高速铁路路基面宽度优化研究

研究目的:确定能够满足高速铁路运营及养护维修功能的路基面基本宽度,对于减少高速铁路土地占用、节省工程成本具有重要意义。本文通过与国外高速铁路相关标准的比较,旨在提出改变电缆槽设置位置的优化技术方案。研究结论:(1)减小路基面宽度需重视路堤边坡土体压实质量控制,避免质量安全风险;(2)高速铁路单线基本路基面宽度,采用有砟轨道时可由8.8 m优化至7.4 m,采用无砟轨道时可由8.6 m优化至6.1 m;(3)高速铁路双线基本路基面宽度,采用有砟轨道时可由"8.8 m+线间距"优化至"7.6 m+线间距",采用无砟轨道时可由"8.6 m+线间距"优化至"7.2 m+线间距";(4)从技术可行性角度,路基面宽度仍有压缩空间,特别困难条件下,可依据建筑限界确定路基面宽度;(5)本研究成果可用于指导我国高速铁路设计标准的优化。     

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。     

高速铁路线间距标准优化研究

研究目的:线间距是高速铁路平面主要技术标准之一,也是一个国家高速铁路综合技术实力和先进水平的象征,线间距与土建工程和列车制造工艺密切相关。通过与世界各国高速铁路线间距的对比分析,结合联调联试试验数据,我国高速铁路线间距标准具有进一步优化的空间。本文结合影响线间距的主要因素,合理优化线间距标准,以提高中国高速铁路技术标准的国际化水平和竞争能力。研究结论:(1)现行高速铁路线间距标准具备优化的空间,以充分体现技术标准的适宜性和经济性;(2)优化后高速铁路线间距:350 km/h采用4. 8 m,300 km/h采用4. 6 m,250 km/h采用4. 4 m;(3)车站内两正线线间距采用交叉渡线时不应小于5. 0 m,采用单渡线时不宜小于4. 6 m;(4)本文研究成果对高速铁路设计具有借鉴意义和指导作用。     

湿陷性黄土地区路基整体式钢模拱形骨架施工技术

拱形骨架是高速铁路路基边坡防护经常采用的结构形式。湿陷性黄土地区拱形骨架护坡采用专用铣挖机机械开槽,将加工好的拱形骨架定型模板按照现场施工放线的位置进行拼装和加固,加固完成后,按照每4～5道拱圈的间距沿上下方向留好伸缩缝,缝宽2 cm,沉降缝需采用沥青麻絮,保证缝宽上下贯通。整体式钢模拱形骨架分单元流水施工,利用角钢连接杆将挡水沿模板与拱架模板、拱架与拱架模板连成整体,一次浇筑成型。良好的整体式钢模拱形骨架施工质量对于保障高速铁路路基稳定和安全具有重要意义。     

干旱地区高速铁路路基技术体系研究

研究目的:兰新客专新疆段大部分地段位于戈壁大风风沙区,戈壁土路基填料填筑、戈壁土地基处理、风区路基边坡防护、路基防沙工程、路基防风工程等一系列路基技术问题在高速铁路的建设中无成熟的经验借鉴,本文通过试验研究,旨在解决本线路基建设工程中的难题,为兰新客专的顺利建设提供技术保障。研究结论:(1)通过试验研究,提出了路基填料标准及压实质量的影响因素、戈壁土地基处理的设置原则以及不同路基边坡防护措施适应性及防护效果;(2)分析了戈壁地区铁路沿线的风沙流的主要形式以及戈壁地区铁路沿线风沙流的运动特点,提出了戈壁强风沙地区修建高速铁路的防沙对策措施;(3)提出了路基挡风结构的合理形式、位置、高度、路基挡风结构受力等参数推荐值,同时为列车安全评价、列车与防风结构表面压力波传播等提供了试验参数;(4)该研究成果应用于兰新客专设计及建设中,可为同类工程提供参考或借鉴。     

