川渝红层地区高速铁路路基工程设计探讨

研究目的:川渝地区是我国红层分布极为广泛的区域,气候水文特征有其独特之处,针对本区域高铁路基工程建设中出现的特殊工程技术问题,结合现场实际工程问题案例情况,需要进行分类研究分析,在勘察设计阶段采取技术可行、经济合理、成熟可靠、符合当地实际的工程技术措施,有效降低本区域高铁路基施工以及运营期间的安全风险。研究结论:(1)在勘察设计阶段,应充分调研路基填料来源,开展详尽的经济技术方案比选,路基填筑应尽量采用价购合格填料的技术方案;(2)在勘察设计阶段,应加强对红层泥岩详细判别,特别要注意膨胀特性的区域微观差别,采取针对性的措施,系统地降低路基上拱病害的风险;(3)根据本区域岩层构造发育情况,采取有针对性的预加固措施,工程现场建设阶段一旦发生不良地质灾害,应采取宁强勿弱的理念,有效降低运营期间的安全风险隐患;(4)本研究成果可为类似地区高铁路基设计提供参考和借鉴。     

利用红层泥岩填筑高速铁路路基技术的试验研究

研究目的:我国西南、西北、中南及东南等地区广泛分布红层泥岩,开展红层泥岩填筑高速铁路路基技术的研究,提出系统的红层泥岩填料使用方法与工程技术,对我国铁路建设具有重要意义.研究结论:通过室内土工试验、现场路基填筑试验、路基离心模型试验与现场原型路基沉降观测、现场原型路基循环加载试验等方法,系统研究了红层泥岩土填料工程特性、红层泥岩路基压密沉降、累积变形特性等关键技术问题.在此基础上提出了利用红层泥岩填筑高速铁路路基工程技术,主要包括红层泥岩填料制备标准、红层泥岩路基填筑压实标准、红层泥岩路基结构及设计参数、红层泥岩填筑施工工艺及要点等内容.工程实践表明,所提出的红层泥岩填筑高速铁路路基技术是合理、可行的.     

川南城际高速铁路路基变形监测设计探讨

在高速铁路的建设及运营管理过程中,路基的安全保障及健康状态的监测非常值得关注.路基变形对高速铁路的行车安全影响大,常规的监测模式不能满足高速铁路运营安全的要求.本文针对川南地区特定的水文地质条件和铁路路基周边复杂的建设影响因素,在铁路设计阶段,对路基变形监测进行了系统地设计,重点探讨了采空区、弱膨胀性红层泥岩区、受既有...     

压实红层泥岩填料强度与刚度软化和衰减特性研究

全风化红层泥岩作为基床以下的路基本体填料的适用性已被证实,但路基结构若能全部采用全风化红层泥岩填料填筑将对西南地区的高速铁路建设具有重大意义。为研究全风化红层泥岩作为路基基床浅层填料的适用性,对不同含水率和干密度的全风化红层泥岩进行低围压(5 kPa)三轴不固结不排水(UU)剪切实验,明确干密度和含水率对全风化红层泥岩填料强度的影响,揭示低围压下全风化红层泥岩填料的力学特性。根据全风化红层泥岩填料刚度衰减特性建立考虑含水率和干密度的刚度衰减双曲线模型,分析含水率和干密度与模型指标之间的关联性。研究结果表明：低围压下全风化红层泥岩填料达到峰值强度后强度显著衰减,应力-应变关系曲线呈现明显的强软化型,峰值应力受含水率和干密度影响较大。在最优含水率下全风化红层泥岩填料压实度达到K95时强度满足高速铁路路基基床填料要求,但遇水后强度和刚度均出现了明显的软化现象,将其作为基床浅层填料时必须做好防水措施。低围压下全风化红层泥岩填料刚度先后经历了缓慢减小、迅速下降和基本维持不变3个阶段,含水率和干密度只影响填料的初始刚度和刚度衰减速率,而对填料的残余刚度影响较小。研究结果可为高速铁路全风化红层泥岩基...     

路基膨胀诱发无砟轨道上拱的试验及数值计算分析

为探明高速铁路路基膨胀机理及其诱发的钢轨上拱响应规律,对出现上拱病害的工点进行现场分层变形监测,并利用新型粗粒土膨胀仪开展室内试验探究该工点路基泥岩膨胀率与含水率间的相关关系,最终结合DEM-FDM耦合的数值模拟手段,系统分析泥岩路基不同膨胀率下双块式无砟轨道的钢轨上拱位移及轴向应力分布规律.现场分层变形监测结果显示路基层具有一定膨胀潜势,路基泥岩膨胀变形引起了钢轨的上拱位移;室内试验表明取样工点路基泥岩在现场含水率下的膨胀率达到5.455％,路基泥岩膨胀率与含水率间遵循Logistic函数关系;数值模拟计算结果表明钢轨上拱量与泥岩路基膨胀率间服从Logistic分布,钢轨轴向应力改变量与泥岩路基膨胀率服从Nelder分布.     

