高速铁路中等压缩性土沉降试验研究

中等压缩性土在我国分布极为广泛，是我国高速铁路路基的主要承载地层。面对毫米级工后沉降控制要求，研究中等压缩性土地基处理方式对高铁路基设计与建设具有重要意义。通过现场试验，分析了不同地基处理方式下高铁中等压缩性土地基沉降变形规律。研究结果表明，中等压缩性土地基沉降实测推算值明显小于理论计算值，为计算值的0.6～0.8倍；路基填筑完成时，中等压缩性土层沉降完成比例约为50%,预压9个月后，完成比例为90%～95%,若能保证1年以上的预压期，可不考虑其对工后沉降的影响；砂桩加固可加快填筑期间的沉降完成比例，但由于该层土沉降完成较快，不处理、部分处理、全部处理在预压9个月后三者沉降无明显差别。本文研究成果可指导高速铁路地基处理方案选择。     

CFG桩处理中等压缩性土地基试验研究

针对京沪高速铁路中等压缩性土的基本特性,以及路基设计中广泛采用CFG桩复合地基的处理措施,进行了CFG桩处理中等压缩性土地基的现场试验.对中等压缩性土基本特性、CFG桩施工工艺及质量检测、CFG桩复合地基和桩筏基础沉降变形特性、荷载分担规律等进行了研究.试验表明CFG桩复合地基可满足高速铁路工后沉降和差异沉降的控制要求,得出了京沪高速铁路中等压缩性土地基工程特性、CFG桩施工工艺及质量检验方法以及CFG桩复合地基和桩筏基础的设计原则.     

高速铁路中等压缩性黏土沉降分析方法探讨

研究目的:河流高阶地冲积成因中等压缩性黏土是京沪高速铁路广泛分布的一种地基土,具有较高的天然地基强度,通常不存在填土稳定性问题,天然条件或经浅层处理即可满足沉降控制不十分严格工程的要求.而高速铁路无砟轨道对路基工后沉降有严格的控制要求,对该类土的总沉降和工后沉降分析采用常规的理论计算方法其计算精度无法满足设计的要求.本文通过京沪高速铁路地基土基本特性分析和天然地基的现场填筑试验,研究该类土的沉降分析方法.研究结论:总结了河流高阶地中等压缩性黏土的基本特性,特别是强结构性和高屈服强度的特性;分析了该类地基土在低荷载水平作用下的变形规律;提出了总沉降采用“弹性理论法”,以及工后沉降采用基于弹性理论的“沉降完成比例”的计算方法,通常荷载稳定放置6个月后,沉降完成比例可达90％以上.     

高速铁路软土地基的差异沉降试验研究

研究目的:在软土地基上修建高速铁路时,由于其差异沉降要求非常严格,目前常用的软土地基处理方法能否满足要求是高速铁路建设必须面临的重大课题。本文通过采用粉喷桩、浆喷桩、真空联合堆载预压、塑料排水板超载预压、砂桩超载预压等方法处理高速铁路软土地基及桥梁、涵洞地基的现场试验,对不同方法处理软土地基之间及不同结构物之间的差异沉降进行研究。研究结论:(1)地基处理方法及结构物类型是影响软土地基剩余纵向差异沉降的主要因素,而荷载对剩余纵向差异沉降的影响较小;(2)在填筑完成后的3个月内,横向差异沉降变化较大,对于需要有较长时间预压期(或放置期)的软土地基,横向差异沉降不会对列车运营造成不良影响;(3)建议在设计时同一工点应尽量避免采用不同地基处理方法,若无法避免时应考虑在不同处理方法和不同结构物之间设置过渡段;(4)本研究结果可为高速铁路设计、施工等提供指导。     

