高速鐵路黃土路基沉降分析及控制畢業設計(專業版)

　　

【正文】 h1 軌道結構類型 一般地段工后沉 降量／ mm 過渡段工后沉降 量／ mm 沉降速率 (mm／ a) 250 有砟軌道 100 50 30 300／ 350 有砟軌道 50 30 20 250 ／ 300／ 350 無砟軌道 工后沉降≯ l5mm；長度大于 20m沉降比較均勻路基，工后沉降量≯ 30mm，且 Rsh≥ 。 做好路基沉降觀測 (1)路基沉降觀測的主要目的是確定無 砟 軌道工程的施工時間及工后沉降量，確保工后沉降量滿足要求。 根據設計，對黃 土路基地段按照要求進行加固處理，注意在加固過程中必須嚴格按照設計施工。 客運專線路基工后沉降控制標準的確定，既要考慮列車對路基的要求及線路維修能力，也要考慮前期建設投資與后期養護費用的經濟比較，在保證客運專線列車高速、安全與平穩運行的前提下，應取得經濟上的合理平衡。 工后沉降控制的重要性與特點 (1)工后沉降控制是影響線路不平順性的重要因素 。 ④加強道床及路基的防排水設施，防止路基面的雨水滲人路基。基礎加固后保證地基系數 K30≥ 90MPa／ m、壓實系數 I。通常采用水平分層填筑法自下而上逐層填筑，并在土的含水量控制于最佳范圍同時進行充分壓實。 氣候 氣候條件，如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、年蒸發量、風向和風力等，都影響路基水溫情況。②含水量變化造成土體容重的改變 。根據大量土樣的試驗資料統計結果表明，黃土的濕陷性與飽和度成直線反比關系，見表 ll， 即飽和度愈低，土的濕陷性愈強，土的濕陷性隨著飽和度的增大而降低。黃土中的粘粒、細粉粒和腐殖質膠體，大部分被膠結成集粒或浮在砂粒及粗粉粒的表面，或聚集在大顆粒間的接觸點處。路基變形最明顯、危害最大的問題是路基沉降。目前國內外對黃 土地基的處理主要有 墊層法、強夯法、水泥攪拌樁、孔內深層強夯擠密法、淺層阻水方案和深層散水方案、沖擊壓實技術 、 灰土樁擠密法 等。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 (4)熟悉高速鐵路設計與施工的相關規范，明確各種地基上高速鐵路施工的步驟與關鍵技術及控制指標 。 第 9 周 整理、裝訂 教研 室 主任簽字 時 間 年 月 日 畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明 原創性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。世界范圍內出現了競相修建高速鐵路的熱潮， 國外鐵路發展的方向是重載及高速鐵路，高速鐵路的出現對傳統鐵路的設計，施工和養護維修提出了新的挑戰，在許多方面深化和改變了傳統的設計方法和觀念。 三、預期 達到的 目標 《鐵路 客運專線 路基設計規范》 ； ，熟悉黃 土路基工程 處理 措施； 原理和 方法； ； ； ，進一步鞏固和加強已學專業理論知識，加深理解，做到學以致用。在“重橋隧，輕路基，重土石方數量，輕質量”的傾向下，路基翻漿冒泥、下沉、邊坡坍滑、滑坡等病害經常發生，使新建鐵路交付運營多年 仍不能達到設計速度與質量，經濟效益與社會效益較差。 黃土孔隙率一般在 35％ ～ 60％ 之間，有沿著深度逐漸減小的 趨勢；在地理位置上，自東向西，自南向北，黃土孔隙率有增大的規律。路基施工時，天氣太干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎不足致使路基壓實度不均勻 。其動態變化及潛蝕作用影響到土體中的有效應力分布、土體的結構特征和土體強度從而導致路基的不均勻沉降。所有這些。 首先進行局部地表處理，挖除耕植土后，換填改良土和沖擊碾壓進行加固處理， 再采用樁基和碎灰土墊層處理，同時輔以土工布和土工格柵。根據德國高速鐵路施工經驗，在基床底層和表層施工質量控制標準中增加靜態變形模量、 Ev2控制指標。 路基工后沉降 路基的工后沉降，是指軌道工程鋪設后在路基荷載和列車荷載作用下，路基發生的剩 余沉降，即最終形成的總沉降量與路基竣工鋪軌開始時的沉降量之差。從對工后沉降控制本身目標的實現來說，這更加合理。 