高速铁路路基工后沉降预估与控制_龚寅

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2) 填筑过程控制. 为保证填土具有足够强度和 控制路基的工后沉降, 路基的填料和压实必须有严 格的标准. 制定施工工艺标准, 做好边坡加固防护措 施, 完善路基综合排水系统等, 是控制填筑过程的主 要手段.
3) 路基沉降变形监测. 在路堤填筑过程中对沉 降进行观测, 特别是桥涵、路堑的过渡段, 记录沉降 量数值, 分析沉降速率, 以便及时采取补救措施.
4 结语
1) CF G 桩作为一种复合地基, 不仅能提高地基 承载力, 而且能够有效控制工后沉降.
2) 采用 CF G 桩复合地基时, 桩间距是一个主要 的影响因素, 桩间距小, 则路基工后沉降小, 反之亦 然. 适当减小桩间距, 处理效果较明显.
3) 合理应用 CFG 桩复合地基, 并从设计、施工、 监测等综合措施入手, 达到控制高速铁路路基工后 沉降的目的.
沉 降计算值/ mm
复合地基工后沉降
轨道列车荷载产
总沉降 预压期沉降 工后沉降 生的工后沉降
101. 0
76. 9
24. 1
51. 8
40. 2
32. 5
7. 7
20. 1
43. 6
35. 3
8. 3
21. 9
48. 5
38. 3
10. 2
24. 3
总工后 沉降 75. 9 27. 8 30. 2 34. 5
[ 中 图分类号] T U 472
[ 文献标识码] : A
高速铁路已经成为许多国家交通运输的最好选 择, 也成为我国交通工程的重点. 我国幅员广大, 随 着京沪高速、武广客运专线等高速铁路的开建, 通过 软弱土地区高速铁路的几率将较大. 由于软土地基 的压缩性高, 天然含水量大, 渗透性差, 固结变形持 续时间长, 软基沉降预估也就成了工程设计中关注 的主要问题. 为满足列车高速运行条件下线路平顺, 保障运营舒适和行车安全, 必须对路基总沉降量和 工后沉降有所掌握并严格控制.
百度文库工后沉降控制值/ cm
一般地段 路桥过渡段
3
0. 5
5
3
10
-
15
8
20
10
25
15
年沉降速率 / ( cm # a- 1 )
2 4 5 -
2 复合地基
如图 1 所示, 分别计算复合土层加固区 ( S1) 和 下卧层的压缩量( S 2 ) , 则复合地基总沉降量
对于软弱土地基, 一般需要采取各种地基处理 方法来达到提高天然地基稳定性, 减少工后沉降的 目的. 采用复合地基加固软弱土地基是近年才发展
53. 2 kPa. 本文按分层总和法计算出这部分沉降为 下的沉降量以作对比. 计算结果见表 3.
表 3 计算结果 汇总表
地基处理方法
未经处理 CF G 桩处理( 间距 1. 4 m) CF G 桩处理( 间距 1. 5 m) CF G 桩处理( 间距 1. 7 m)
地基承载力 / kPa
1 80 3 80 3 50 3 15
从计算结果不难发现: 1) 地基未经处理的情况 下, 总沉降量较大, 给施工造成很大难度, 且工后沉 降不能满足设计标准; 2) 经过 CF G 桩处理后的复合 地基, 不仅总沉降量有所减小, 工后沉降比较接近标 准值, 而且桩间距越小, 工后沉降量越小, 处理的效 果越理想.
3 工后沉降的控制措施
地质条件: 该试验段地处武汉某湖区, 位于长江 南岸 Ñ级阶地上, 地貌形态属冲积平原区类型. 该段 地层分布自上而下依次为: 杂填土 ( T 1) , 在清表过 程中已基本清除; 黏土、粉质黏土( T 21) , 呈软塑 - 流 塑状, 具高压缩性, 平均层厚 2. 0 m; 黏土、粉质黏土 ( T 22 ) , 呈硬塑状, 具中等压缩性, 平均层厚 6. 5 m; 泥 质粉砂岩 ( T 31 ) ; 全风化, 不均匀分布; 泥质粉砂岩 ( T 32 ) , 强风化.
工后沉降控制是高速铁路建设中需要解决的重 要课题, 其解决好坏从某种程度上决定了高速铁路 建设的成败. 同时它涉及因素较多, 具有较大的不确 定性, 是一个工程难题, 宜从设计、施工和监测等综 合措施入手, 加以控制. 目前可采取的控制工后沉降 的主要措施有以下几个方面.
