高速鐵路黃土路基沉降分析及控制畢業設計-資料下載頁

【導讀】高速鐵路對路基施工后沉降的要求以及依據；黃土路基沉降的基本規律及影響因素分析；制定設計進度計劃，嚴格執行，按期獨立完成設計任務。設計方法步驟可參考設計指導書，對于設計疑難問題，首先應獨立思考與查閱有關資料，確實不能解決時，可向指導教師提出答疑。了解高速鐵路嚴格控制路基沉降的原因和目的。用所學知識、參考資料分析實際工程問題。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。能夠結合施工方案進行路基穩定性計算和沉降計算。[2]龔曉南．復合地基設計和施工指南[M]．北京：人民交通出版社，2020.指導下進行的研究工作及取得的成果。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發表或公布過的研究成果，了明確的說明并表示了謝意。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。聲明的法律后果由本人承擔。目前，京滬、武廣、石太、鄭西、京石等鐵路客運專線已相繼開工。工后沉降的措施。

　　

【正文】 ，但如果起算點推后，一方面控制的標準應相應改變，而且如果在鋪軌后再確認不滿足工后沉降，則有關補救措施就難以實施 其次，有一個終止時間點的問題。由于每項工程都有壽命期，比如說高速鐵路的壽命期為 100年，免維修期更短。盡管為保證工后沉降控制的實現，宜取更嚴 格的標準，但是提高標準涉及成本大小乃至目標的實現性，故考慮該問題具有實際意義。 工后沉降控制的時間性還表現在：不僅要求能夠最終滿足工后沉降控制的要求，還應該盡快滿足。這一點的重要性就表現在對工期的影響上；反過來，合理的工期對工后沉降控制目標的實現也是至關重要的。 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。 控制工后沉降的主要途徑 目前工后控制沉降的 主要應對措施有： ① 加強基地處理 ② 加強填筑過程控制 ③ 預留沉降量 ④ 補砟抬道 ； 同時還應加強施工前的預防，具體措施有： 加強技術培訓及 明確控制標準 (1)由于承包商對工后沉降控制缺乏經驗，可聘請專家現場指導。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。 (2)制定路基工后沉降控制標準。工后沉降及沉降差控制標準一般采用四項指標：工后沉降、不均勻沉降、錯臺、折角。 200km／ h無 砟 軌道線路工后沉降控制標準采用渝遂線試驗段控制標準，見表 3－ 1。 表 3－ 1 工后沉降及沉降差控制標準表 工后沉降 不均勻沉降 差異沉降錯臺 折角 博文學院 畢業論文 12 ≤30mm ≤20mm/20m ≤5mm ≤1/1000 重視黃土地質核查 (1)加強黃土地質核查， 使采取的技術措施達到沉降預測與實際相符。 (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。 (3)黃土分布評價、濕陷性評價、現場浸水試驗以及微觀電鏡分析是了解黃土的重要手段。 工后 沉降的控制步驟 施工前的控制措施 (1) 制定控制標準。 制定控制標準是進行工后沉降控制的基礎，在施工前應根據設計規范要求的沉降值以及具體可能采用的施工工藝制定好沉降控制標準。 (2)加強地質普查。 在施工前根據設計文件，除對設計進行加固外 (粉噴、碎石、 CFG、壓填片石、換填普通土等 )軟土地段地質情況進行核查外，還應對其它地段進行地質調查，并要求所有路基基底均應進行貫入試驗 ，當試驗值不能滿足基底要求時 ，應及時與設計部門聯系，采取相應的基底加固措施 ，以確保路基基底承載力滿足設計要 求。 施工過程中的控制措施 (1) 制定施工工藝標準 。 根據工后沉降的設計及規范要求，結合施工單位的施工機械、填料、施工方法等，首先進行試驗段的填筑，尤其是地基處理、過渡段施工等應進行試驗，根據試驗參數，制定合理的確保填筑質量的施工工藝標準 ，在路基填筑施工過程中必須嚴格按照制定的工藝標準實施。 (2)加強路基基底處理 。 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。加固范圍必須滿足設計要求，路基基底加固完成后，必須找有資質的部門進行檢驗檢驗基底承 載力滿足設計要求后方準進行路堤填筑工。 博文學院 畢業論文 13 (3)做好路基綜合排水 。 路基施工期間及完成后應立即做好綜合排水系統，確保施工期間以及運營期間路基排水系統順暢，路基不滲不沖。 (4)確保路基邊坡穩定，控制邊坡填筑質量 。 在路基填筑過程中，邊坡也是一個軟弱點，為確保邊坡質量，在施工過程中采取超寬填筑 (一般超寬 50cm)、邊坡夯拍，路基填高達到一定高度的，路基邊坡鋪設土工隔柵進行 加 固，路基大于 ，應全部采用骨架護坡進行防護 ， 并全部進行綠化，以確保邊坡穩定，避免邊坡填筑 不 實造成自然下沉、沖刷滑坡等現象。 (5) 做好橋涵、堤塹過渡段的處理 。 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。橋涵過渡段一般采取級配碎石進行填筑，在填筑過程中必須與路基同步施工 ，并嚴格按照規范要求進行填筑， 做到強度、 剛度變化的平穩過渡。 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。地基壓縮變形和濕陷變形有較成熟的計算方法 (主固結沉降采用分層總和法 )對路堤本身 沉降變形現行公路、鐵路規范均沒有規定可參照水利土壩設計規范采用分層總和法計算。 (2)工后沉降量的延續時間考慮在實測曲線擬合的基礎上外延預估 ，與計算值對比分 析。實測曲線的擬合常用三點法和雙曲線法。