卤水井开采对铁路桥梁群桩的影响分析

为研究卤水井开采对德州—大家洼铁路沿线桥梁安全性的影响,在现场监测数据的基础上,采用有限差分软件FLAC3D建立多口卤水井开采条件下带承台群桩的三维计算模型,分析井内不同地下水位降时的桩土沉降特性及各单桩的内力分布规律。结果表明:随着地下水位的下降,地面沉降范围逐渐增大且呈漏斗状分布,沉降漏斗的中心位于群井的中心,地面沉降范围在距群井中心100m内;群桩沉降主要发生在地下水位从-9m下降至-33.1m的过程中,此阶段群桩沉降量占工后总沉量的64.7%;随着地下水位的下降,各桩的轴力沿桩身先增大后减小,桩身上部负摩阻力的作用区域逐渐增大,且负摩阻力沿桩身先增大后减小,各桩最大轴力所在截面和中性点不断下移;在相同的地下水位降条件下,各桩轴力和负摩阻力的大小顺序为角桩侧桩近井中桩中桩;抽水结束且群桩沉降达到稳定后,角桩桩底侧面受到的正摩阻力最大,为75kPa。     

高速铁路路基压实参数对振动波演化特征的影响研究

以京雄城际铁路固安东站路基段为试验区段,从时域、频域、时频域和能量域四个方面研究不同压实参数下振动波的演化特征,结果表明:在路基压实过程中,随着压路机行驶速度的增加,路基填料加速度峰值减小,振动轮加速度峰值增大,两者加速度衰减率逐渐增大。随着压实遍数的增加,振动波在填料中沿水平方向传播的加速度峰值衰减率逐渐降低。振动波自振动轮至填料传播过程中,基波、一次谐波到五次谐波幅值呈指数分布,且有严格的指数函数相关性;对振动信号进行Hilbert-Huang变换,随着压实遍数的增加,振动轮和填料中振动波的能量峰值逐渐增加;随着振动压路机行驶速度的增加,振动轮和填料中振动波的能量峰值逐渐降低。     

新建铁路大临线临沧站站场路基沉降评估分析

为探索施工期站场路基沉降规律,以临沧站为例建立现场监测段,采用曲线拟合法对路基沉降值进行预测,确定适合该地区的沉降预测手段;并对施工期高填方路基内部应力特征及路基沉降特征进行总结分析;依据相关国家规范,制定针对施工期站场路基质量的评估体系。研究结果表明:三点法和指数曲线法对该地区沉降预测适应性较好,误差在±1%之内,而采用双曲线法所得计算值普遍偏大;路基内部土压力随着填土高度的增加而增大,填土结束后土压力值逐步趋于稳定;路基累计沉降与施工填土工况直接相关,且最大沉降速率发生在施工填土初期;依据施工期路基质量评估准则,该段铁路路基施工工艺及施工质量符合要求,路基沉降发展安全可控。研究成果对铁路施工期路基沉降预测及路基质量评估具有重要参考意义。     

某高铁沿线灌溉引发沉降影响及防治措施研究

研究目的:我国中东部平原地区高铁沿线分布大量的农业灌溉井,季节性大量抽取地下水用于农业灌溉将导致临近的高速铁路发生沉降,直接威胁高速铁路的平稳安全运营。本文针对某高铁区段范围内的农业灌溉井周期性抽水问题,通过建立考虑加卸荷下土体硬化特性的三维数值仿真模型,模拟分析农业灌溉抽水引发的高铁沉降影响以及农业灌溉井位置和开采模式优化调整措施的防治效果。研究结论:(1)临近高铁的灌溉群井短期大量抽水将产生沉降叠加效应,对高铁造成较严重的沉降影响;(2)将开采井群位置调整至远离高铁后,高铁沉降速率和最终沉降减小,沉降漏斗趋于平缓,差异沉降量显著降低;(3)在保持地下水总开采量一定的情况下,采用"相对较长的开采时间+较低的开采速率"开采模式后,高铁沉降速率和最终沉降减小,沉降漏斗趋于平缓,差异沉降量显著降低;(4)本研究成果可应用于平原地区农业灌溉抽水引发的沉降影响评估及防治。     