浦东铁路浆砌拱型截水骨架护坡施工工艺

1工程概况 上海浦东铁路阮巷至平安段线路全长42．869公里，其中19．867km为路基地段，23．002km为桥梁地段。路基边坡均作绿色防护，边坡高度大于2．5m时坡面采用M5浆砌片石拱型截水骨架内喷播植草护坡。主要工程量：干砌片石骨架护坡8129m^3，无纺布46140m^2，M5浆砌片石骨架护坡58518m^3。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。     

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。     

埃塞俄比亚铁路黑棉土勘察方法及工程特性研究

研究目的:黑棉土是埃塞俄比亚及非洲部分国家大面积分布的一种特殊的土层,呈灰黑色、灰褐色,当地俗称黑棉土,一般具有膨胀性。目前中资公司大量进入埃塞俄比亚勘察设计及施工市场,对黑棉土的研究较少,因此,有必要在无既有经验可循的条件下,研究一套适合该国国情的勘察方法,查清黑棉土的工程特性,为铁路工程选择合适的工程措施提供基础资料。研究结论:(1)黑棉土具有中~强膨胀性、中等~高压缩性等工程特性;(2)提出加强路基排水系统设置;堑坡高度≤3 m,边坡采用灌草防护;堑坡高度3 m,边坡采用骨架护坡等防护;边坡较高时,设挡土墙;弱中膨胀土路堑基床底层换填不小于0.5 m,中~强膨胀土路堑基床底层换填不小于1 m等处理措施;(3)本文研究成果可为埃塞俄比亚的铁路、公路、轻轨交通建设等的勘察设计工作提供指导及借鉴。     

软质岩高边坡路基改隧道方案研究

随着高速铁路在西南山区的大规模建设,受站间距及曲线半径的影响,部分越行站需设于地形及地质条件恶劣处。云桂铁路白腊寨车站内路基就由于此种条件出现了极高边坡情况(101.7 m),为规避工程风险,对此路基地段进行了隧道方案研究,分析了各个方案的优缺点,并在工程地质、工程风险、工程投资及运营风险等方面进行了全面的比较,最终确定采用明挖隧道方案。     

路基边坡浅层稳定的骨架防护效应及结构优化

为掌握骨架防护结构对路基边坡浅层土体稳定性影响,在无限斜坡浅层稳定计算模型基础之上,针对矩形横、竖骨架与浅层滑动土体相互作用特点,提出坡面土体沿骨架底部剪切滑动、横骨架挡土被动破坏的两种模式,并推导相应转换阈值l_(sp)方程,建立骨架抗力作用下的边坡浅层稳定安全系数F_s的表达式。以横骨架挡土抗力E和骨架底部摩阻力为主要荷载,构建以圬工量为目标函数,骨架强度和浅层稳定安全系数为约束条件的结构优化模型。研究表明:骨架竖向净距l_vl_(sp)为底部剪切滑动模式,E随lv线性变化至最大为被动土压力E_p,l_v≥l_(sp)时开始进入挡土被动破坏模式,E=E_p;单位防护面积所用圬工量相同时,增大骨架截面厚度h较增大宽度b、减小lv较减小横向净距lh能获得更大的F_s,但对骨架结构强度要求更高;l_v=l_(sp)是单位防护面积所用圬工量最小对应周长最短的骨架竖向最优布置净距,lh合理值可根据骨架截面施工构造限值确定。     