高速铁路路基红层泥岩填料力学特性试验研究

研究目的:本文主要研究红层泥岩的击实性质、CBR承载比、模拟路基荷载下的膨胀率、无侧限强度、三轴剪切强度及压缩模量,用以验证将红层泥岩用作高速铁路路基及基床填料的适应性.研究结果:得出了红层泥岩的最大干密度、最优含水量、浸水前后的强度及变形特性、CBR承载特性与膨胀特性等物理力学特性;结合达成新线试验段的试验研究及施工,分析了高路堤浸水前后的变形特性,提出了在实际工程中使用红层泥岩填料填筑路基的意见和建议.     

高速铁路泥岩地基原位浸水响应特征试验研究

随着我国高速铁路飞速发展,将涌现出大量以弱膨胀性泥岩为地基的高速铁路工程。由于高速铁路无砟轨道对路基变形要求极为严格,而弱膨胀性泥岩地基引起的高速铁路路基上拱研究鲜有报道,通过人工浸水方式在兰新高速铁路的路基上拱地段开展不同上覆荷载下弱膨胀性地基泥岩现场原位浸水试验,分别研究0、15、30、45 kPa 4种上覆荷载下泥岩横向渗透速率及竖向膨胀量。试验研究结果表明:泥岩浸水时横向体积含水率表现为稳定、骤增、减速增长和渗流稳定四个阶段;同一横向位置处,下部土体渗透稳定含水率大于上部土体;膨胀量随浸水量呈"S"型变化,且上覆荷载较大时会出现下沉现象;横向渗透速率随上覆荷载增加而减小,且横向渗透速率与横向渗透距离为非线性关系;提出以横向相对渗透衰减率100%作为控制标准确定高速铁路路基上拱临界荷载的设计思路。     

膨胀土路堑明洞上拱预防措施

既有普速铁路、公路膨胀土路基经常发生上拱等病害,针对路基膨胀土上拱预防措施研究较多,对在膨胀土地区修建高速铁路明洞的研究较少.依托郑万高铁孝山明洞工程,分析施工期间孝山明洞上拱原因,对预防膨胀土路堑明洞上拱措施进行研究.通过对初拟预防明洞上拱不同措施进行结构受力分析,经过比选采用侧墙锚固方案.该方案使明洞结构与路堑边坡...     

路基段双块式无砟轨道在线重构整治研究与实践

某高速铁路路基段无砟轨道出现上拱病害,且平面上有一定量的偏移,经深入分析,主要原因为路基基岩在构筑过程中应力重分布作用下的缓慢蠕变。目前该病害尚无根治措施,为整治该段因上拱引起的限速,决定在线拆除并重构无砟轨道。本文提出的营业线天窗时间内进行无砟轨道重构整治方案,不断道限速运行,方案可行,效果良好,相关施工经验可为同类工程提供参考。     

高速铁路路基状态调查与分析

为掌握我国高速铁路路基服役状态、养护维修技术与管理现状,开展了系统的调研与分析。结果表明:高速铁路路基整体运营情况良好,发生过病害的长度占路基总长的6. 51%;病害类型主要有沉降、排水不良、封闭层破损、翻浆冒泥,个别地域存在冻害、上拱、危岩等问题。在高速铁路路基检修过程中,存在人员配备不足、检查条件和机具有限、缺少有效的检查及维护手段等问题。总结了路基结构、边坡以及防排水系统相关的主要病害的现状、成因以及整治措施。     

路基区段双块式无砟轨道基础上拱整治技术对策

针对路基区段双块式无砟轨道基础上拱问题,通过典型基础上拱工点调研、有限元计算分析、工程实践应用,对高速铁路路基区段双块式无砟轨道基础上拱整治技术进行研究。研究结果表明:路基区段双块式无砟轨道基础上拱病害可以通过切割承轨台、切割支承层及暗挖基床技术进行整治;切割承轨台整治措施工程量小,但调整量也较小,适用于局部上拱且需应急整治的工况;支承层减薄会使得列车荷载下的结构应力集中明显,垂向压应力增加,且调整量有限,适用于变形稳定的上拱区段整治;暗挖基床整治措施工艺较为成熟,可多次作业,能根本上消除填料膨胀上拱,特别适用于基床及路基填土部分膨胀引起上拱的工点。形成的技术措施及经验可为不同线下基础高速铁路无砟轨道基础上拱整治提供借鉴。     

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。     

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。     

200km/h客货共线铁路红层泥岩基床填料动力特性研究

将红层泥岩用作客货共线铁路路基基床填料在国内还没有先例,红层泥岩是否能作为路基基床填料,其动强度和累积变形是否满足要求是关键因素之一.在遂渝线无砟轨道试验段对红层泥岩作为路堤本体填料可行性研究的基础上,本文进一步研究红层泥岩的动力学特性,研究红层泥岩用作达成铁路二线的路堤及路基基床底层填料的可行性.本文通过动三轴试验,得出在最佳含水率、一定压实度、不同围压条件下红层泥岩的动强度和累积变形等动力学特性,进而论证红层泥岩用作铁路路基特别是基床底层填料的可行性,为红层泥岩用作铁路基床填料提供重要的设计和计算参数.     