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。     

天镇县地热田开采对其附近新建高铁路基沉降的影响

采用三维地下水流和土体一维变形耦合模型分析天镇县马圈庠地热田开采引起的地面沉降。分析表明:(1)该地热田开采引起的最大水位降深为0.55 1m,最大累计沉降量约为20 mm,均位于开采井群中心区域;(2)地面沉降漏斗已波及其附近新建铁路,使其长度为600 m的某段位于累计沉降量10~12 mm范围内;(3)随着地热田开采量的增加,会对该段铁路路基产生明显影响。     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。     

新建盾构隧道施工对既有铁路路基的影响研究

结合武汉地铁区间盾构隧道下穿合武铁路工程,采用数值模拟计算的方法研究盾构施工过程中路基及地层的变形,分别从埋深、地层加固措施方面对铁路路基沉降的影响规律进行分析。研究结果表明:盾构掘进过程中,盾构开挖面距路基中心线约6 m时,既有路基就已产生明显的沉降,且先行隧道施工对路基产生的扰动尤为显著;路基沉降槽宽度随隧道埋深的增大而增大,沉降槽曲率及峰值逐渐减小,在此地层条件下,隧道埋深增大到一定程度后路基沉降仍超过了限定值;对隧道周围土体采取注浆加固措施能够有效控制地层的沉降,保证列车安全正常运行。     

青藏高原清水河多年冻土区铁路路基沉降变形特征研究

通过埋设在青藏铁路路基中2个断面内的共6条沉降观测管3年来的地基沉降变形资料,研究高原多年冻土区铁路路基的沉降变形特征,分析填筑铁路路基对下伏多年冻土融化变形的影响。研究表明,由于受到填筑路基时赋存在路基填料内的热量的影响,铁路路基下伏多年冻土上限在施工初期会有一个明显的下移沉降,铁路路基也随只有一个较大幅度的工后下沉变动,随着时间的推移,路基下降速率会逐渐下降,但在短时间内不会停止下来,而且由于太阳辐射和路基边坡形状的影响,路基向阳面与背阴面的变形有较大的差别,且在近南北向展布的路基上表现最为明显。     

砾类土在循环荷载作用下的变形影响因素试验研究

砾类土是新疆铁路和公路常用的路基填料,为了控制和减小砾类土路基的沉降,首先需要明确各因素对该类路基在循环荷载作用下的变形影响规律。通过动三轴试验研究围压、初始静偏应力、循环荷载作用频率、循环荷载大小和固结比对砾类土累计塑性变形的影响规律,得出其累计塑性应变随着初始静偏应力、循环荷载大小的增加而增大,随着围压、荷载作用频率和固结比增加而减小。同时计算各影响因素对累计塑形应变的极差,得出影响因素对累计塑形应变影响的大小。在路基施工时,可以通过提高路基的围压,同时使路基充分固结来减小路基的营运沉降。提出一种针对砾类土应变较小时的塑性累计变形模型,并验证模型的正确性,可为新疆砾类土路基的设计和施工提供参考。     

新建连镇铁路施工对邻近沪宁城际铁路的影响

针对长期运营中新旧路基差异性沉降、路基结构稳定性破坏等危及线路运营安全的问题,采用自动光纤光栅监测系统对新建连镇（连云港—镇江）铁路接轨沪宁（上海—南京）城际铁路工程进行了长期变形及内力监测,对不同深度处的地层沉降及桩板结构内力进行了分析。结果表明：新建线路上部列车荷载持续作用下,各地层沉降总体呈现上部大下部小的规律;初期筏板轴力基本稳定,进入正式运营期后,轴力先减小后增大;桩底轴力逐渐增大后达到稳定,桩顶轴力先增大后减小。     