戈壁土路堤边坡稳定性影响因素数值模拟研究

研究目的:戈壁地区高速铁路路堤边坡稳定性受填料性质、降雨及有无防护、加筋加固等因素影响。本文以兰新铁路第二双线戈壁地区路基试验段工程为依托,针对试验段中代表性填料填筑的路堤边坡,利用数值模拟分析不同状态下各因素对边坡稳定性的影响规律,以期对合理设计边坡防护与加固提供依据。研究结论:(1)采用戈壁砾砂土和细圆砾土所填筑的路堤边坡,在非饱和状态下其稳定性均能满足相关规范的要求;(2)降雨对戈壁土路堤边坡的稳定性有很大影响;当降雨入渗后,边坡侧向位移会增大;浅层饱和土体厚度不同,最大侧向位移不同;浅层饱和土体厚度小于1 m时,易发生边坡的浅层溜坍现象;饱和厚度越大,边坡的稳定性越差;(3)对于戈壁土路堤边坡而言,当边坡在浅层加筋加固后,其性能将得到很大改善,边坡的稳定性得到增强,加筋对边坡的浅层溜坍现象有明显的改善作用;(4)在加筋和边坡防护共同作用下,边坡稳定性得到很大程度提高,能防止或抑制各种不利影响因素所引起的破坏;(5)本研究结果可为同类地区的工程建设及设计提供相应的参考。     

高速铁路到发线有效长度优化研究

研究目的:世界各国高速铁路对车站到发线有效长的规定各不相同,含义也有所区别。我国高速铁路到发线有效长度同时包含安全防护距离和过走防护距离,而国外铁路没有两者叠加的做法,功能上有些重复,因此具备进一步优化的空间。本文通过对国内外高速铁路车站到发线有效长度进行分析,提出我国高速铁路车站到发线有效长度的优化方案,以期为指导高速铁路设计提供借鉴。研究结论:(1) 16辆编组情况下,到发线有效长可由650 m优化为600 m,而650 m有效长可满足约480 m长动车组停靠要求;(2)到发线出站信号机设于距顺向道岔警冲标5 m或对向道岔尖轨尖端轨缝处,出站应答器组设于距出站信号机65 m处,到发线两端分别设置一个60 m长分割区段;(3)到发线增设分割区段有利于降低侧面冲突风险,提高绝缘破损防护效果,提高高铁列车运行安全性;(4)高速铁路出站信号机设置位置与运行动车组的城际铁路、客货共线铁路保持一致,实现技术标准的简统化;(5)本研究对高速铁路设计具有借鉴意义和指导作用。     

路基是有生命力的结构物——我国高速铁路路基建设取得的成就和需要继续解决的问题

系统归纳总结我国高速铁路路基技术体系形成、发展、完善的历程和高速铁路路基建设10年来在地基处理、路基结构层设计和填筑、路堤式路堑、过渡段、路基边坡支挡防护和防排水、路基结构与附属电缆沟槽和接触网支柱等基础的系统集成、沉降变形观测与评估等方面变革和发展取得的成就,指出正是高速铁路对路基工程刚度和变形的严苛要求,促进了我国高速铁路路基技术的革命性变革和不断进步,强化了路基结构物的建造理念,凝聚了路基结构物的生命力;同时,在非饱和土、膨胀土(岩)等方面阐释路基建设过程中仍需继续研究解决的问题。希冀本文有助于我国高速铁路路基技术体系的不断完善、创新发展,进一步提升我国高速铁路路基建造水平,增强满足列车安全、高速、舒适运营的生命力。     

近距离并行高铁路基长深基坑开挖变形研究

上海机场线一号风井及明挖区间深基坑长距离并行既有高速铁路,最大开挖深度25.5 m,基坑外边缘距高铁路基坡脚最近仅10.6 m。基于基坑变形、土体位移及既有高铁变形等实测数据,对比分析了在多种防护加固措施下基坑变形规律及对既有高铁变形控制效果。结果表明：(1)超厚地连墙对基坑变形控制效果有显著提升,1.5 m厚的地连墙水平变形最大值相较于1.2 m厚的地连墙最多可减小约38.2%;(2)过大的伺服钢支撑轴力会引起基坑外地表土体隆起,需合理设置;(3)超厚地连墙、隔离桩和超高压旋喷桩等防护加固措施对高铁路基可起到较好保护效果,有效保障高铁运营安全。     

