水井抽水引起地基沉降影响范围探讨

研究目的:地下水开采是引发地面沉降的的主要原因,且集中抽水引起的不均匀沉降会对高速铁路工程造成严重危害。因此,研究水井抽水引起地基变形过程,合理估算地基沉降范围,用以指导地面沉降区内的高速铁路选线及采取可靠的防治措施。研究结论:(1)基于离心模型试验结果,采用数值模拟方法模拟分析了不同深度条件下水井抽水引起地基沉降的规律和影响范围,模拟结果表明靠近抽水位置区域的地基变形大于远离水抽水位置区域,排水引起的地基沉降量与其不均匀程度随着排水次数和沉降的增大有逐渐减小的趋势;(2)不同深度抽水时引起地面沉降过程及影响范围有所不同,浅层抽水时不均匀沉降较为严重,影响范围较小,深层抽水时地基沉降较平缓,但影响范围较大;(3)承压水单井稳定流抽水引起的地基变形影响范围与含水层渗透系数负相关,与开采量正相关,若控制地下水开采量,其变形影响范围是可以控制的,一般不会超过1 000 m;(4)当高速铁路经过地面沉降易发区时,需采取绕避集中抽水区域、封井、禁采、限采及控制地下水开采量等多重措施;(5)该研究成果可指导高速铁路选线和铁路沿线地面沉降防治等领域。     

华北平原地面沉降对高速铁路的影响及其对策

研究目的：研究掌握中国华北平原区域地面沉降特征及其对高速铁路工程的影响，提出针对性的防治对策与工程措施，供高速铁路勘测、设计及施工参考。 研究方法：本文结合某高速铁路北京至济南段沿线地面沉降情况，采用统计分析方法对铁路沿线各段落的地面沉降的幅度、速率及线路坡度的改变进行了计算和预测，并参考有关规范标准计算分析了不均匀沉降对高速铁路桥梁、路基及轨道平顺性的影响。 研究结果：研究确定了华北平原地面沉降区内的地表变形特征及其对高速铁路的影响方式、影响程度，并提出了针对性的防治措施和对策。 研究结论：区域性地面沉降会改变线路坡度，同时对桥梁、路基及轨道平顺性会产生一定影响，而局部的不均匀沉降对高速铁路工程的影响相对较大，可通过控制地下水开采、合理选线、采取合理的线路坡度及适宜的工程结构措施加以防治。     

某水源地地下水开采引发地面沉降对济青高铁的影响分析

以某水源地为研究对象并建立模型,采用Visual Modflow软件对地下水位进行数值模拟,分析浅层地下水开采引起地面沉降的特点及对拟建铁路的影响,提出针对性的防治对策及工程措施,供高速铁路勘测、设计及施工参考。     

地面沉降对高速铁路桥梁工程的影响及对策

研究目的:研究地面沉降在不同区域及不同发展阶段对不同结构类型桥梁的影响,提出适宜的防治对策与工程措施,供高速铁路勘测、设计及施工参考.研究结论:在抽水井附近及地面沉降的中心区域,不均匀沉降较为严重,对桥梁结构变形影响较大;在地面沉降的扩展区域内,地面沉降引起地层和桥体变形主要是竖向变形,虽然下沉量相对较大,但对桥梁结构变形的影响却不大;在地面沉降区内,表现为平缓的下沉,对高速铁路桥梁工程影响不大,但局部地段出现差异沉降较大的地段.因此在铁路工程建设中应合理选址,优化桥梁布置及结构形式,优先采用简支结构,并采取适宜的工程措施来增强铁路工程本身对地面沉降的适应性.     

