高速铁路路基结构设计方法现状与发展趋势

基于既有文献的研读与分析,结合国内外高速铁路路基工程研究成果与实践,归纳了中国、日本、法国、德国和美国等国家高速铁路路基基床结构形式及设计方法。国外各国高速铁路路基基床普遍采用层状的强化结构,基床表层采用统一的双层或多层结构,而中国采用单一结构;国外各国依据各自的理解和习惯采用不同的检验参数评价填料的压实状态,中国采用压实系数、地基系数和动态变形模量进行评价;国外各国高速铁路路基基床结构设计主要采用路基顶面变形量控制方法、路基底面变形模量控制方法、基床表层下部填土强度控制方法等,中国采用路基面动变形和基床底层动应变控制的设计方法。但目前的设计方法均未考虑列车循环振动荷载引起的路基累积变形效应。在国内外路基土累积变形预测方法研究现状的基础上,建立基于全过程动力学分析、满足路基功能要求的路基结构设计新方法,将成为高速铁路路基结构设计的发展趋势。     

软土地基高速公路路基拓宽改建全过程变形特性数值模拟

为研究软土地基高速公路路基拓宽改建全过程的变形特性,基于有限元数值模拟,对比分析一次性新建而成的窄路基、宽路基及拓宽改建而成的宽路基地基表面沉降、路基表面沉降及地基侧向变形等演变规律。研究结果表明:拓宽改建而成的路基较一次性新建而成的路基沉降演变过程复杂,沉降曲线形态由W型-U型-W型转变;老路基坡脚处地基侧向位移先向老路基一侧移动,再向新路基一侧移动而后又向内回缩。拓宽时应重视新老路基之间的相互作用;拓宽路基除应控制工后沉降外,同时应注意适当控制新路基施工期老路基的沉降及差异沉降。所获结论有助于工程实际沉降控制指标体系的合理确定、软基处治对策的科学选择。     

旋喷桩在软土路基加固中的运用

通过对叶信高速公路五标段粉喷桩加固软土路基的施工实践,总结粉喷桩应用于粘性土路基的施工要点,质量控制手段,质量检测方法。粉喷桩处理后的软基,具有路基沉降量少、快速、经济的优点。     

集通铁路既有线路基、基床病害整治措施

通过分析集通铁路既有线路路基、基床下沉,基床板结,路基冻涨等路基、基床病害类型和产生机理,提出基床下沉外挤、路基边坡溜坍、路基与基床板结、路基冻涨等路基病害整治措施;提出强化基床表面、改良基床土性质、设置封闭层和疏导地下水等基床病害防范措施,实际应用效果良好。     

高速铁路路基基床混凝土施工工艺及质量控制措施

高速铁路路基基床混凝土是控制铁路路基不均匀沉降的关键技术。结合北京至沈阳铁路客运专线京冀段站前工程路基基床混凝土施工情况,针对施工中出现钢筋保护层厚度过大、模板加固不牢固、预埋件安装位置不准确、混凝土浇筑振捣不密实等几方面问题,不断进行现场实践,优化各工序施工工艺及工装设备,总结出基床混凝土施工质量控制要点,取得了较快的施工进度和良好的经济效益和社会效益,对于后续类似工程的施工具有一定的借鉴和指导意义。     

秦沈客运专线路基评估技术

秦沈客运专线要求线路具有高平顺性和稳定性,作为轨下基础路基质量成为线路质量的主要控制因素。秦沈铁路客运专线的评估内容有,通过运梁、架梁过程中路基变形的动态观测对路基安全性做出评估,以及铺轨前通过路基各项控制指标的检测分析对路基整体质量做出评估。     

基于客运专线路基动静强度的全风化花岗岩路用性能

为了扩大客运专线路基基床底层及以下部分路基本体填料的使用范围,基于客运专线路基动静强度要求,对全风化花岗岩及水泥改良土进行了静强度、动三轴试验,分析其静强度特性,以及在列车重复荷载作用下的动力特性,研究其临界动应力、累积塑性变形等变化规律及影响因素,论证其水泥改良土作为客运专线路基基床底层及以下部分路基本体填料的可行性和适用范围,确定化学改良土的强度指标控制标准.     