青藏铁路多年冻土地区热管路基三维数值分析

考虑多年冻土中水的相变,采用有限元进行热管保护多年冻土路基效果的三维数值分析。分析结果表明,热管能大幅度降低路基土体的温度,提升路基冻土上限,增大路基抵抗外界温度变化的能力,保证路基的长期稳定。考虑路基工程所在冻土区段气候和冻土条件,研究热管的有效影响范围,得出结论:热管的有效冷却半径为1 7m左右;在年平均气温为-5 2℃,冻土年平均地温为-1 0℃以上的高温冻土区,热管埋设间距宜取2 8～3 3m,可抬升路基冻土上限0 6～0 8m;在年平均气温为-6 3℃,冻土年平均地温低于-2 0℃的低温冻土区,热管埋设间距可加大到3 3～3 8m,路基冻土上限可抬升0 8～1 2m。     

基于实测数据的高速铁路隧道照明方案优化

研究目的:本文选择已经实施的几条高速铁路典型的隧道照明现场为测量样本,通过实测数据检验原设计方案的实施效果,并在此基础上建立模型进行仿真分析,拟优化原设计方案,选择一个合理的灯具布置间距和光源类型,既能够满足相关规范规定的隧道照明平均照度和最小照度的要求,又能够减少灯具数量,降低单灯电功率,在保证隧道安全行车、检修维护,应急疏散的前提下,达到降低工程全寿命周期成本的目的。研究结论:(1)目前高速铁路长大隧道照明常用的几种光源中,LED灯是综合性能最优的电光源,宜在工程中优先采用;(2)对于高速铁路单洞双线隧道照明,宜选用25W LED灯沿隧道两侧交错布置,水平间距为30 m;(3)对于高速铁路单洞单线隧道照明,宜选用25W LED灯沿隧道单侧布置,水平间距为20 m;(4)该研究成果可为高速铁路隧道工程的照明设计提供借鉴。     

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。     

长沙磁浮快线低置结构关键技术标准优化研究

长沙磁浮快线低置结构技术标准主要包括轨道梁结构和路基工程两方面内容,其中轨道梁的梁型、防错台构造、垫层以及路基工程的路基面宽度、基床厚度、线间排水等关键技术标准存在一些问题,主要表现为存在技术缺陷、设计偏于保守、工程投资偏高等。针对这些问题进行理论分析和研究,并提出优化措施。研究成果及结论为:(1)低置结构轨道梁宜采用U形梁,轨道梁节间伸缩缝处宜采用传力杆防错台措施,轨道梁基底宜设置碎石垫层,施工时可掺5%水泥填筑;(2)路肩宽度一般取为1.5 m,当两侧路肩有信号灯等站后设备时,可局部加宽路基面;(3)路基基床厚度可采用1.8 m,其中基床表层厚度为0.3 m,基床底层厚度为1.5 m;(4)线间汇水宜利用轨道梁上部梁体的节间缝进行排水,同时线间回填层顶面应做好防排水措施。     

中俄高速铁路路基主要技术标准对比研究

为厘清中俄高速铁路路基主要技术标准的异同,增进对俄罗斯技术标准的了解,更好地服务中国高铁"走出去"战略,结合中俄两国高速铁路路基设计施工相关规范,从计算荷载、路基结构、路基填料及压实标准、变形要求4个方面进行对比分析,得出以下研究结论:(1)莫喀高铁在设计时速、行车条件等方面相比我国高铁情况复杂,两国标准下的路基面计算荷载、边坡设计参数等存在差异;(2)中俄两国高速铁路路基结构形式基本类同,基床底层厚度中国标准比俄罗斯标准大0.5 m;(3)两国标准在技术体系上总体相近,但在部分技术指标上存在差异,俄罗斯在制订技术标准的过程中对我国技术标准有所借鉴;(4)中俄两国路基填料采用不同的标准,有较大差异,在应用中值得注意。