戈壁土路基沉降监测技术及其变形特征研究

兰新铁路第2双线新疆段气候条件严酷,现有的人工水准测量的沉降观测方式难以满足规范所要求的频率和频次。中铁西北院研发了CDI-400组合式沉降仪,并选择有代表性的试验工点对路基沉降变形特征进行评估。CDI-400组合式沉降仪绝对误差在±0.2 mm以内,对高铁路基沉降的观测可以满足相关技术要求;试验工点地基沉降量均值为10.38 mm,其中路基填筑阶段发生了6.0 mm,路基填筑完成后发生了4.38 mm,地基沉降主要发生在路基填筑阶段;路基本体的压缩沉降量非常小,均值为1.14 mm,路基总沉降主要体现为地基的沉降,戈壁土地区采用冲击碾压的地基处理方式可以达到客运专线对路基沉降控制的要求;戈壁土的地基沉降主要发生在瞬时沉降阶段,表现为剪切沉降变形。     

超大直径顶管群下穿京沪铁路的设计研究

研究目的:超大直径顶管群曲线顶进穿过京沪铁路路基,不可避免对管道周围土体产生扰动,通过仿真计算研究不同顶进次序对铁路路基及轨道的变形影响,以及对该变形的影响进行评估,并结合地质资料提出袖阀管注浆加固路基方案,以指导顶管群安全穿过运营铁路。研究结论:(1)考虑不同顶管顶进次序的相互影响,顶进所引起的铁路路基最终变形呈沉降槽形式,变形区域边界线水平倾角近45。;(2)不同顶进次序引起的路基变形差别主要体现在不同位置发生的时间不同,最终变形差异并不大;(3)顶管作业对铁路的影响主要从路基沉降量和轨道短弦矢度值进行评估,仿真计算表明轨道短弦最大矢度值未超过要求;(4)沉降槽曲线表明路基面最大沉降量已超过10 mm,可通过袖阀管注浆加固以满足既有路基技术要求;(5)该研究成果对于采用非明挖方式下穿铁路结构的安全评估及设计具有参考价值。     

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。     

高速铁路CFG桩-筏结构沉降控制现场试验

研究目的:通过对京沪高速铁路典型工点现场地基沉降试验研究,掌握CFG桩加固后的深厚松软土地基加固区与下卧层的压缩沉降及地基总沉降变形规律,进一步评价高速铁路CFG桩-筏结构处理深厚层地基的沉降控制效果。研究结论:现场实测数据表明:(1)CFG桩-筏结构路基的工后沉降满足规范要求;(2)下卧层沉降是沉降的主要组成部分,约占总沉降的74%;(3)桩-筏结构的地基沉降控制效果要好于桩-帽-网结构,本文试验条件下,前者沉降约为后者的73.5%~75%;(4)分析表明,对于沉降要求严格的无砟轨道软土路基可优先采用桩-筏基础结构型式。     

高速铁路隧道路基沉降监测方案研究

隧道是铁路运营的重要设施,隧道沉降控制在铁路运营安全中起着至关重要的作用。以京广高铁为背景,在研究现有的静力水准远程自动化监测方案和激光远程测量监测方案的基础上,利用激光测量技术与计算机技术,提出了一种新的路基沉降监测方案——机器视觉监测方案。该方案使用片光源与图像识别技术解决了监测系统精度与成本的矛盾,能对高速铁路隧道路基沉降变形进行准确的监测。     

黄土地区高速铁路高边坡路基帮宽沉降分析

为研究黄土地区高边坡路基帮宽施工对既有高铁路基附加沉降的影响规律,采用了实时化、可视化、远程化、自动化的静力水准监测方案,对并行段落既有高铁路基进行了2年的持续监测,并运用数据采集、数据滤波、数据平滑等处理方法,得到了高铁路基沉降监测点纵断面、横断面的累计沉降监测结果以及不同施工内容与沉降曲线的对应关系。研究表明,高边坡路基帮宽施工对既有高铁沉降变形影响较大(影响最大值为73. 2 mm),既有路基的沉降变形程度受填土量和涵洞等因素的控制。     