新建隧道下穿施工引起既有铁路轨道变形的理论计算模型

新建隧道下穿施工将引起上覆既有铁路轨道产生不平顺，导致列车振动加剧，进而降低旅客乘车舒适性。为此，提出新建隧道下穿施工引起铁路钢轨变形的理论计算模型。首先，采用高斯分布公式预测新建隧道施工引起铁路路基顶面沉降；然后，将轨道视为无拉力弹性地基上的梁，推导路基沉降引起轨道挠曲变形计算式。通过与室内模型试验结果和现场监测数据比较，对提出的理论模型进行验证。探讨铁路线路与新建隧道间的水平夹角、钢轨抗弯刚度、路基顶面沉降槽宽度系数对钢轨挠曲变形的影响规律。该计算条件下，当路基沉降槽宽度系数小于2 m,新建隧道垂直下穿施工将导致上方有砟铁路轨枕产生局部空吊现象；增大钢轨抗弯刚度，可以减小钢轨挠曲变形幅值；增大铁路线路与隧道之间水平夹角，可以减小钢轨挠曲变形波长；增大路基沉降槽宽度系数，轨道挠曲变形幅值逐渐减小，并且波长逐渐增大。     

温州市域铁路明挖深基坑施工变形规律实测研究

软土城市地区,轨道交通明挖深基坑开挖引起的变形效应是工程建设过程中的一项重要控制内容。本文依托温州市域铁路某标段明挖深基坑工程,基于现场实测,分析了深基坑施工影响效应的地表沉降、立柱轴力、土体和墙体水平位移等因素。分析结果表明:地表沉降变形在深基坑开挖后开始加速,至底板混凝土浇筑完成后,地表沉降速率开始减缓,但累计沉降依然在增大。在深基坑开始开挖的一个月之内,土体深层水平位移变化非常明显,随开挖深度逐渐增大,在深度为13 m附近达到最大值,随后土体深层水平位移随深度的增加而减小;连续墙墙体的水平位移变化趋势基本上与土体深层水平位移一致;深基坑周边建筑物在基坑施工初期沉降较小,后期距离深基坑位置越近,建筑物累计沉降越大。     

宁波地区地铁盾构下穿铁路路基的控制性研究

研究目的:为研究宁波地区地铁盾构下穿铁路路基的变形控制,本文首先基于宁波典型土层,通过数值模拟与Peck经验公式,得出盾构施工引起的各土层沉降槽宽度系数参考值;其次以盾构下穿甬台温铁路为研究背景,通过三维数值模拟的对比分析,研究盾构穿越完全加固区、部分加固区以及非加固区的路基沉降变形规律。研究结论:(1)宁波典型土层可归纳为淤泥质土、黏性土、粉土及砂性土三类,盾构施工扰动引起的K值及沉降槽宽度在三类土中依次减小,最大沉降值依次增加;(2)通过线形回归拟合,首次提出了土层扰动的初始敏感因子和深度敏感因子,随着区间埋深的增加,初始敏感因子作用逐渐减弱,深度敏感因子的作用逐渐增强,当埋深足够大时,地面变形趋于一致;(3)盾构下穿既有加固的铁路路基时,应避免穿越半加固区,在完全加固区与非加固区,盾构下穿引起的路基变形均随埋深的增加逐渐减小,但非加固区内沉降曲线趋于平缓;(4)本研究成果对软土地区盾构下穿铁路的方案优化和安全施工具有借鉴意义。     

某城市道路上跨城际铁路安全性影响分析

以城市道路采用连续刚构上跨城际铁路为研究对象,拟采用城际铁路路基变形控制指标为评价标准,定性分析净高、基坑开挖对城际铁路安全性的影响;采用Midas GTS NX建立三维有限元计算模型,计算得出90+170+90m转体刚构各施工阶段城际铁路路基横向与竖向位移累积变形曲线,定量分析转体墩各施工阶段对城际铁路变形的影响。结果分析表明,转体刚构各施工阶段对城际铁路路基工后沉降及轨道平顺性影响较小,满足城际铁路变形控制指标要求。研究成果可为城市道路上跨高铁工程安全性影响提供借鉴,为类似工程施工提供参考和建议。     

