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。     

城际高架线列车运行对既有线路基应力状态的影响分析

为分析高速铁路高架线列车运行对既有线路基影响,建立桥墩—大地—既有线路基有限元模型,结合测试验证模型可靠性,分析不同行车条件、不同两线距离条件下既有线路基应力状态,预测高架线和既有线列车同时运行条件下累计沉降变形。研究结果表明:城际高速列车运行对既有线路基应力状态和累计变形影响很小,桥墩与既有线距离按限界控制即可满足要求。     

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。     

某站场帮填路基失稳原因分析及整治措施

某站场帮填路基在完成基床底层和表层填筑后,坡脚反压护道及路基顶面多处出现贯通裂缝,严重影响帮填路基上方邻近的既有线安全运营。通过补充勘察和现场调查,结合边坡稳定性计算,厘清帮填路基致灾机理,并针对现场情况提出应急加固措施及治理方案。结果表明：新建邻线并行路基大坡度无支护基坑开挖造成帮填路基坡脚卸载临空,进而导致帮填路基边坡沿软弱结构面产生牵引式变形;邻线基坑无支护开挖导致边坡稳定系数由1.28降至0.93,不满足路基边坡稳定性要求;在既有线和帮填路基间设置钢板桩和帮填路基清方减载可作为临时应急加固措施;钢管桩联合注浆加固既有线边坡,帮填路基清方并与新建邻线同步开挖、同步回填可作为永久工程处理措施。经现场验证,整治措施安全有效,经济效益、社会效益显著。     

季节冻土区保温法抑制铁路路基冻胀效果研究

模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化;进一步分析表明,铺设保温板后,对路堤中心下冻结深度线的提升具有显著的作用,但对坡脚附近土体冻结深度线影响甚微,应当做好路基边坡防护工作.考虑土体体积力和土体冻结相变产生的膨胀力,采用热弹塑性冻胀计算模型,得到冻土路基冻胀时的变形和应力分布.在此基础之上,对冻土路基发生最大冻胀时的变形场和应力场进行分析,结果表明:利用保温法增大热阻,推迟或预防地基土的冻结,可明显减小路基冻胀隆起变形,使路基中拉应力(拉应变)减小;铺设保温板后路基坡脚附近天然地表下季节冻结层土体仍发生较大冻胀变形,其冻结时巨大的冻结膨胀力对路堤边坡仍有一定的破坏作用.建议与换填法相结合,改善坡脚附近冻胀敏感性土的土质,减弱其冻胀性,从而减小冻胀力对路堤的破坏作用.     

黄土地区铁路近接路基变形分析及监测研究

黄土地区近接路基段由于施工难度大，牵制条件多，且新建线建设对既有线会产生附加影响，成为铁路建设工程中的控制性工程。以实际工程为背景，结合静动荷载力学模型，基于各阶段监测数据，研究近接路基变形规律。结果表明，既有线填筑阶段，沉降值随时间的增长逐渐增大，前期增长速率快，后期增长速率低，采用修正的Burgers模型可高度拟合；既有线运营阶段，沉降随运营时间的增加而增加，运营约2.5年时基本稳定，采用循环荷载下力学模型可高度拟合；新建线旋喷桩复合地基施工阶段，隆起量随各排高压旋喷桩施工均呈现先增加后波动性减小的现象，且当旋喷桩施工至距离顶面1/3～2/3位置时，对既有线影响最大；随着垫层及路堤本体填筑高度的增加，附加沉降值均随填筑高度增加和距离帮宽侧路肩长度减小呈现非线性增加。     

沪宁城际铁路沉降监控方法与施工安全技术研究

针对沪宁城际铁路超短工期内沉降控制问题,采用三种沉降监测方法揭示路基沉降变形规律,并提出了复合模量法(加固区)结合e-lgp曲线(下卧层)的沉降估算方法。对于紧临既有线的新线施工"双向"影响安全控制技术,形成了以设置应力释放孔、静压施工与跳打施工为核心的紧临既有线预应力管桩施工工法,解决了新线施工对既有线的振动及挤压问题。同时,建立了基于风险分析的施工天窗优化模型和施工组织优化方法,并基于既有线路基静动力测试,提出了紧临既有线路基安全监控方法,形成了保证既有线安全运营以及应急抢修成套技术。     