高速铁路无砟轨道路涵过渡段上拱整治

针对兰新客运专线K2450—K2460区段路涵过渡段路基上拱病害反复发生难以根治的情况，考虑工点施工条件，分别研究制定了上拱段桩板结构整治、暗挖落道整治两套方案。通过优化整治方案，细化施工注意事项，组织开展路基上拱整治实践，彻底整治了路涵过渡段上拱问题，恢复了无砟轨道平顺性，消除了高速铁路长期限速点。通过实践形成一套全路首创、彻底整治高速铁路无砟轨道路基上拱的技术和方法。     

运营高速铁路路基基底注浆加固关键控制技术

运营期间高速铁路路基出现沉降病害通常采取路基本体和基底注浆的措施进行整治,由于整治施工一般在天窗点内进行,因此对整治维护技术要求极高。结合一工程案例介绍了路基沉降整治的检测评估、设计、特种施工及后评估成套技术,并从风险控制、精细施工、过程管理等方面对高速铁路路基基底注浆加固关键控制技术进行了分析,给出了施工过程中路基沉降、上拱变形等的控制限值。对天窗点作业条件下注浆工艺、浆液性能、关键参数、实时监控等方面提出了精细化控制要求,对施工过程管理模式、作业安全管控制度等进行了系统的总结,从而提出了一套适用于运营高速铁路路基沉降整治的精细化管控技术。     

高速铁路无砟轨道区段路基上拱整治技术

高速铁路桥涵过渡段路基上拱造成无砟轨道高程异常,超出扣件调整范围,成为高速铁路运营维护的一大难题。为恢复上拱段无砟轨道结构的稳定性、平顺性和线路允许速度,开展了路基上拱整治技术研究,提出合理整治措施,并予以实施。通过安装分层自动监测系统和钻芯取样,分析上拱原因。采用切割、减薄支承层、注浆植筋、落道整治等措施解决了无砟轨道高程超限问题。并制定了防排水措施。上述探索初步给出了一套完善、切实可行的高速铁路无砟轨道区段路基上拱整治技术和方法。     

红层泥岩路基上拱无砟轨道传力杆性能研究

在川中红层泥岩地区CRTS Ⅲ型板式无砟轨道会设置传力杆限制沿线路纵向路基上拱变形,但传力杆对上拱地区无砟轨道的影响规律尚不明确。为了探究传力杆的性能,建立无砟轨道-路基上拱-传力杆有限元模型,在路基底部施加余弦型上拱波形位移作为外部条件,同时在底座板接缝处设置传力杆。将传力杆布置方式、直径、间距作为影响因子,设置无传力杆对照组进行对比分析。针对红层泥岩路基上拱,研究结果表明：1)设置传力杆与不设置传力杆复合板与底座板最大离缝分别为1.14 mm和4.82 mm,底座板与路基最大离缝分别为3.16 mm和5.29 mm,表明传力杆的设置能较好降低最大层间离缝,尤其是复合板与底座板轨道结构之间的层间离缝。2)传力杆布置方式1(中性层均匀布置1排)下底座板板端应力为1.13 MPa,为传力杆布置方式2(上下2层、交错布置)下底座板板端应力2.98 MPa的37.9%,底座板板端应力较小,应力分布均匀。3)复合板与底座板最大离缝、底座板与路基最大离缝及底座板应力在传力杆直径为30 mm时分别为0.82 mm、1.66 mm、3.16 MPa,达到相对较小值。4)随着传力杆布置间距减小、传力杆...     

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。     

四川盆地高速铁路勘察工程地质分区研究

研究目的:位于四川盆地的成渝地区正在推进双城经济圈多层次轨道交通的规划建设,四川盆地又被称为“红层盆地”,其特殊的工程地质和水文地质条件给铁路尤其是高速铁路建设带来诸多挑战,本文根据建成和在建的多条四川盆地高速铁路建设面临的主要工程地质问题,以期厘定面向四川盆地高速铁路勘察的工程地质分区。研究结论:(1)基于“区内相似、区际相异”的原则,建立了以区域工程地质条件和主要工程地质问题为影响因子的四川盆地工程地质分区原则;(2)构建了面向四川盆地高速铁路勘察的五大工程地质区,厘清了各大分区周界范围、主要工程地质条件与问题、减灾选线控制因素、勘察重难点等;(3)工程地质分区有利于根据分区特点采取更有效的勘察方法,制定更具有针对性的勘察方案,从源头规避地质风险,实现精准勘察目标;(4)本研究成果对后续四川盆地高速铁路勘察设计工作具有指导意义和推广应用价值。