挤密桩处理湿陷性黄土路基的效果研究

黄土由于其湿陷性的特殊性质,导致铁路路基出现不均匀沉降,从而影响铁路安全。本文依托湿陷性黄土路基工程背景,建立三维数值模型,对挤密桩处理湿陷性黄土路基效果进行研究。结果表明:挤密桩桩径对挤密水平范围有显著影响,挤密影响范围可分为充分挤密区、有效挤密区和挤密影响区。桩周土体竖向位移随距桩边距离的增大先迅速增大随后逐渐减小直至为0,在距离桩边约0.7~1.0 D处,竖向位移达到峰值;竖向位移随深度增加而逐渐减小,当深度约为2 m(0.4倍桩长)时土体几乎无竖向位移,随后竖向位移继续增大。一定范围内增大挤密桩直径能显著扩大挤密影响区。依据分析结果得出依托工程最经济、合理的挤密桩直径为0.4 m;根据现场监测数据,路堤施工完毕后路基整体累计沉降量不超过5 mm,满足规范要求,说明灰土挤密桩处理湿陷性黄土路基效果良好。     

郑徐高速铁路郑州段区域地面沉降预测分析

针对郑徐高速铁路沿线存在的抽水引起的区域地面沉降问题,以郑州段为例,通过系统分析沿线地下水开采量、开采时间导致的地下水渗流场的变化情况,采用Visual Modflow软件,模拟地下水水位变化,分析地下水流场及降落漏斗范围,结合岩土力学分析法,建立地面沉降数学模型,预测地下水水位下降引发的地面沉降发展的趋势。利用长期观测井水位变化数据对模型进行了验证,模型计算得到的水位和实际水位基本吻合。进一步研究在现状抽水条件下未来10、20年郑州段的地下水位下降和地面沉降发展趋势,分析表明:抽取地下水引起的区域地面沉降大大超过高速铁路无砟轨道工后沉降容许值,建议建立施工期沉降监测网络,并将区域地面沉降最为严重的DK0~DK10段改为有砟轨道形式通过,得到了有关部门和建设单位的批准采纳。     

基于现场试验的高铁路基智能压实过程中振动波垂向传播机制

以京雄城际铁路固安车站的路基段作为试验场地,从时域、频域、时频域及能量4个方面,研究振动压实过程中不同深度填料的动力特性及振动波从振动轮至填料全过程的传播机制。结果表明:振动信号从振动轮至填料的传播过程中,振动加速度峰值近似呈双曲线分布,且与埋深呈反向关系,其传播的临界深度为1.0 m左右;振动信号传播至填料中,基波频率有所增大,基波与各次谐波的幅值则逐渐减小;在任意埋深处,振动信号的基波、1次、2次至5次谐波的幅值呈现指数递减,具有严格的指数函数相关性;Hilbert-Huang变换谱能够全面、系统地反映任意时刻振动信号的时域特征,振动压路机对于填料的有效碾压时间大致为2 s;振动能量主要集中在20~50 Hz频率内,与基波和1次谐波频率基本一致;随着埋深的增加,振动能量逐渐减小,特别是在振动波从振动轮传至填料表面时,振动能量的损耗最为严重。     

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。     

软土地区盾构隧道斜下穿多股铁路路基变形规律

目的：目前，地铁隧道穿越铁路路基的情况越来越多，但软土地区盾构隧道斜下穿既有运营铁路的研究相对较少，因此需分析该情况下的路基变形规律。方法：以绍兴轨道交通1号线大滩站—火车站站区间盾构隧道下穿杭甬铁路绍兴站站房及6股铁路股道工程为例开展研究。采用有限元法分析了盾构隧道掘进施工对杭甬铁路路基的变形影响，并基于实测数据对数值模拟结果进行了对比分析，充分验证了袖阀管注浆加固方案的有效性。结果及结论：有限元分析结果表明：未考虑盾构穿越区域地基加固的情况下，杭甬铁路路基顶面最大沉降值为13.12 mm,不满足沉降控制标准要求；当盾构穿越区域采用袖阀管注浆加固措施后，杭甬铁路路基顶面最大沉降值为8.20 mm,满足沉降控制标准要求，说明袖阀管注浆能够有效控制铁路路基沉降和轨道的不平顺。实测数据结果表明，盾构隧道下穿铁路施工期间的累计变形历程可分为路基隆起、路基快速沉降、路基平稳波动及后续沉降4个阶段，且前期隆起量大、后续变形相对较小，加固后的路基累计变形量能控制在10.00 mm以内。