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。     

灌溉井抽水对邻近高速铁路桥梁的影响流固耦合分析

高速铁路沿线附近存在大量农用抽水井,对地下水的随意开采导致部分线路基础的不均匀沉降,严重威胁列车安全。本文应用PLAXIS 3D软件对高速铁路沿线一抽水井降水导致的桥梁基础沉降进行数值仿真分析。计算结果表明:抽水后场地沉降及孔隙水压力均呈漏斗状分布;抽水结束后土体最终沉降趋于稳定;桥梁桩基下半段以及桩底的正应力有所增加。本文算例中,抽水井引起的桥墩最大沉降量为2.258 mm,桥墩最大差异沉降量为0.173 mm,没有超出Q/CR 9230—2016《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》的规定。     

Processing Modflow模型在预测地面沉降中的应用

研究目的:针对开采地下水引起的区域地面沉降对线性工程的影响问题,以京津城际铁路为例,采用地下水三维渗流与地面沉降耦合模型计算软件—Processing Modflow,选择沿线地面沉降较严重区段,建立区域地下水流场与地面沉降的耦合模型,运用参数修正后的模型,进行地面沉降预测。研究结论:利用实测地面沉降值对模型进行验证,沉降中心位置及沉降量的模拟结果与实测结果基本吻合;设计不同的地下水开采方案,利用模型预测地面沉降,结果表明:合理压采地下水可以降低地面沉降量及沉降坡度,减缓地面沉降的不均匀性。     

苏锡常及上海地区区域沉降对京沪高速铁路的影响及防治对策

研究目的:苏锡常地区及上海地区区域沉降和地基土特别是深厚软土、松软土区轨下基础工后沉降问题,是影响《时速300～350 km客运专线铁路设计暂行规定》高标准工后沉降量控制的主要问题。本文就京沪高速铁路苏锡常及上海地区区域地面沉降的机理及其影响进行研究和分析,并提出相关对策。研究结果:通过对苏锡常及上海地区区域地面沉降的机理及其影响的研究和分析,提出通过合理控制地下水的开采,建立地面沉降监测网络,针对区域沉降对不同的工程类型的影响,优化施工设计采用不同的工程措施综合处理等对策,以满足高标准工后沉降量的控制,达到京沪高速铁路安全、舒适、平稳性的高标准要求。     

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。     

考虑变形时间效应的地基压缩层厚度试验验证

对高速铁路长期服役性能有影响的路基工后沉降主要来源于地基中具有显著时间效应变形的土层。通过离心模型试验,研究了重塑中低压缩性粉质黏土地基在路堤荷载作用下的变形时间效应;分析了地基在浅层同一加固深度、下部土层压实度改变的情况下,地基塑性变形时间效应随路堤高度的变化规律。结果表明:低矮路堤荷载作用下地基变形具有显著时间效应的土体主要分布在浅层,即使下部土层压实度改变仍不会对地基变形状态产生影响;路堤高度增加会引起地基变形具有显著时间效应的土层加厚,并超过预设的浅层加固厚度,导致下部土层的变形状态由微弱转变为显著;验证了采用时间效应法确定地基压缩层厚度的合理性。     

客运专线路基工程中管桩应用机理研究

研究目的:管桩已广泛应用于客运专线和高速铁路建设工程中,为深入探讨管桩的承载性能和路基实测沉降特性,并研究管桩的抗剪性能及在路基整体稳定中的作用,结合京津城际客运专线的设计、施工和沉降监测,系统地研究管桩在路基工程中的应用机理.研究结论:管桩具有高强、工期快、质量易于控制等优点,可满足客运专线建设标准高的要求,总沉降量和不同阶段的沉降速率明显优于其它加固方式;在水平力作用下土质地基中管桩是受弯破坏形态,按抗剪强度验算路基整体稳定性导致安全系数估值偏高;管桩承载有桩筏结构、桩板结构和桩网结构等方式,建议加强施工质世控制、提高桩间土强度、改善桩顶的连接方式并开展桩梁结构的研究.     