工后 沉降的控制步驟 施工前的控制措施 (1) 制定控制標準。 加強路基沉降分析與預測 (1)沉降問題包括填方路堤本身的沉降、黃土地基的壓縮變形以及黃土地基的濕陷變形，各類變形均包括沉降量與沉降過程兩個方面。 雖然地基系數值 30K 是反映路基土強度及變形關系的參數 ，但試驗的荷載 — 沉降曲線是一次加載得出的，其沉降包括了填料的彈性變形和塑性變形。 21 我國鐵路路基填料分類組別 填料 A組 B組 C組 碎石類 級配良好的碎石、含土碎石 級配不好的碎石、含土碎石，細粒含量為15%30％ 的土質碎石 細粒含量大于 30％ 的土質碎石 礫石類 級配良好的粗圓礫、粗角礫 、細圓 礫、細角礫，級配良好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含級配不好的粗圓礫、粗角礫、細圓礫、細角礫，級配不好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含細粒含量大于 15‰30％的土質粗圓礫、土質粗角礫、土質細圓礫、土質細角礫 博文學院 畢業論文 17 土細角礫 土細角礫、細粒含量為 15%30%的土質粗圓礫、土質粗角礫、土質細圓 礫、土質細角礫 砂類土 級配良好礫砂、粗砂、中砂，含土礫砂、含土粗砂、含土中砂 級配良好細砂，級配不好的。客運專線鐵路路基質量檢測參數主要包括地基系數 30K ，動態模量 vdE ，空隙率 n(或壓實系數 K)，變形模量 2VE 四項指標。 由于橋涵為剛性結構物，路基為柔性，橋涵不會發生下沉現象，路基一定會產生工后沉降，因此必須做好橋涵過渡段的填筑。 (2)在選定黃土的物理力學指標時，必須注意其地理環境、地貌單元、微地貌、沉積年代及成因類型等條件影響所產生的差異性，同時掌握這些自然條件與黃土性質之間的規律。在秦沈客運專線修建之 初，有人認為起算點是在整個工程完工后，也有認為應在鋪軌完成后。 ⑦加強防洪措施，對路基兩側的溝渠進行補充匯水面測量和流量計算。選用大噸位石方挖掘、運輸及重型振動壓實機械 (過渡段選用小型振動壓實機械配合 )，并配備級配碎石攤鋪、拌和等特種機械。 博文學院 畢業論文 8 第 3 章 路基沉降的控制 客運專線路基沉降控制的主要目的是控制路基沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維修工作。 水文地質 水文條件指地面徑流、河流洪水位、常水位及其排泄條件、有無積水和積水期的長短以及河岸的沖刷和淤積情況等。 地下水的影響 在地下水的交替作用下 ,路基土體內含水量反復變化 ,土體容重在一定范圍內波動 ,更 為重要的是由毛細管張力引起的負孔隙水壓力可以達到相當的數值 ,再加上水的軟化、潤滑效應 ,可以使土體產生沉降變形。但它仍然遇到了建立不同濕密狀念土在受到外力作用 過程中損傷變量正確表述的困難．顯然，如果能夠找到一 個能合理反映土的結構性及其隨水與力的作用而變化的土結構性參數，無疑會使問題的解決更加直觀、更加靈活，會使土力學的參數體 系更加完善．文獻中關于綜合結構勢這一新指標的提出及對其合理性、靈敏性、穩定性與普遍性的檢驗的相關研究表明： (1)黃土的結構可視為一個由單粒、集粒或凝塊等骨架單元共同形成的空間結構體系．它的單元形態 (單粒的礦物碎屑與集粒或凝塊 )確定了力的傳遞性能和土的變形性質，它的連接方式 (點接觸、面接觸 )確定了土的結構強度，它的排列方式 (大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙 )確定了土的穩定性．單粒點接觸、架空孔隙占優勢的結構，濕陷性大；集粒或凝塊，面接觸、粒間孔隙占優勢的結構，濕陷性小． (2)黃土結構性的研究，應 既注意揭示土顆粒排列的幾何特征 (以孔隙分布特征最為敏感 )，又注意揭示土顆粒聯結 (物理的和化學的， 而以化學的為最敏感 )的力學特征，同時將結構與組成 相結合，探討黃土的非均質性，各向異性． (3)從黃土力學的觀點來看，結構性研究的根本目的在于揭示結構性對土力學行為的影響及內在聯系，因此，將土的微觀結構與宏觀力學行為相結合是一條正確的研究途徑． (4)黃土的結構性問題在其結構聯結沒有遭到破壞以前表現為它維持結構可穩性的能力，它和顆粒聯結的特性與穩定性有關；在結構聯結遭到破壞以后 表現為結構可變性的能力，它和顆粒的排 列 特性與均勻性有關． 