铁路软土地基路基沉降控制技术研究

研究目的:软土地基沉降控制是高速铁路路基工程中的关键技术。本文结合我国高速铁路的发展和建设,选取京沪高速铁路、温福铁路、沪杭客专等不同区域不同成因软土、不同地基处理方法的代表性试验工点,以高速铁路沉降控制为重点,在现场测试试验数据的基础上,对软土不同地基处理方法的地基受力变形特性及沉降控制效果等进行系统的总结和研究。研究结论:(1)对沉降控制严格的无砟轨道不建议使用排水固结法,但若有足够的放置时间并结合堆载预压也可满足工后沉降的要求;(2)水泥土桩处理深度有限,用于无砟轨道应谨慎,需要结合地区经验并留有足够的放置时间,且一般应结合堆载预压使用;(3)CFG桩、预应力混凝土管桩桩网结构、桩筏结构沉降控制效果较好,沉降稳定时间较短,可用于无砟轨道路基软土地基加固;(4)桩板结构沉降控制效果好,但工程费用高,可用于特殊地段;(5)本研究结论可为高速铁路软土路基地基处理措施选择及沉降控制提供指导作用。     

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。     

高速铁路地基土压缩性分类及中低压缩性土变形特性研究

地基土压缩变形特性是影响高速铁路路基设计、施工、沉降评估等环节的重要因素。为进一步充分利用高速铁路地基土自身的承载变形能力，降低工程投资，通过开展综合勘察、土工试验及现场填筑试验等，提出基于变形控制为目的的高速铁路地基土分类标准，即高压缩性土、中高压缩性土、中低压缩性土及低压缩性土；并详细分析了各类地基土的物理力学指标。针对目前尚未充分利用的中低压缩性土，从室内试验压缩特性及现场填筑试验压缩性等角度分析了高铁路基荷载下，中低压缩性土地基承载变形快速收敛的特性。研究结果表明，在经过适当处理后，中低压缩性土变形可以满足高铁路基工程的要求。因此，将既有规范中中等压缩性土进一步细分为中低压缩性土和中高压缩性土，有利于优化高速铁路路基结构设计，为降低工程成本提供依据。     

高速铁路中低压缩性土路基沉降计算与分析

高速铁路路基沉降计算与分析是路基设计及评估的重要环节。为准确计算高速铁路中低压缩性土路基沉降，从中低压缩性土的工程特性出发，基于考虑时间效应的压缩层厚度计算方法和分层连续加载下地基沉降计算理论，建立更适应于高铁路基荷载特征的高铁中低压缩性土路基沉降计算方法。利用吉珲铁路珲春试验工点得到的地基土物理和力学指标，计算路堤分级堆载条件下，不同埋深处上层硬塑粉质黏土和下层全风化泥质粉砂岩地基的时效变形规律。结果表明，在路基填筑过程中，基底附加应力计算方法获取的基底附加应力与实测值较为吻合。进一步对比理论与现场实测结果发现，截至第700天，地基总沉降的计算误差约2 mm;地基分层沉降的理论值与计算值误差在±5%以内，验证了计算方法的可靠性和准确性；针对考虑时间效应的压缩层厚度计算确定的地基压缩层厚度，其随路基填筑高度呈线性正相关。上述方法不仅为合理选择并优化高速铁路中低压缩性土的地基加固措施及方案提供了关键的技术支撑，也为精确计算和预测工后沉降提供了保障。     

黄土区高速铁路挤密桩地基沉降控制效果研究

沉降控制是湿陷性黄土区高速铁路建设中的技术难题.本文以郑西客运专线湿陷性黄土路基试验工程为依托,通过开展沉降变形观测、大型浸水试验、路基沉降预测,对高速铁路技术条件下水泥土挤密桩地基的沉降变形特性、湿陷性消除效果、沉降控制效果等进行了研究.研究结论:挤密桩最大处理深度一般不超过15 m.本试验场地采用15 m挤密桩处理,恒载预压6个月路基的剩余沉降量便已满足铺设无砟轨道对路基工后沉降的控制要求,浸水后该地基加固层仅出现了极少量的沉降,加固层的黄土湿陷性已完全消除.在湿陷性黄土厚度小于15 m的场地,采用挤密桩处理地基是一种有效的沉降控制方法.     

