試論高速鐵路路基沉降變形的測(cè)量與控制

1、試論高速鐵路路基沉降變形的測(cè)量與控制 試論高速鐵路路基沉降變形的測(cè)量與控制 摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的快速開展，我國的高速鐵路現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃開展的時(shí)期。隨著京津、京滬、武廣等高鐵的開建，現(xiàn)在軟弱土地區(qū)出現(xiàn)越來越多的高速鐵路的路基。軟土地基具有壓縮性大、天然含水量高和滲透性差等特點(diǎn)，所以工程設(shè)計(jì)中最為關(guān)注的問題就是軟土地基沉降計(jì)算。本文主要從高速鐵路的路基沉降變形問題進(jìn)行探討。 關(guān)鍵字： 路基沉降；計(jì)算方法；現(xiàn)澆混凝土筒樁法 中圖分類號(hào)： TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 引言 我們知道,整個(gè)軌道的結(jié)構(gòu)重量和火車的移動(dòng)荷載都作用在路基上,在加上基體本身自重作用下會(huì)產(chǎn)生工體沉降的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)關(guān)系到是否

2、滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。本文主要討論的是高速鐵路路基沉降變形問題、計(jì)算的方法以及處理方法。 一、高速鐵路路基沉降變形機(jī)理 綜合分析高速鐵路路基沉降的原因之后才能有一個(gè)符合實(shí)際的正確結(jié)論。常見的問題主要有以下幾個(gè)方面： 1、在自重作用力下路基填料的壓實(shí)沉降。一般情況下散體材料是填充路基的主要材料，所以壓密沉降在自重的作用下就產(chǎn)生了。填料和施工的質(zhì)量決定下沉的大小。如果填料壓實(shí)度、強(qiáng)度上出了問題就會(huì)造成不均勻的變形現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致下沉量較大。這種現(xiàn)象一般會(huì)在兩個(gè)階段出現(xiàn):一個(gè)是施工階段。在這個(gè)階段出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，我們還可以通過及時(shí)的填補(bǔ)料體來解決這個(gè)問題。二是施工完成后。這樣就會(huì)對(duì)運(yùn)營方面帶來影響。 2、列車的

3、負(fù)載作用。這個(gè)是由于列車通過的時(shí)候基面的動(dòng)靜荷載造成的。相對(duì)來說是個(gè)較為漫長(zhǎng)的積累過程。這個(gè)時(shí)候軌道的定期維修作業(yè)就是必不可少的了。這種情況雖然一直存在，但是運(yùn)用一些措施還是可以把這樣的沉降控制在很小的范圍內(nèi)。 3、軟土地基造成的沉降。地基是軟土，那土中的水和氣體就會(huì)從空隙中被擠出來，擠出來的土顆粒，就會(huì)被重新的排列，壓密而形成新的結(jié)構(gòu)，這就是我們常說得壓密沉降。這種沉降根據(jù)地基和土質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同而有不同程度的沉降，再加上這樣的沉降時(shí)間是比擬長(zhǎng)的，所以是我們計(jì)算沉降的重要方面。 二、常見鐵路沉降計(jì)算方法 1、應(yīng)力路徑法 荷載作用于軟粘土的時(shí)候，形變和體變就是變化的兩個(gè)過程。在剛剛開始加荷的時(shí)候，

4、來不及排出的空隙水的壓力就會(huì)上升，這和固結(jié)不排水過程是一樣的，體積不會(huì)發(fā)生變化。水孔的壓力變?nèi)踔?，體積就會(huì)被壓縮，增加的是有效法向應(yīng)力，不變的偏向應(yīng)力。這和固結(jié)排水過程是一樣的。這樣的情況下沉降就可以分兩個(gè)局部來計(jì)算了。在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)來進(jìn)行測(cè)量。但是這個(gè)方法需要用高標(biāo)準(zhǔn)的取樣和試驗(yàn)，因此運(yùn)用的時(shí)候會(huì)受到很大的限制。 2、數(shù)值分析法 現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)水平在不斷的提高，工程建筑規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，軟度地基的沉降和路堤的穩(wěn)定等問題成了工程中常見的問題。這樣的問題也沒有一個(gè)準(zhǔn)確的方法進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)時(shí)候就可以借助于計(jì)算機(jī)里的近似數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析。其中開展較為迅速的是有限元法。 3、沉降預(yù)估法 要想讓軟度路基

5、穩(wěn)定并且控制工后沉降，變形動(dòng)態(tài)控制是必不可少的。在路基載荷穩(wěn)定后如何去測(cè)量帶來的沉降，來對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo)。確定最正確的鋪軌時(shí)間，這樣才可以減少工后沉降。但由于其局限性，所以常常會(huì)出現(xiàn)計(jì)算出的數(shù)據(jù)和實(shí)際的情況有差距的現(xiàn)象。 4、雙曲線法 雙曲線沉降預(yù)測(cè)法假定路基沉降量隨時(shí)間變化呈雙曲線關(guān)系，通過實(shí)測(cè)的沉降資料擬合出雙曲線函數(shù)的根本參數(shù)，然后采用這一函數(shù)關(guān)系計(jì)算路基在任意時(shí)間的沉降量，當(dāng)時(shí)間到一定的數(shù)值時(shí)，沉降量為路基的最終沉降量。 三、地基常用處理方法的分類及應(yīng)用 根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),不同地基沉降是不同的,因此處理方法也是不同的.因此,總結(jié)了一些常用的軟弱地基的處理方法. 換填碾壓處理或換填砂墊層