為了分析沉降過程，按維固結理論計算得到瞬時加載的沉降 — 時間曲線，按加載過程采用實際填筑高度 — 時間關系進行修正，由修正后的曲線預估工后沉降及其完成所需的時間。 (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參數、模型，使預測與實測盡量吻合，確保實際工后沉降滿足要求。 (4)積極開展地 質核查、沉降預測等專題研究，以科研成果指導沉降分析、預測。 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。 (2)地基沉降觀測采用在地基表面埋設沉降板加接桿測試，路基沉降采用在路基表面埋設沉降板、觀測樁測試 ，路堤和地基深層沉降采用鉆孔埋設沉降磁環分層測試。 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。采用精密水準儀、銦化水準尺。觀測做到四個固定：固定觀測人員；固定儀器及水準尺；固定后視尺讀數；固定測站 及轉點。 (4)每次觀測完畢，及時繪制沉降點的時間 — 填土高度 — 沉降量的關系曲線。 客運專線無 砟 軌道路基填筑的壓實標準 鐵路路基壓實質量是保持線路穩定與平順，保證列車能高速、安全運行的重要條件，而控制和檢測壓實質量的標準、方法和設備，則是保證壓實質量的重要措施。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。空隙率 n是土體中空隙體積與土的三相體積的比值，而壓實系數 K是指工地碾壓時達到的干容重與相應的擊實試驗得到的最大干容重之比，即相對理論壓實的比例，均反映土體的松密程度；地基系數 30K ： 是表示土體表面在平面壓力作用下產生的可壓縮性的大小，是我國原有鐵路規范對路基壓實質量的強度檢測指標；變形模量 2vE 是通過圓形承載板和加載裝置對地面進行第一次加載和卸載后，再進行第二次加載，測得的應力 — 位 移曲線上 max0? 與 max0? 之間的位移割線斜率確定，用來分析土體的變形性質和承載能力；動態變形模量 vdE 是指土體在一定大小的豎向沖擊力 sF 和沖擊時間 ts 作用下抵抗變形能力的參數，可直接用于評判路基的壓實質量。 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。計算變形模量30K 的荷載 沉降曲線是在逐級加載后，逐級卸載，再二次加載得出，可認為其沉降 (變形 )消除了填料的塑性變形，測試結果離散性小，更能反映路基土的真實強度，比地基系數 30K 更科學、更合理。靜態變形模量 2VE 和地基系數 30K 都是采用小于 300mm的靜態平板載荷試驗儀， 通過在壓實填土表面做靜壓試驗測得，二者反映的都是靜態應力作用下土體抵抗變形的能力，而鐵路路基承受的是列車運行時產生的動荷載，采用vdE 可以有效地反映列車在高速運行條件下產生的動應力對路基的真實作用狀況，是客運專線路基質量檢測的發展方向。表 22是客運專線路基填筑質量檢測參數 30K 、2vE ： vdE 與三項指標的對比情況。 表 22 30K 、 2vE 與 vdE 三項指標的對比 項目 30K 2vE vdE 載荷板直徑 300㎜ 300㎜ 300㎜ 博文學院 畢業論文 15 預加載 （以前 ） 第二次加載 三次沖擊荷載 與地面接觸耦合 一般 好 差 加載等級 不少于 6級 動態施加脈沖 寬度 18ms 項目 30K 2vE vdE 加載控制 當 1min 的沉降量不大于該級荷載沉降量的 1% 時加下一級荷載 120s 后加下一級荷載 最大荷載或終止試驗加載的標準 總沉降量超過 ㎜ 或荷載強度超過估計的現場實際最大接觸壓力，或達到地基屈服點 或沉降大于 5㎜ 計算公式 ??s? 為 s?? 曲線上s=㎜所對應的荷載 Ev2=（ 1? + max02?? ) max0? 為最大平均標準應力， 1? , 2? 為待定系數 vdE =,s為實測荷載板下沉幅值 客運專線無 砟 軌道路基沉降的控制要求 沉降控制標準 客運專線路基作為無 砟 軌道結構的基礎，對路基的沉降變形非常敏感，要求沉降控制在非常小的范圍內。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。 表 23 工后沉降及沉降差控制標準 一般情況允許工后沉降 均勻地基長? 20m 允許工后沉降 不均勻沉降 錯臺差異沉降 折角 15? ㎜ ? 30㎜ mmm 2020 ? 5mm 10001?博文學院 畢業論文 16 表 24 路基工后沉降控制標準 設計速度 km 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≥ 。 路橋、路隧間差異沉降≯ 5 m，折角≯ 1／ 1000 客運專線無砟軌道路基的填料要求 針對快速鐵路對填料及壓實標準的高要求，一方面要在施工中積累資料，同時需要開展大量的室內外試驗研究工作，研究制定填料適用性試驗方法與判別標準，建立一套適合我國地域特點，適用于路基設計，施工的填料分類。 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。 工程實踐表明，采用優質的填料可以減少路基的后期沉降，且有較高的安全儲備，能保證路基穩定。國內外對高速鐵路的路基沉降觀測結果也表明，采用級配良好的粗顆粒填料可大大減少路堤的后期沉降，因此，只要能滿足 上述要求者才可作為高速鐵路路堤填料。鐵路路基填料的分類主要依據土類和小于 含量兩個指標來劃分的，并考慮與壓實要求相關性質和適用條件分成 A、 B、 C、 D、 E五個組，如表 2－ 1所示。其中， D組為高液限粉土、粉質粘土、粘土，很少用作填料：E組為有機土類，不能作為填料。 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