高速铁路路基工程观测期不足沉降控制技术研究(Ⅰ)超载原则和设计

高速铁路路基工程建设中由于预压期不足,超载补强措施尚缺乏成熟的设计与计算方法,因此需要从定性阶段向定量阶段转化。基于超载预压须提前卸载至等载预压的理念和沉降固结计算理论,系统构建了高铁路基沉降观测期不足超载补强实施原则和设计方法：(1)确定了天然基底或桩板结构的桩底为强风化或弱风化基岩时地基不需补强,其他工况如工后沉降满足规范要求时,可有条件地实施定性补强原则;(2)在明确超载卸载时机和卸载沉降标准建议值的基础上,提出超载补强的计算与设计流程;(3)指出今后工程应用过程中沉降评估卸载、工点检算以及周边施工环境影响等方面需要注意的事项。在技术可靠、经济合理的前提下,最大限度保障路基工程满足如期评估、卸载与铺轨等方面的要求。     

高速铁路中低压缩性土路基工后沉降控制与技术管理体系

中低压缩性土是高铁路基的主要承载地层，对其性能的认知水平和处理技术直接决定了高铁路基沉降控制效果和建造成本。对中低压缩性土近十多年研究成果进行系统总结的基础上，首先，介绍高铁中低压缩性土路基工后沉降控制技术管理体系及其各重要组成部分；然后，分别详细论述了中低压缩性土变形特性与分类标准、毫米级工后沉降计算方法以及地基处理等核心技术；最后，通过工程实例从土性分类、工后沉降计算、地基处理措施以及监测反馈、评估等各环节，展示高铁中低压缩性土路基工后沉降控制技术管理体系在工程实践中的应用。结果表明，高铁中低压缩性土路基工后沉降控制与技术管理体系可以实现中低压缩性土判别分类、高精度沉降计算、经济适宜的地基处理、变形监控反馈的有效衔接，从管理角度实现建设、勘察、设计、施工、监测、评估各个单位的协同工作，达到动态闭环控制，确保高铁中低压缩性土路基满足“毫米级”工后沉降要求。     

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。     

黄土区高铁柱锤冲扩桩地基沉降控制效果研究

研究目的:沉降控制是湿陷性黄土区高速铁路建设中的技术难题。本文以郑西客运专线湿陷性黄土路基试验工程为依托,通过开展沉降变形观测、大型浸水试验、路基沉降预测,对高速铁路技术条件下柱锤冲扩桩地基的沉降变形特性、湿陷性消除效果、沉降控制效果等进行研究,以便为湿陷性黄土区高速铁路建设提供技术储备。研究结论:柱锤冲扩桩处理深度可达20～30 m。本试验场地采用22 m柱锤冲扩桩处理,研究表明,路基填筑完成无需堆载预压,其剩余沉降量便可满足铺设无砟轨道对路基工后沉降的控制要求,处理后地基加固层内的黄土湿陷性已完全消除。因此,在大厚度湿陷性黄土场地,采用柱锤冲扩桩处理是一种合理、有效的沉降控制方法。     

机场高填方红黏土地基GC-CFG组合桩处理试验研究

针对在厚层红黏土区域进行高填方机场建设,单一桩型复合地基不能满足工后沉降与稳定性的问题,基于贵阳机场三期扩建项目试验段,采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合碎石桩(GC桩)法对红黏土地基加固处理。通过重型动力触探、静力触探、标准贯入、静载等现场试验对地基处理的效果进行分析,并监测得到在加荷过程中复合地基桩-土应力比,以及填筑过程中桩土压力、孔隙水压力的变化和地基沉降规律。研究结果表明：1)高填方红黏土地基经过GC-CFG组合桩处理后,承载力约提升2.46倍;2)桩间距为1.0,1.2和1.4 m的复合地基能有效提高红黏土的全深度内标贯击数,最大分别提高59.3%,69.5%和74.2%,优化设计方案的桩间距选为1.4 m;3)复合地基载荷试验中CFG桩、碎石桩与桩间土的应力随着荷载的增大和置换率的提高而增大,桩体刚度越大,应力增加速率越快;加载过程中CFG和碎石桩的桩土应力分别稳定在5.0和2.0左右,相对于载荷试验的结果偏小;4)地基孔隙水压力在道基填筑预压过程中快速消散,沉降和变形速率逐渐收敛,桩间距1.4 m的GC-CFG组合桩能有效减小深厚红黏土地基的工后沉降。研究结果可为高填...     