1) 基底处理. 在地基加固前对地表进行整平处 理, 对低洼处采用回填填料夯实后再进行地基加固; 当采用 CF G 桩复合地基时, 在 CF G 桩顶设置混凝 土桩帽, 设置适当厚度的褥垫层, 并大量采用桩网结 构和桩板结构, 在垫层内铺设土工格栅等.
高速铁路要为列车的高速行驶提供一个高平顺 性和稳定性的轨下基础, 而路基作为轨道结构的基 础必须具备强度高、刚性大、稳定性好和耐久性好, 在运营条件下将线路轨道的设计参数保持在要求的 标准范围内. 根据文献[ 2] 和文献[ 3] , 各速度目标值 所对应的路基工后沉降控制标准见表 1.
[ 收稿日期] 2008- 01- 18 [ 作者简介] 龚 寅( 1974- ) , 男, 湖北武汉人, 中铁十八局集团第五工程有限公司工程 师, 研究方向: 工程项目管理.
[ 参考文献]
[ 1] 王炳龙, 周顺华, 杨龙 才. 高速铁 路软土 路基工 后沉 降 试验研究[ J] . 同济大学学报, 2003( 10) . 1163- 1169.
[ 2] 中华人民共和国行 业标准. 铁 路特殊土 路基设 计规 范 [ S] . 中华人民共和国铁道部, 2002.
[ 3] 中华人民共和国行 业标准. 京 沪高速铁 路设计 暂行 规 定[ S] . 中华人民共和国铁道部, 2003.
3) 路基面在列车荷载作用下发生的累积变形. 这是由列车通 过道床传递道路基面的 动荷载引起 的, 这类下沉是一个累积的过程. 为使列车安全运行 和保持乘车的舒适性, 使轨道结构处于良好的几何 行位和动力状态, 需经常进行轨道的维修作业. 根据 资料, 这种变形虽然在列车运营期间始终存在, 但通 过提高路基面材料的质量、提高压实标准等控制措 施, 该部分变形大多在 5 mm 以内. 1. 2 工后沉降的控制标准
第 23 卷第 4 期
龚 寅等 高速铁路 路基工后沉降预估与控制
79
表 1 路基工后沉降标准
项目
高速客运专线( 250~ 350 km/ h) 无碴 高速客运专线( 300~ 350 km/ h) 客运专线( 250 km/ h) 高速铁路( 200 km/ h) Ñ 级铁路( 160 km/ h) Ò 级铁路( 160 km/ h 以下)
地基沉降( 与施工完成后至铺轨时间有关) 和由轨道 和列车荷载产生的软基工后沉降 2 部组成.
80
湖北工业大学学报
2008 年第 4 期
轨道和列车荷载对地基沉降的影响可等效为分 33. 5 mm.
布在路基面中心的土柱: 分布宽度为 3. 4 m, 荷载
另外, 分别计算桩间距为 1. 4 m 和 1. 7 m 情况
1) 地基土的压密沉降. 地基的压密沉降, 因路堤 填筑高度和地基条件的不同, 沉降差异较大. 这部分 变形一般经历的时间比较长, 是路基沉降变形监测 和计算的重点.
2) 路堤填料在自重作用下的压实沉降. 路堤填
料由散体材料构成, 由于自重产生一定的压密下沉 是正常的, 其大小取决于填料和施工质量. 如果下沉 量较大, 说明填料的压实度不足, 强度低, 容易造成 不均匀变形. 此种变形发生在两个阶段: 一是施工阶 段的下沉, 不计入工后沉降; 二是施工完成后对后期 运营有影响的工后沉降. 另外, 沉降随路堤填料的性 质、填筑高度的不同虽大小不一, 但一般都在路基填 筑高度的 0. 10% ~ 0. 55% 范围, 路基填筑施工后 1 ~ 2 a 基本完成.
20
0. 84
T 31
T 33
由于 CF G 桩模量取值还尚未有规范明确规定, 本文参照文献[ 7] 计算复合地基压缩模量
E SP = EE S . 其中 E= f spk / f ak , f sp k 为复合地基承载力; f ak 为地 基土层承载力标准值. 由此估算得到加固土层的复 合压缩模量为 17. 9 M Pa. CFG 桩加固土层直接用
U/ (b) Cu / kPa Ps / M P a Es / M P a f ak / kPa
0
18
0. 6
3. 7
1 20
17. 5
54
> 1. 5
9. 2
1 80
3 00
4 00
分层总和法和复合模量法求压缩量. 根据 1. 1 分析, 地基产生的路基工后沉降主要由软土地基引起, 由 路堤填筑完工至铺轨及其后由路堤荷载引起的软土
第 23 卷第 4 期 Vol. 23 No. 4
湖北工业 大学学报 Journal of Hubei University of Technology
[ 文章编号] 1003- 4684( 2008) 04- 0078- 03
2008 年 08 月 Aug. 2008
高速铁路路基工后沉降预估与控制
材料组成的桩群, 使其与原地基共同承担荷载的地 概况如下.