时速350 km高速铁路有砟轨道路基基床结构设计研究

为完善高速铁路时速350 km有砟轨道路基基床结构设计方法,从列车轴载作用模式、路基面动力影响系数、路基动应力及动变形计算方法等方面着手,分析现行设计方法的不合理之处,并针对性的建立基于填料变形状态控制的基床结构设计方法,主要结论为:(1)参考高铁实车测试数据,建立考虑动车组转向架车轴动力叠加效应的高速铁路有砟轨道路基...     

轴重40 t重载铁路路基基床结构设计技术探讨

针对大轴重货运车辆轴距小的技术特点,分析重载铁路路基承受列车荷载的空间分布规律;基于列车荷载引起路基累积变形效应区沿深度的变化机制,讨论主要承受列车荷载的基床结构与路基填料之间的相互影响关系;根据工程设计的强度、变形、长期稳定性控制要求,探讨40 t超大轴重下基床结构的设计方法。研究表明:提出的“4Z1800/2400”四轴标准轴型荷载模式能较好反映超大轴重列车荷载的路基应力叠加效应;建立的路基累积变形效应不超过基床厚度的设计方法,综合考虑了荷载与填料多因素的影响,是对单因素应力比值法的完善。以累积变形处于缓慢收敛状态的长期稳定性为主控因素,提出轴重40 t重载铁路路基基床层状结构设计指标建议:基床厚度3.5 m,对应基床以下路基K30不低于110 MPa/m;基床表层采用级配碎石强化,厚度0.7 m,要求基床底层K30大于等于130 MPa/m。     

客运专线路基地段铺设无碴轨道有关问题的探讨

与传统有碴轨道相比,客运专线路基地段铺设无碴轨道后,对路基工程的沉降变形控制、基床结构、过渡段设置及铺设前的综合评估有明显的差别。本文在调研分析国内外资料的基础上,针对路基地段铺设无碴轨道的关键技术问题,包括沉降变形控制中工后(残余)沉降的概念、标准、组成及控制方法,路基基床承受的动应力水平及传递规律,不同工程类型衔接处过渡段的设置形式、长度及设置方法;无碴轨道铺设前的沉降观测分析方法及评判标准进行了系统的分析和探讨,并参照客运专线工程设计国际咨询成果资料,结合我国多条客运专线前期工作的不断深入,提出了指导客运专线路基地段无碴轨道设计与施工的建议。     

膨胀土软基地段填土路堤的施工技术

介绍河南冲积平原区软基膨胀土地段的加固地基及路基施工、质量控制、路堤稳定方法。     

客运专线土工格室复合基床的模型试验

本文介绍了适用于高速和客运专线的土工格室复合基床结构的4组足尺动态模型,试验结果表明,土工格室可均化基床、路基的动静应力分布,明显降低基床和路基的弹性和永久变形,减少运行维修养护工作量,且格室越高效果越好.300mm厚的土工格室复合基床表层基本能够满足客运专线对基床刚度和变形控制要求.     

秦沈客运专线东部软土路基的结构特点及施工技术

本文以秦沈客运专线 A14标为例介绍了东部软土路基的结构特点及施工体会 ,对软基处理、基床表层的填筑、过渡段的施工等关键工序的施工工艺进行了总结 ,尤其对沉降观测的特点及对软土路基施工控制的作用进行了详细的探讨。     

重载铁路路基基床结构设计研究

研究目的:目前我国重载铁路路基厚度的设计依据现行高速铁路路基设计规范,但重载列车与高速列车作用下路基的工作机理存在较大差异。为此,本文根据弹性理论建立轨道-路基三维有限元模型,分析不同荷载水平和基床结构形式下路基动应力分布和衰减规律,提出用动强度控制设计方法确定不同轴重下重载铁路路基基床厚度。研究结论:(1)重载铁路荷载条件下,由于需要考虑轮轴的叠加效应,路基动应力衰减速率明显减小;(2)依据现行重载铁路设计方法得到的路基设计厚度处的动应力与自重应力之比为0.3~0.5,不满足设计要求;(3)采用动强度设计原则,25 t轴重下的基床整体厚度为2.1~2.3 m,30 t轴重下的基床整体厚度为2.8~2.9 m,35 t轴重下的基床整体厚度为3.2~3.3 m;(4)该结论可为重载铁路路基基床结构设计提供参考。     