高铁路基填筑对膨润土地基变形特性影响研究

为研究高速铁路路基填筑过程中膨润土地基的变形特性,针对潍莱铁路试验段进行了填筑期内的现场监测,监测膨润土地基分层沉降、路基本体土工格栅的柔性变形以及膨润土地基中的孔隙水压力。根据现场监测数据,分析了膨润土地基变形特性。研究表明:路基填筑过程中,在地基加固区范围内的膨润土产生了均匀的分层沉降,当上覆荷载达到一定值后,沉降逐渐收敛;由于膨润土地基的特殊性质,坡脚处与路基中心处沉降略有不同;土工格栅柔性变形自路基中心向两侧逐渐衰减,且随着填筑高度的增加而增大;孔隙水压力与地基沉降呈现出相关性,膨润土地基沉降过程为排水固结,孔隙水压力的收敛意味着地基沉降趋于稳定。     

基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法研究

依托软土地区某典型基坑工程,研究基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法。结合该工程土体修正摩尔–库伦模型参数,建立96个不同工况下的有限元模型。通过对有限元计算结果的分析和拟合,推导能够综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离3个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式,提出受基坑开挖影响的路基水平位移、沉降的预测曲线,并给出相应的预测流程。结果表明:在双对数坐标中,当基坑距路基坡脚距离相同时,路基最大水平位移与开挖深度的比值(δhmax/H)、路基最大沉降与开挖深度的比值(δvmax/H)均与支撑系统刚度ρ基本呈线性关系;可用图10中的折线ABC、图13中的折线DEFG分别预测路基水平位移、路基沉降;简化分析方法能较好地预测软土地区类似依托工程土层条件下受基坑开挖影响的高铁路基变形。     

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。     

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。     

严寒地区客专路堤阴阳面地温及变形差异分析

基于对寒区哈(尔滨)齐(齐哈尔)铁路客运专线泰康试验段路堤的地温与变形监测资料分析,研究了严寒地区路堤阴阳面的地温和变形差异。测试和计算结果表明:(1)右侧(阴面)路肩和坡脚的最大冻深均大于左侧(阳面)相同位置;(2)地温大多数时间呈左高右低现象,同时阴、阳坡路基浅层相应深度处的温差不会随时间推移和埋深增大而完全消失,但阴、阳坡路基温差逐年减小并趋于恒定,且温差波动幅度随埋深逐渐减小;(3)基床表层阴、阳面各测点的冻胀起始时间一致,而阴面的融沉起始时间却比阳面晚一个月;当路堤浅层地温处于-2~0℃且冻结层上下同时发生融化时,路基冻胀显著,此时产生的冻胀量占总冻胀量的40%左右;(4)施工完成初期,路堤浅层和基底在阳面的累积沉降量较阴面大;距离坡脚越近,基底阴阳面沉降差异越明显,但该差异逐年减小。由此表明,即使有保温护道保护严寒地区冻土路基,经历多次冻融循环后,路基阴阳坡差异受外界气温影响仍然存在,但随时间推移逐渐趋于稳定。建议在严寒地区冻土路基的阳坡侧采取降低地温的措施,减小阴阳坡地温和变形差异,保持冻土路堤的整体稳定性。     

大准铁路路基病害调查及沉降变形分析

针对大准(大同—准格尔)铁路的路基病害进行了初步调查,并选取K36+486段路基为研究对象,应用数值模拟方法对大准铁路路基沉降变形的规律和发生机理进行了分析。结果表明:大准铁路路基的主要病害为翻浆冒泥和路基沉降变形;路基在列车荷载下出现不均匀沉降,沉降量沿路基中心向两侧逐渐减小;路肩出现了隆起变形,这可能是引起路肩开裂的原因。研究结果对相似路基病害的规律和发生机理提供了参考及借鉴。     