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。     

高速铁路中低压缩性土地基沉降控制有关问题研究

为优化和完善高速铁路中低压缩性土地基沉降控制技术,通过对大量的高速铁路路基勘察及土工试验资料的综合分析,研究中低压缩性土的基本工程特性;采用三轴试验、压缩试验、单元结构模型试验等土工试验方法,对中低压缩性土的变形状态及其随所受应力水平、时间变化的特性进行比较系统的研究,给出中低压缩性土的4种变形状态与其所受应力水平(荷载比)的关系;研究提出具有变形时间效应的地基压缩层厚度确定方法,并通过对比研究得出:高速铁路中低压缩性土地基的压缩层厚度,可采用0. 2倍应力比值法确定。     

高速铁路路基工程观测期不足沉降控制技术研究(Ⅱ)工程应用和验证

依托杭绍台铁路项目，介绍超载预压沉降量化计算与设计方法在解决高铁路基工程沉降观测期不足问题中的系统应用，基于现场沉降观测数据和分析，全部沉降观测期不足的路基工点如期通过了两次工后沉降评估和顺利开展后续工序施工。工程实践表明：相比于传统二次地基加固技术，全新的超载预压补强计算与设计技术可经济高效地控制地基工后沉降，进而克服工程建设剩余预压或静置期不足的困境；地基沉降发生发展的固结理论计算与实际情况基本保持一致，在此基础上有助于提前预判超载补强方案如期推进实施的可靠性。此外，还指出今后项目应用中在沉降时间量化计算、沉降观测与评估质量把控以及周边环境管控等方面需要重视的事项。     

铁路软土地基处理方法合理选择试验研究

基于某高速铁路深厚软土地基水泥搅拌桩、真空联合堆载预压及砂桩等载预压加固三种加固方法的现场试验,应用分层沉降仪、孔隙水压力计等进行了现场监测与分析,探讨了不同软土地基加固方案中地基沉降随时间、荷载的变化规律,同时估算了工后沉降。从工后沉降、沉降速率的控制效果及经济性三方面,综合比选了三种软土地基加固方案的优缺点,综合各种指标,水泥搅拌桩、真空预压联合堆载处理软土地基优势较明显,建议高速铁路地基处理中优先考虑。     

刚柔长短组合桩-网复合地基工作性状研究

研究目的:为了探讨刚柔长短组合桩-网复合地基控制深厚软土路基工后沉降的可行性,须深入研究该类复合地基在深厚软土路基中的工作性状。为此,依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,有针对性地开展现场试验研究。研究结论:(1)桩体刚度与桩间土体刚度存在较大的差异,是路堤填土中产生"土拱效应"的直接原因,且土拱效应的强弱取决于差异刚度的大小;(2)该类复合地基下的沉降变形模式主要包括路堤等沉区域、路堤土拱效应影响区域、负摩阻力作用区域、正摩阻力作用区域以及下卧土层等沉区域等五方面,且褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;(3)该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,而MIP桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的22倍,MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;(4)采取刚柔长短组合桩-网复合地基联合堆载预压法加固深厚软土路基,可消除96%以上的沉降量,工后沉降可控制在2.0 mm左右,能满足高速铁路运营期间的稳定性要求;(5)研究成果能够为高速铁路、高速公路的深厚软土路基处理提供良好的指导作用。     

真空-填土自载联合预压软基加固技术及其应用研究

对于深厚软基而言,特别是含有硬夹层和透水性较好的砂土夹层的复杂软基,工程施工中最关心的是真空预压加固效果、工后沉降及其对周围环境影响控制技术问题。本文结合上海某高速铁路软土地基处理的实际情况,通过综合分析与现场测试试验,就真空-填土自载联合预压法加固深厚软基的设计方法、施工工艺和对周围环境影响控制措施等,进行了试验研究。工后沉降的预测分析表明,真空卸载后1个月和11个月可分别满足工后沉降10 cm和5 cm的要求。该法是高效低价的软基处理方法,具有填土速度快、工期及预压时间短、处理深度较大、固结速度快等优点,能有效地减少工后沉降,达到预压和超载的目的。