6、處理常用在地基淺層和較軟弱的地方;深層的軟基那么有它自己的處理方法,比方. 采用袋裝砂井、塑料排水板的排水固結(jié)加預(yù)壓等等;鐵路建設(shè)之后,地基還是沉降或者橋的過渡階段,考慮到路基所處的地形和地質(zhì)的處理和工程部門所擁有的資金,我們常常采用砂樁、碎石樁、粉噴樁、攪拌樁、旋噴樁等; 對(duì)于地震液化的粉土或粉細(xì)砂層的地基段，采用地基擠密砂樁處理方法。 以下我們通過某工廠實(shí)例，來闡述塑料排水板超載預(yù)壓排水固結(jié)法。 塑料排水板超載預(yù)壓排水固結(jié)法是針對(duì)含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差的軟弱土層，對(duì)天然地基先插入塑料排水板，然后超載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，預(yù)壓加固的附加應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為地基土的有效應(yīng)力，地基

7、土逐漸沉降固結(jié)，同時(shí)地基土的強(qiáng)度!承載力和穩(wěn)定性也得到相應(yīng)提高，減少和消除了根底的沉降，滿足工程設(shè)計(jì)要求。 工程概況 上海寶鋼集團(tuán)公司馬跡山礦石中轉(zhuǎn)港擴(kuò)建工程超載預(yù)壓區(qū)位于浙江省嵊泗縣馬跡山島南側(cè)海岙內(nèi)的灘地上，是在一期工程堆場(chǎng)的根底上向海側(cè)擴(kuò)展，以滿足礦料的堆存要求。擬建礦石堆場(chǎng)建筑物等級(jí)為II級(jí)，堆場(chǎng)設(shè)計(jì)堆高 10 12m，礦石容重25KN/m，共擴(kuò)建 4條斗輪堆取料機(jī)和8塊礦石料場(chǎng)，其中SR5、SR6 堆取料機(jī)根底采取塑料排水板超 載預(yù)壓排水固結(jié)法施工，SR5堆取料機(jī)根底超載范圍為+03.2m*40.4m，SR6堆取料機(jī)根底超載范圍為68+.6m*40.4m，SR5，SR6 超載高度均為

8、6M( 壓載標(biāo)高 9.2m) ，頂寬20m。分2次加載，第1級(jí)加載至6.200m標(biāo)高后間歇1個(gè)月進(jìn)行第2級(jí)加載，第 2級(jí)加載時(shí)間滿4個(gè)月后卸載至堆場(chǎng)面標(biāo)高3.200m。第 2級(jí)加載期間前2個(gè)月需維持設(shè)計(jì)加載標(biāo)高，其中因沉降等因素引起的標(biāo)高缺乏局部補(bǔ)壓到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高，超載預(yù)留沉降100cm。2、地基處理方案 本工程堆取料機(jī)根底采用了墊層 + 塑料排水板 + 墊 層 回 填 + 超 載 預(yù) 壓 + 卸 載的地基處理方案。 墊層 由于要在吹填砂上進(jìn)行插板施工，為保證插板機(jī)械的平安以及施工質(zhì)量，采用在吹填砂上鋪30cm 開山石墊層，推平碾壓。 塑料排水板 在墊層上施工，要求穿透淤泥層，根據(jù)不同區(qū)域淤泥的

9、具體情況，采用不同的間距和插設(shè)深度，超載預(yù)壓區(qū)間距為1.2m，插設(shè)深度分別為 18,21,24,25,27,28m。 墊層回填 塑料排水板施工后地基產(chǎn)生沉降，為了滿足后期機(jī)械施工，采用開山石墊層回填。 超載預(yù)壓SR5、SR6 堆取料機(jī)超載區(qū)第1級(jí)加載，標(biāo)高3.200m6.200m，分2層，每層攤鋪厚度約為150cm，用推土機(jī)進(jìn)行攤鋪，預(yù)留30cm 沉降量; 6.200m 9.200m分 3 層堆填完成，每層攤鋪厚度約為100cm，用推土機(jī)進(jìn)行攤鋪"根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體條件，從西向東開始超載，為滿足與卸載搭接施工的要求，超載時(shí)完成 1段報(bào)驗(yàn)1段。 卸載 超載滿足設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行卸載，卸載后場(chǎng)地標(biāo)高控制為3.200m。根據(jù)超載方向從西向東開始卸載。 高速鐵路在路基沉降方面有很高的要求，這就要求我們一定要在計(jì)算的時(shí)候運(yùn)用適合的方法算出數(shù)值，提高計(jì)算的精確度。使下沉量減少。即使出現(xiàn)下沉的問題我們也要運(yùn)用科學(xué)的方法來解決。我們相信，中國高鐵的優(yōu)勢(shì)在速度，本質(zhì)在技術(shù)。中國的高鐵將會(huì)更好的為我們效勞！ 參考文獻(xiàn)： 【1】楊廣慶,等.高速鐵路路基設(shè)計(jì)與施工M.北京:中國鐵道出版社, 【2】孫常新;劉桂香;