雅万高铁沿线地面沉降分析及主要防治对策

雅万高铁穿越雅加达及万隆两大地面沉降区,开展地面沉降现状调查及预测评价,及时采取应对措施,对指导铁路工程设计、施工及运营维护具有十分重要的意义。利用雅加达及万隆当地水文地质、工程地质和环境地质等调查研究资料,结合工程勘察及英萨监测数据,对高铁沿线地面沉降现状及影响因素进行概要分析,并采用水土耦合模型结合反分析方法,对主要路段的地面沉降趋势进行预测,分析不同时期内的沉降变化及其对线路坡度的影响。进而提出沉降路段设立禁采区、限采区和控采区方案,以及采用有砟轨道、简支结构桥梁及可调高支座、加宽路基和预留高程等工程措施,可为雅万高铁地面沉降防治提供依据。     

铁路建设项目工程物资管理有关问题的探讨

研究目的:针对当前铁路建设项目甲供、甲控等主要物资设备在招标采购、价差调整等环节的管理或组织方式,从工程成本的角度进行分析,指出存在的现实问题及对策。研究结论:工程物资分类管理与招标采购,有利于形成竞争,降低成本,但目前存在的物资类别界定不到位以及现行成本结算体系造成的部分类别材料成本风险高企引发的连带问题,应进一步加强研究和解决,以促进我国铁路高质量健康持续发展。     

岩溶地区某浅埋箱型隧道沉降成因及控制

研究目的:岩溶地区侧方基坑桩基施工及土方开挖过程中,浅埋明挖箱型地铁隧道结构出现突发沉降,尤其是变形缝部位沉降显著,本文通过箱型地铁隧道沿线及变形缝两侧的位移监测数据,分析隧道结构突发沉降产生的原因,并研究了浅层回灌水、深层回灌水和注浆加固等沉降控制措施的效果。研究结论:(1)支护桩施工诱发浅埋箱型隧道最大累计沉降为3. 3 mm,应重视其在岩溶地区的施工影响;(2)嵌岩工程桩施工揭露溶洞,承压岩溶水突涌桩孔,是侧方浅埋箱型地铁隧道结构突发沉降的主要原因;(3)浅层回灌水可短时间内使地层补水,抬升隧道,抑制隧道急剧沉降;长期实施深层回灌、桩基泥浆护壁施工,可维持地下水位,控制侧方隧道沉降,但存在深层回灌水可能通过岩溶裂隙或通道进入溶洞,降低回灌水补充效率的问题;(4)"双排桩+对拉钢绞线+对称开挖"有效控制隧道的最大水平位移为3. 0 mm;(5)箱型地铁隧道周围进行垂直和斜向钻孔注浆可起到加固和止水的效果,考虑到变形缝的敏感性,应实时控制注浆压力;(6)该研究成果可供类似岩溶地区浅埋箱型地铁隧道侧方基坑工程参考。     

真空联合堆载预压处理高速铁路软土地基效果检验

研究目的:在软土地基上修建高速铁路时,由于高速铁路的工后沉降要求严格,不进行软土地基处理往往不能满足高速铁路工后沉降的控制要求.软土地基处理的方法较多,不同处理方法的适用范围、处理费用、处理效果、工期是不同的.如何经济合理地进行高速铁路软土地基处理,是高速铁路建设中面临的重大课题,通过本研究,拟找到一种适合高速铁路软土地基处理的方法.研究结论:采用真空联合堆载预压处理高速铁路软土地基具有经济性好、工期较短、充分利用路堤荷载等优点,适合在铁路软土地基处理中推广应用.采用该方法处理后,土体的物理力学指标得到了明显的改善,加固效果明显.应注意真空联合堆载预压对周围土体的影响,防止因侧向位移而开裂以及产生附加的不均匀沉降.由于真空预压工艺较复杂,选择合理的设计和施工参数是至关重要的.     

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.     

黄土区高铁柱锤冲扩桩地基沉降控制效果研究

研究目的: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柱锤冲扩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研究,以便为湿陷性黄土区高速铁路建设提供技术储备。研究结论:柱锤冲扩桩处理深度可达20～30 m。本试验场地采用22 m柱锤冲扩桩处理,研究表明,路基填筑完成无需堆载预压,其剩余沉降量便可满足铺设无砟轨道对路基工后沉降的控制要求,处理后地基加固层内的黄土湿陷性已完全消除。因此,在大厚度湿陷性黄土场地,采用柱锤冲扩桩处理是一种合理、有效的沉降控制方法。