改良膨胀土新线路基施工质量控制技术

膨胀土遇水膨胀、脱水干缩不能直接填筑路基,因此必须进行改良。改良膨胀土路基施工质量控制主要包括全线取土场土质调查与膨胀土物理性质试验、改良机理分析和方案选择、改良效果比较及参数确定。改良土拌和是使膨胀土与石灰产生理化反应,降低或消除膨胀性,增强水稳性和耐久性。改良膨胀土路基填筑质量控制包括基底处理、基床以下路堤与基床底层填筑、砂填层和复合土工膜铺设、基床表层级配碎石填筑、路桥(涵)过渡段路基填筑等环节。在用改良膨胀土填筑路基过程中,应对填料的液限、塑限、击实、无侧限抗压强度、无荷膨胀率、50kPa荷载下有荷膨胀率、胀缩总率、浸水72h崩解等进行复查试验。     

强风、大温差戈壁土风沙路基填料施工技术研究

在重复的列车荷载作用下,路基要产生不可恢复的累计下沉,最终影响轨道结构的平顺性,所以承载特性和变形问题便成为高速铁路路基设计与施工的控制因素,对路基填料以及压实质量也有了更高的标准,研究满足强风、大温差戈壁土风沙地区高速铁路路基技术参数要求的路基填筑施工工艺标准,包括填料的选择、控制、压实工艺及质量检验方法等,提出有关指导建议。     

高速铁路路基基床结构分析及设计方法

基于实测资料,分析路基动荷载、动应力和动变形的特点。按照分担比,将列车荷载分配到轨枕上,再利用Boussinesq弹性理论公式和Odemark的模量与层厚当量假定进行设计计算。当计算选取的介质模量值考虑应变水平影响时,计算与实测结果有较好的一致性,从而建立一种路基基床的分析计算模式。结合临界体积效应应变的概念,以控制重复荷载作用下路基不发生累积变形和累积孔压等累积效应为目的,提出路基基床结构的应变控制设计方法。     

现代有轨电车无砟轨道的路基设计探讨

现代有轨电车无砟轨道路基与传统的有砟轨道路基、客运专线无砟轨道路基相比,有一定的差别。结合工程设计经验,从路基面、基床厚度及填料要求、沉降要求、排水方面对现代有轨电车路基设计进行分析与论述,对无砟轨道路基结构进行计算分析,量化基床厚度、基床表层厚度、基床底层厚等技术指标,可为其他新建有轨电车工程设计提供参考。     

重载铁路路基基床结构强度控制设计方法研究

针对重载铁路路基基床结构建立了一套以动强度长期稳定性为准则的强度控制设计方法,该方法的主要设计步骤为:基于荷载分担Gauss函数法确定各轨枕承担的动轮载力;根据层状体系传递矩阵法计算最不利位置处轨枕下方的应力分布;以动强度长期稳定性为控制准则,确定基床厚度及基床表层厚度。进一步,采用建立的强度控制设计方法,对不同轴重下的重载铁路路基基床结构进行设计,结果表明:建议轴重25 t,基床表层厚度0.6 m,基床底层厚度1.9 m,基床厚度2.5 m;建议轴重30 t,基床表层厚度0.6 m或0.7 m,基床底层厚度2.4 m或2.3 m,基床厚度3.0 m。     

不同基床底层细颗粒含量的高速铁路路基水分运移规律及水囊控制

通过数值方法建立了高速铁路路基渗流模型,其由上部结构和基床表层、基床底层、地基组成。在左线底座与基床表层交界处设置两条裂缝模拟降雨入渗边界,对模型施加2013年杭州市降雨数据进行3 a计算,分析了基床底层不同细颗粒含量对路基内部水分运移的影响。研究表明,3 a计算时间后,各工况路基内部均出现水囊,且随着细颗粒含量增大,水囊面积增大。湿润锋击穿基床表层和基床底层交界面的时间、到达基床底部的时间均随细颗粒含量的增大而增大。最后,在基床表层和基床底层之间增设一层渗透系数较低的GCL复合垫层,并结合在基床表层和基床底层之间设置毛细屏障的现场试验,探讨了水囊控制方法。