第 2章 路基沉降 的原因及影響 路基沉降 路基裸露在自然界中，整個路基經常受到自重、列車荷載和各種自然因素的作用。 一般將黃土的孔隙分為以下三類：①大孔隙，直徑約 ～ ，肉眼就可辯識；②細孔隙，是架空結構中大顆粒的粒間 孔隙，肉眼看不見，可在放大鏡下觀察到：③毛細孔隙 ，由大顆粒與附在其表面上的小顆粒所形成的粒間孔隙，肉眼更看 不見。隨著我國既有線大面積提速改造及快速鐵路、高速鐵路的修建， 如何解決 路基沉降這個 屢屢出現的問題就被提上日程。 從沉降監測的目的、監測內容及要求出發，進一步介紹介紹沉降監測的基本要求、技術要求、監測設備的選擇、觀測元件的埋設說明、沉降觀測的步驟和頻率、觀測資料的應用等。客運專線列車運行速度快，技術標準高，對路基的要求嚴格，控制路基變形已成為高速鐵路路基的最大特點。路基 沉降機理及其危害分析，熟悉各種控制沉降的施工方法與技術措施； 第 58周 控制沉降施工方法與技術措施經濟技術比較，沉降監測方案設計。 (6)熟悉客運專線路基設計的特殊要求，了解黃土路基工后沉降的控制方法。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 依據 客運 專線 鐵路路基設計規范，滿足等級標準要求的 黃土路基上鐵路客運專線路堤 設計的主要內容包括以下幾個方面： 1 路基沉降的原因及路基對強度、填料的要求 路基沉降的原因包括路基填土、路堤填料的不當、地下水的影響等；客運專線無碴軌道路基的填料要求；客運專線無碴軌道路基沉降的控制理念 ； 客運專線無碴軌道路基沉降的控制要求 。 路基沉降包括路基施工沉降和工后沉降，工后沉降尤其發生幾率大、危害嚴重。常見的膠結物質有聚集在連接點處的粘粒，易溶鹽及沉積在該處的 CaCO MgCO3等。 表 12 黃土變形模量與含水量和孔隙比的關系 土類 含水量（ %） 孔隙率（ %） 變形模量 （ Mpa） 黃土 10～ 17 47～ 48 ～ 6～ 8 46～ 48 ～ 8～ 14 47～ 49 ～ 黃土狀粉質粘土 12～ 18 43～ 45 ～ 22～ 25 45～ 48 ～ 25～ 30 40～ 45 ～ 黃土的結構性問題 結構性應該是描述土物理本質中比粒度、密度、濕度 重要的一個側面。④土體飽和度改變，引起負孔隙水壓力改變。氣候還受地形的影響，例如山頂與山腳、山南與山北，就有所不同。相反，如果填筑方法不正確，壓實不充分。推土機粗平，平地機精平， YZ18～ 20型振動壓路機壓實；填料的最佳含水量、碾壓遍數、碾壓速度及鋪設寬度等按現場填筑試驗段確定的施工參數進行 ，根據壓實黃土的濕陷性隨含水量的減小而增加，隨干容重的增大而減小的試驗分析特性，施工中填料含水量偏差控制在最佳含水量的 1％ ～ 3％ 之間，填料的干密度大于／ m 以消除濕陷性；每填高 YCT25型沖擊式壓路機碾壓一次， 碾壓遍數根據現場試驗確定。曲線雙線之間鋪筑瀝青防水層，隔一定距離設置集水井， 縱向設置縱向排水管匯集，通過橫向排水管排至兩側排 水溝。以軌道連續高低不平順波長 40m、幅值 5mm為例，時速 300km時，將產生頻率 2Hz、半幅有效值 ，超過 5小時，人體血壓、脈搏等生理現象會不正常，對駕駛人員的工作能力也有影響；對于普速的列車則可以忽略。加強技術培訓，大力培訓沉 降觀測人員、整理分析人員、計算預測人員，從控制方案、預測分析、觀測操作上采取主動預控措施。 博文學院 畢業論文 13 (3)做好路基綜合排水 。 博文學院 畢業論文 14 (3)沉降觀測以二等幾何水準測量高程，觀測精度不低于 1mm。 由于地域不同，路基填料也千差萬別，這就要求在勘測設計階段和施工前對土源進行詳細判別。我國擬建的客運專線無 砟 軌道在汲取國外沉降控制經驗的基礎上，圍繞線路運營、結構允許變形，從路基竣工后扣件可調整的總沉降量， 20m結構長度范圍內的不均勻沉降 、路基與橋涵之間差異沉降形成的錯臺，以及軌道結構單元之間形成的折角等多方面對路基變形都作出了嚴格規定，如表 2表 24。 (3)沉降分析、預測采用半經驗半理論模式，根據實測資料不斷調整計算