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.
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.
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
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
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
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.
[ 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.
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
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.
第 23 卷第 4 期
龚 寅等 高速铁路 路基工后沉降预估与控制
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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)
[ 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.
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.
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
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) .
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
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.
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.
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
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
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.
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)