既有重载铁路路基检测试验与状态评估

研究目的:针对朔黄重载铁路四个典型病害路基工点,进行压实度K、含水率、直剪、N_(10)、K_(30)、E_(v2)和E_(vd)等检测试验,系统地评价路基的压实状况、变形性能和承载力特性。针对既有铁路路基检测试验可行性和代表性问题,忽略新建时碾压产生的残余应力和列车荷载反复作用的影响,建立平面应变有限元模型,分析路基的初始应力状态,为既有路基检测试验检测点代表性问题和室内动三轴试验围压的确定提供参考意见。研究结论:(1)朔黄重载铁路四个典型病害路基工点的压实状况、变形性能和承载力特性不能满足规范的要求,需要进行加固处理;(2)路基的初始应力状态非常复杂,忽略施工碾压和列车荷载在路基中产生应力的影响,距离路基中心线5.5~6.0 m,深0.6~1.2m范围的土体处于K_0状态;(3)进行路基填料室内动三轴实验时,实验加载参数的确定需考虑路基的初始应力状态;(4)该结论可为铁路路基的检测和状态评估提供参考。     

戈壁碎石土CFG桩复合地基试验研究

兰新铁路第二双线是亚欧大陆桥铁路通道的重要组成部分,作为我国乃至世界第一条大范围穿越戈壁地段的客运专线,线路主要以路基形式通过,途经地区多为戈壁地貌,路基多为碎石土。对CFG桩施工工艺进行了现场试验研究,评估了CFG桩地基处理措施的处置效果,分析了CFG桩复合地基的沉降变形特性。通过试验筛选出技术可行、经济合理的地基处理方案,对验证、完善、优化高铁戈壁碎石土地基加固具有重要意义。     

高速铁路利用停建路堤改造加固措施研究

张家口至呼和浩特高速铁路在进入呼和浩特东站地区时,需利用集包第二双线路堤线位。通过开挖探槽对已填筑路堤进行填料性质和压实质量检测,现场开展冲击压实和低能量强夯处理试验,并与废弃重建方案进行技术经济比较,最终确定采用低能量强夯结合堆载预压处理停建路堤的方案,可最大限度地利用停建的已填筑路堤,节省工程投资。沉降观测评估表明,强夯结合路基面预压处理后沉降较小,可以满足时速250 km有砟轨道高速铁路路基工后沉降控制要求,张呼高铁开通后,路基整体质量良好,满足高速铁路行车要求。     

大面积深基坑工程对高速铁路的影响性分析

研究目的:本文以某大面积深基坑为工程背景,该基坑邻近既有高速铁路桥梁及路基段,为确保施工期间铁路运营的安全性、降低施工风险,文中依据现行规范建立合理的高速铁路安全评估标准,经有限元模拟,分别对高速铁路路基及桥梁的沉降、相邻桥墩差异沉降、横向水平变形、纵向水平变形、轨道平顺性以及桥梁基础结构安全性等进行计算分析并给出合理的评价,从而确保基坑工程施工过程中高速铁路运营的安全性。研究结论:(1)高速铁路路基、桥梁叠加初始设计值后,各施工阶段的累积沉降值满足规范中15 mm、20 mm的限值要求;(2)高速铁路桥梁叠加初始设计值后的累积差异沉降满足规范中4 mm的限值要求;(3)叠加初始设计值后,各施工阶段横向水平变形均小于规范限值15.75 mm,纵向水平变形均小于规范限值28.06 mm;(4)在整个施工过程中,正线桥梁单桩承载力值均满足单桩容许承载力要求;(5)该研究成果可为邻近高速铁路的深基坑开挖等类似工程领域提供借鉴。     

戈壁粗粒土填料填筑铁路路基压实评价指标研究

选取兰新铁路第二双线4个具有代表性的路基试验段,进行戈壁粗粒土填筑路基的压实质量评价指标研究。研究表明:粗粒土填料填筑路基的孔隙率偏小,但现有规范规定的孔隙率标准偏大,起不到控制路基密实度的作用,因此提出用填料的细颗粒室内击实试验得到的孔隙率换算整体孔隙率的方法控制粗粒土填筑路基的密实度;K30能较好地反映填料的塑性变形,且对压实质量敏感,比Ev2更适合作为路基压实质量的评价指标;Ev2/Ev1控制路基压实质量的实质是Ev1在起作用;规范不应用统一的Ev2/Ev1标准,而应根据填料的粗颗粒含量制定相应的Ev2/Ev1标准,填料的粗颗粒含量越多,填筑的路基的弹性变形量越小,Ev2/Ev1的规范标准应越大;Ev1的测试深度比K30大,且塑性变形在总变形中的比例也大,因此可以考虑将Ev1设定为路基压实质量的评价指标。     

