土桩复合路基设计参数的调整优化,应首先考虑桩长的影响,在合理范围内尽可能增大桩长,其次选择合理的桩轴倾角、桩径及桩间距;(5)本研究成果可为灰土桩加固既有铁路路基的工程设计和安全评价提供理论依据。     

地铁深基坑开挖对下部既有公路隧道的影响分析

以昆明地铁3号线西山公园站深基坑工程骑跨既有公路隧道为工程背景,利用Midas-GTS建立二维数值模拟深基坑全过程,研究基坑开挖对下方既有隧道的变形影响规律。分析坑内加固和基坑时空效应施工措施对控制隧道上抬变形的影响,结合现场实际监测数据和有限元分析表明:(1)基坑开挖对下部岩体具有显著的垂直方向卸荷作用,其受力状态和形状的改变程度受限于上部土体性质、土体开挖量、开挖方式及隧道围岩性质;(2)坑内加固后可明显降低隧道衬砌的隆起变形,降幅约为18%;(3)实际监测数据略小于计算结果,但变形趋势二者较为吻合。     

盾构下穿高铁路基沉降控制标准及控制措施分析

为研究盾构隧道下穿高铁路基的沉降控制措施及其效果,以西安地铁 1 号线三期工程盾构下穿徐兰高铁 段工程为背景,通过对现行规范及既有类似工程案例的分析、结合既有无砟轨道的现状,确定了本工程隧道下穿 高铁无砟轨道路基的控制标准,并以此选定了盾构隧道下穿高铁路基的盾构、加固以及辅助控制变形措施,依据 施工方案并结合工程实际情况,理论分析了影响分区的判别准则及判别阈值,进而划分了铁路路基受到不同影响 的分区,通过数值模拟的方法分析拟定施工方案的实施效果。结果表明：采用盾构下穿高铁路基避开 CFG 桩 (水泥粉煤灰碎石桩)且进行地面袖阀管注浆加固的方案能够满足工程要求,道床的最大竖向位移为 4.716 mm, 最大水平位移仅为 0.301 mm;CFG 桩的最大竖向位移为 11.93 mm。     

盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基的加固措施

依托武汉地铁3号线盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基工程,分别对不加固、桩基周围土体注浆加固、采取隔离桩防护3种工况隧道下穿过程进行有限元数值模拟。结果表明:2种加固措施均能减少地表沉降和桩基位移,满足既有结构物变形控制要求;与注浆加固相比,隔离桩防护对地层沉降和桩基位移的控制效果更显著。在此前提下,可综合考虑工程量、工程造价等因素,根据工程实际情况合理选用加固措施。     

新开河道并行沪宁城际高铁安全影响分析

研究目的:随着高铁投入运营范围逐步扩大,城市升级扩容对正在运营的高铁的影响正在逐渐凸现,尤其是我国较发达的东、南部地区,新建道路、河道疏浚、城市轨道交通等工程的建设已无法避免与高铁交叉或近距离并行,研究此类工程对高铁的安全影响已成为工程技术人员需要解决的问题。本文针对新沟河新开河道对沪宁城际高铁桥梁的安全影响通过有限元定量数值分析,主要研究河槽开挖、河堤堆载以及安全防护隔离桩施工作业对高铁桥梁的附加影响,提出安全施工的要求及主动防护隔离措施。研究结论:(1)控制开挖及堆砌土体相关物理参数,必要时采取隔离主动保护措施,可在高铁正常运营速度情况下进行河道开槽及堆砌施工;(2)新开河道并行沪宁城际高铁,数值分析表明主要影响在桥墩附加横向变形,对桥墩附加沉降的影响极小;(3)隔离桩钻孔施工引起的应力释放与河道开挖引起的不利影响形成同向叠加,使得高铁桥墩附加变形结果更趋不利;(4)减小高铁桥墩附加水平向变形,通过增加隔离桩刚度不如增加隔离桩桩长效果明显,尤其是隔离桩持力层较好时;(5)该研究成果对于在高铁桥梁附近进行大体量土体扰动的安全评估方面具有参考价值。     

地铁车站施工地连墙横向变形的空间演化规律

研究目的:地铁车站往往位于城市中心,周边限制条件较多,车站基坑地连墙的横向变形是地铁施工面临的关键问题之一。地连墙横向变形规律复杂,难以得到解析解,数值模拟也存在诸多假设条件。因此,有必要基于长期监测数据,进行空间演化规律及其统计特征的研究。研究结论:(1)时间效应对基坑横向变形影响显著,施工中需优化施工工序,控制无撑暴露时间;(2)车站基坑开挖期间地连墙变形速率显著增大,车站施工期间变形速率减缓,本工程墙体最大变形速率出现在第五层土体开挖期间;(3)车站基坑坑底开挖完成至底板浇筑期间,是地连墙横向变形的关键增长时期之一,变形速率较大,而主体垫层施工后墙体变形增长减缓,在底板浇筑完成后,墙体变形趋于稳定;(4)本研究成果可为类似地铁车站基坑的相关设计与施工提供参考。     

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...     