软土地基高速公路路基拓宽改建全过程变形特性数值模拟

为研究软土地基高速公路路基拓宽改建全过程的变形特性,基于有限元数值模拟,对比分析一次性新建而成的窄路基、宽路基及拓宽改建而成的宽路基地基表面沉降、路基表面沉降及地基侧向变形等演变规律。研究结果表明:拓宽改建而成的路基较一次性新建而成的路基沉降演变过程复杂,沉降曲线形态由W型-U型-W型转变;老路基坡脚处地基侧向位移先向老路基一侧移动,再向新路基一侧移动而后又向内回缩。拓宽时应重视新老路基之间的相互作用;拓宽路基除应控制工后沉降外,同时应注意适当控制新路基施工期老路基的沉降及差异沉降。所获结论有助于工程实际沉降控制指标体系的合理确定、软基处治对策的科学选择。     

中砂层盾构穿越路基的沉降变形影响因素分析

路基变形是关乎运营铁路安全的重要指标,同时也是运营事故的潜在诱发因素。盾构隧道下穿既有铁路是造成其路基变形的重要原因之一,因此基于工程地质详勘确定了不同工况的地基强度参数,开展路基沉降变形数值计算分析。研究结果表明：地基采用不同加固方式处理后的铁路路基,其地基加固强度与路基顶的沉降变形值呈负相关性;地层损失对于路基沉降变形有较大影响,且在一定范围内路基沉降变形随着地层损失率的增加而逐步增大,地表沉降槽宽度系数与地层损失密切相关;采用MJS工法加固盾构隧道周围土体能够减小盾构穿越路基的沉降。本研究结论可为有效解决盾构穿越路基的沉降变形问题提供借鉴参考。     

影响繁忙干线框构桥顶进效果的因素分析

研究目的:框构桥作为后建铁路与公路穿越既有线时平改立的主要形式之一,在顶进施工过程中,各施工参数及工程条件会导致既有线轨道及路基的几何形位变化,对既有线上列车的安全运营产生不利影响。本文以既有津山铁路线下框构桥顶进工程为研究对象,采用MIDAS/GTS有限元软件,建立框构桥顶进施工模型,分析影响框构桥顶进效果的影响参数,并与现场监测结果进行对比,探讨施工参数和工程条件对既有线路基沉降、轨道水平及路基水平位移的影响规律。研究结论:(1)开挖进尺对既有路基沉降的影响显著,开挖进尺越大,路基沉降越大;(2)提高注浆强度能有效控制路基沉降,注浆强度每增加10 MPa,路基最大沉降量平均降低约10%;(3)顶进力是引起既有路基水平位移的主要原因,顶进力每增长50 kPa,水平位移增长约30%;(4)框构桥跨径、埋深及填料弹性模量对路基沉降、轨道水平及路基水平位移均有较大影响,且均随跨径的增大及埋深和填料弹性模量的减小而增大;(5)该研究成果可为同类框构桥工程的设计提供借鉴。     

湖区公路拓宽工程处治技术应用分析及监测

结合某湖区公路拓宽工程,通过对路基拓宽工程病害的成因分析,认为新老路基结合部间的不协调变形是路基拓宽工程病害产生的根本原因.基于"变形协调与控制"的处治思想,分析了土工格栅防止路基不均匀沉降的机理,对土工格栅的处治效果进行评价.在具有典型地质条件和较高填方地段布置了监测断面,进行动态监测.监测结果显示,加筋路堤内部的竖向应力随格栅层间距的减小而降低,而水平应力却随之增加;沉降随格栅层间距的减小而减小.研究结果表明,土工格栅处治后拓宽路基变形及新老路基差异变形均很小,为新老路基差异沉降的评价提供了依据.     

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。     

新建铁路软土路基沉降规律研究

研究目的:软土路基由于压缩性高,渗透性低,固结变形持续时间长,所以其沉降规律研究就成为工程设计中的主要问题。为研究软土路基在某一段周期时间内的沉降变形规律,本文对新建胶新铁路软土路基进行2年的详细监测,以此分析软土路基的沉降变形规律。研究结论:路堤土体剖面上差异沉降变形在横向上表现出明显的不均匀性;通车前,路堤不均匀沉降程度随着路堤压缩量的加大而增大;通车1年后,路堤表现为缓慢沉降过程,路堤土体在横向上的不均匀变形程度随之减小,且路堤本体沉降变化很小;土体水平位移引起的工后沉降很小,不足总沉降的9%;磁环高程变化规律表明,路基在工后约6～8个月稳定。     

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。