黄土地区无砟轨道路基变形与稳定性分析

研究目的:探讨解决在黄土地区尤其是湿陷性黄土地区修建无砟轨道客运专线时路基变形的监测、预测沉降、路基稳定性评判问题,为指导黄土地区路基设计、施工和沉降监控提供建议及依据。研究结果:分析得出路基变形的主要因素,提出了复合地基桩一土“综合模量“的概念以及沉降量的计算方法,对路基稳定性进行了判定,解决了黄土路基的工后沉降技术问题。     

高铁盐渍土地区溶陷特性的预测模型及因素敏感性分析

近年来,高速铁路在西北地区建设中遇到大量的盐渍土路基,而盐渍土路基很容易发生溶陷变形,这对高速铁路的平顺性有着极为不利的影响。结合兰新铁路第二双线的盐渍土溶陷病害实例,使用改进的普通固结仪开展单因素溶陷试验,以其试验结果为基础,通过正交设计方法开展多因素交互作用下的盐渍土溶陷试验;采用SPSS软件对试验结果开展逐步回归分析,并根据分析结果中方差大小,消除不显著因素,建立溶陷系数简化预测模型,并对所得预测模型进行验证,确定影响氯盐渍土溶陷预变形的因素敏感性。研究结果表明:影响盐渍土的溶陷系数的敏感性因素由高到低排序依次为压实度,轴向压力,含盐量以及轴向压力与压实度的相互作用,影响所占比例分别为0.463,0.172,0.140,0.092。     

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。     

基于改进型灰色理论模型的山区高速铁路路基沉降变形分析

线下工程工后沉降变形分析评估是高速铁路轨道工程铺设的必要条件和关键工序之一。以重庆至万州铁路为例,在有砟轨道铁路施工过程中,引入改进型灰色预测模型Np GM(1,1)和UQGM(1,1)进行沉降变形分析,相比于传统的预测方法,两种改进型的灰色预测模型在预报的稳定性和相关性上有显著提升。对于考虑到的9个测点,改进型灰色预测模型得到的相关性均大于0.97,明显优于传统模型(相关系数为0.8左右,个别站点超过0.9);改进型模型得到的S(t)/S(∞)均接近或者等于1,显著高于传统模型。结果适用于西南山区高速铁路沉降变形评估预报,可以为类似区域的铁路路基沉降预测提供参考。     

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.     

CFG桩-网复合结构软基加固技术及其实际应用

研究目的:探讨有关CFG桩加固软土地基的设计、施工等方面的问题。研究方法:通过CFG桩-网复合结构加固上海某高速铁路试验段深厚软土地基的工程实例,对该法处理软土地基的设计方法、施工工艺、质量检验方法及注意事项进行了详细的阐述,并对其加固软基机理进行了较为深入的分析和探讨,对两种不同桩长的加固效果、在路堤荷载下的沉降变形规律、土工格栅的应力应变等进行了相关试验和现场测试研究。研究结果:桩长为27 m穿透软土层的CFG桩-网复合结构,填筑施工完成8个月后能满足高速铁路(有碴轨道)对软土路基承载力和工后沉降5 cm的要求,为应用CFG桩加固技术进行深厚软基处理的设计、施工与质量检验等提供了可靠的数据和参考依据,为我国在软土地区修建客运专线积累了宝贵的经验。     

客运专线路基沉降和变形监控

研究目的:探讨和摸索高速铁路路基的沉降观测方法及其可行性。研究结果:采用本观测方法,进行高速铁路的客运专线路基沉降观测,并对观测数据进行数理统计分析和工后沉降进行预测,其准确度较高、可行。     

遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究

研究目的：总结无碴轨道路基施工及其沉降观测的工艺方法和技术参数，验证软土路基桩网加固结构和红层泥岩改良的合理性，为今后制定类似工程施工的技术标准提供参考。 研究方法：按照四区段八流程、采用冲击碾压加速沉降的方法填筑路基，采用K30、Ev2、Evd检测手段检验路基碾压的密实度。采用埋设沉降板和剖面管方法，长期跟踪观测、记录路基沉降变化的数据，并编写程序预测远降变化的规律。 研究结果：桩网加固段和红层泥岩改良段路基的密实度达到了设计的要求。沉降板观测结果：预测总沉降为小于15mm，6个月沉降小于8mm，均满足工后沉降15mm的标准要求：20m不均匀沉降观测结果为7．89mm，小于20mm／20m的标准要求。研究结论：经高填方桩网路基施工技术和红层泥岩配制石灰拌和料回填碾压路基施工技术做的路基，通过了路基评估验收，满足时速200km无碴轨道的要求。