地铁基坑下穿铁路桥的桥墩保护设计方案合理性研究

以深圳地铁12号线和平站下穿穗莞深城际铁路特大桥工程为依托,通过数值模拟和理论分析,对地铁基坑下穿段实施的桥墩保护措施的合理性展开了深入研究。研究结果发现：针对桥墩水平位移,若仅采用隔离桩和采用土体加固两个措施,对两侧桥墩产生的影响差别较小;设置隔离桩可有效控制桥墩的竖向位移;在地下连续墙能保证基坑稳定的前提下,改变其墙厚和嵌固深度,对桥墩位移的变化影响较小;分区开挖可有效控制基坑变形及临近桥梁区域土体的变形。     

新建铁路联络线对既有铁路路基扰动变形影响研究

铁路联络线引入既有运营线的扰动变形控制关键技术相对空白,亟需对该领域展开进一步研究.依托鲁南高铁曲阜东站联络线引入京沪线工程,开展管桩、微型桩及灌注桩挤土变形试验,研究群桩地基加固对邻近场地的扰动变形影响,进而为新建联络线地基加固设计提供依据;通过建立接轨段路基三维数值模型,研究新建联络线不同路基填料对既有路基的附加沉...     

加筋水泥土排桩加固路基设计计算方法研究

研究目的:加筋水泥土排桩法是一种新型的既有路基加固方法,适合在列车运行条件下进行施工,加固效果可靠,但其设计计算方法研究较少。本文以加筋水泥土排桩加固机理作为设计的理论依据,建立设计计算模型,结合混凝土结构设计原理,提出基于弹性地基梁的加筋水泥土排桩加固路基设计计算方法。研究结论:(1)通过合理的假定,加筋水泥土排桩的设计计算模型简化为等效钢筋水泥土板;(2)加筋水泥土桩的弯矩、剪力及变形可基于弹性地基梁理论进行计算;(3)加筋水泥土桩顶上填土厚度(从轨底算起)小于3 m时,应计列列车竖向动力作用;(4)本设计计算方法概念明确、计算简单,易于工程技术人员学习和掌握;(5)加筋水泥土排桩具有广阔的应用前景和推广价值;(6)本研究成果可应用于加筋水泥土排桩加固既有路基的设计。     

群桩施工引起邻近场地扰动变形的试验研究

在邻近既有线的新建线地基上进行大面积群桩施工可能对既有线带来不利影响。依托鲁南高速铁路并轨段路基工程,开展不同桩型群桩成桩现场试验,研究大面积群桩成桩对邻近场地变形的影响,并将试验成果应用于新建线地基加固方案中。群桩施工扰动引起的邻近场地水平位移与竖向位移随成桩排数的增多呈现先增大后逐渐稳定的趋势,位移发展经历快速、慢速和逐渐稳定3个阶段;引孔深度15 m及20 m成桩工艺对静压管桩挤土变形的防控效果显著;以1. 5 mm为变形特征值时,管桩群桩引起地表隆起变形范围在0. 4倍桩长以内、横向变形范围在2倍桩长以内,微型桩及灌注桩引起邻近土体变形范围都在5 m以内;采用灌注桩群桩对鲁南高速铁路并轨段路基进行地基加固,既有路基坡脚测点向外位移最大值在1. 0 mm以内,表明既有路基基本不受施工扰动影响。     

基坑开挖对运营高铁路基变形影响因素分析

以软土地区某邻近运营高铁路基的基坑工程为例,采用数值分析方法,建立包含基坑及高铁路基在内的三维分析模型,研究降水方案、坑底加固、围护结构插入比以及基坑距路基坡脚距离这4个因素对高铁路基变形的影响。结果表明:与一次性降水相比,分层降水所造成的路基最大沉降和水平位移分别减小3.8%和5.2%;坑底加固对路基沉降的影响较小,但对路基水平位移影响相对较大;围护结构插入比存在一个最佳值,超过该值后继续增加插入比对减小路基变形作用不大;路基最大变形的峰值点出现在基坑距路基坡脚距离为10~15 m处。研究成果可为基坑支护设计和施工及邻近高铁的运营提供参考。     

软土地区新建城市轨道交通线路路基对邻近既有线路路基水平变形的影响分析

依托东部沿海软土地区某城市轨道交通路基帮宽工程,利用同济大学L-30土工离心机进行土工离心模型试验,研究既有CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)复合地基路基在邻近堆载作用下土体和桩体的水平变形规律。利用有限元数值模拟方法,研究既有路基和新建路基的不同加固形式对既有路基水平变形规律的影响。研究表明:在邻近堆载的作用下,软土地区城市轨道交通线路路基坡脚外2 m土柱的水平变形呈现"弓"型变化规律,随埋深增加,水平变形先增大后减小;路基CFG桩复合地基中的CFG桩的水平变形呈现漏斗型变化规律,桩顶水平位移最大,随埋深的增加,水平变形逐渐减小;新建路基中桩基的存在,可有效减小既有路基的水平位移;在CFG桩桩顶增加筏板,能将CFG桩的水平变形规律由漏斗型改变为"弓"型,同时减小桩体的最大水平变形。     

深厚淤泥地层地铁车站基坑变形控制技术研究

在深厚淤泥地层中建造深基坑易发生基坑大变形及周围地层沉降过大等工程问题。以深圳地铁海上田园东站为背景,研究基坑穿越深厚淤泥层时的变形规律和相应的控制措施。分析现场施工监测数据发现,当采用地连墙+内支撑设计时,基坑变形太大均超计算值。为优化基坑支护体系,采用加固坑内土体、增加围护结构厚度以及提前真空降水等措施来控制基坑变形。周围地表沉降、墙体变形等监测数据显示,优化后的基坑支护体系能够有效控制基坑自身及周围地层的变形,达到预期的效果,可为类似的深基坑围护设计和施工提供参考。