基. 复 合地基类型有 很多, 有碎 石桩、粉 喷桩、CF G 桩等. 其中 CF G 桩最近得到广泛应用[ 4-5] , 武广客运 专线大部分软基都采用了此种处理方法. 2. 1 复合地基基本计算理论
对于复合地基沉降计算理论, 目前还处于研究 阶段, 尚无成熟实用的方法, 这就使复合地基的设计 带有一定的盲目性, 使得设计结果或者过于保守, 或 者安全得不到保证. 基本计算理论将复合地基沉降 计算[ 6] 分为 2 部分.
4) 预留沉降量. 计算路面结构层从施工开始到 竣工验收这一段时间内路基沉降量的大小, 将这部 分沉降量在路基施工中预先填筑在路基上, 以便在 路面结构层施工过程中, 沉降一部分, 在路面完工试 运营期间沉降另一部分, 从而减少工后沉降.
5) 补碴抬道. 适量抬高路轨, 补充石碴( 此法在 无碴铁路中不宜用) .
明, CF G 桩复合地基能有效 控制路基工后沉降; 桩间距是影响控制效果的主 要因素, 桩间距小, 则工 后沉降量
小, 反之亦然; 对 CFG 桩复合地基, 采用设计、施工和监测等综合措施 , 可有效控制高速铁路路基工后沉降.
[ 关 键词] 高速铁路路基; 工后沉降; CFG 桩; 复合地基; 预测与控制
[ 4] Li HF , W en X G, Go ng XN . Ex per iment s of Co mpo site Foundation w ith L ow Streng th Piles for A llev iating Br idg e- head Jumps [ J] . Cent ral So ut h H ig hway Eng -i neering , 2003( 3) : 27- 30.
S = S 1 + S2 . S1 值一般采用复合模量法、应力修正法、桩身压缩量 法计算; S 2 的计算主要有应力扩散法、等效实体法、 改进 Gedds 法和当量层法等 4 种.
起来并广泛应用的新型地基处理方法, 它是在天然 2. 2 工程实例
粘性土地基中设置以碎石、砂砾等散体材料或其他
某高速铁路客运专线无碴轨道综合试验段地质
m( 3 倍桩径) , 桩身穿透 T 22 土层, 按正方形布桩, 桩 对土的置换率 m = 0. 087 3 . 要求复合地基承载力 达到 350 kP a.
表 2 土层物理力学指标
土层编号 厚度/ m w / % r / ( kN # m- 3)
e
T 21
2. 0 30
20
0. 70
T 22
6. 0 23. 1
1 工后沉降
1. 1 工后沉降的组成 路基在填筑过程中至铺轨前所产生的沉降为施
工沉降, 这部分沉降可以采用填补加高来解决; 路基 在铺轨完成后所产生的沉降即为工后沉降. 工后沉 降通常是以抬道补碴调整, 直接影响铁道养护工作 量与运行能力. 从引起路基变形的受力条件分析, 工 后沉降[ 1] 主要由下列 3 个方面因素所组成.
取 DK1197+ 270 断面进行计算, 根据地质钻探 及室内试验资料, 各层土性见表 2.
经沉降估算分析, 工后沉降不能满足设计要求,
地基应进行处理. 处理方法如下: DK1197+ 270 断 面处地基采用 CFG 桩加固, 桩径 0. 5 m, 桩间距 1. 5
h 为加固区厚度; Z 为压缩层厚度 图 1 复合地基沉降计算示意图
龚 寅1, 3, 李 斌2, 何世秀2, 王 飙1
( 1 中铁十八局集团第五工程有限公司, 天津 300459; 2 湖北工业大学土木工程与建筑学院, 湖北 武汉 430068; 3 中国地质大学( 武汉) 政法学院, 湖北 武汉 430074)
[ 摘 要] 研究了高速铁路路基工后 沉降和 复合地 基, 对 一工程 实例 进行了 工后 沉降预 测分 析. 研究结 果表
相关文档
最新文档