北京地區(qū)無縫線路整體道床下?lián)鯄Φ鼗脑O(shè)計特點

Word版本，下載可自由編輯北京地區(qū)無縫線路整體道床下?lián)鯄Φ鼗脑O(shè)計特點北京地區(qū)無縫線路整體道床下?lián)鯄Φ鼗脑O(shè)計特點有哪些呢，下面我為大家?guī)硐嚓P(guān)內(nèi)容介紹以供參考。

近年來隨著城市軌道的大力進展,地鐵線網(wǎng)不斷加密,在遠(yuǎn)離城市中心區(qū)及銜接城市與郊區(qū)的軌道上,路堤及高架結(jié)構(gòu)由于工期短、投資少的特點進入大量建設(shè)的時期。城市軌道交通工程與一般鐵路的區(qū)分主要為行車密度大、使用壽命長及平安牢靠度要求高等,運營及安裝對路基提出了更高的要求。隨著軌道及道床設(shè)計不斷進展,軌道交通路堤上軌道及道床的鋪設(shè)方式逐步由碎石道床轉(zhuǎn)為整體道床上鋪設(shè)無縫線路,按照梁軌互相作用的設(shè)計思想,路基頂面由列車動載及軌道結(jié)構(gòu)靜載產(chǎn)生的應(yīng)力并不大,但整體道床路基頂面需提供較大的剛度才干保證整體道床軌道結(jié)構(gòu)的正常使用。因此,路基地基的設(shè)計需考慮工后沉降對道床的影響,往往需對道床以下直至基底范圍內(nèi)地基舉行特別處理,以滿足整體道床對其下基礎(chǔ)的強度及剛度要求。

目前國內(nèi)規(guī)范并不適用于軌道無縫線路整體道床路基地基處理的相應(yīng)設(shè)計,有須要尋覓一種計算辦法為今后大量的軌道地面線設(shè)計提供理論參考和設(shè)計指導(dǎo)。

1設(shè)計特點

1.1無縫線路整體道床對地基的要求

軌道工程采納無縫線路整體道床增強行車的舒服度,便于標(biāo)準(zhǔn)化施工和后期養(yǎng)護和修理,同時為保證軌道的平順,整體道床對下部基礎(chǔ)沉降要求非常嚴(yán)格,路基頂面需提供較大的剛度才干保證整體道床軌道結(jié)構(gòu)的正常使用。按照鐵道部科學(xué)討論院關(guān)于無渣軌道的討論報告,鋼軌扣件的調(diào)高量僅為40mm,基礎(chǔ)頂面的豎向變位普通允許取調(diào)高量的50%~70%。按照目前已運營的北京地鐵十三號線實際觀測閱歷,整體道床的沉降需控制在20mm以下,在設(shè)計過程中基礎(chǔ)的工后沉降應(yīng)控制在15mm。

1.2計算實例及分析

下面是對北京五號線干~大區(qū)間3.75m高擋墻的設(shè)計實例。

1.計算模型及地基地質(zhì)狀況

2.沉降計算

按照《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》3·2·1條規(guī)定土層壓縮的總沉降量S可按下式計算:

基礎(chǔ)埋深0.8m,位于3層,土層基本承載力220kPa,地基壓應(yīng)力為126kPa,計算沉降閱歷修正

系數(shù)ms為0.4?；A(chǔ)底標(biāo)高40.43。沉降量計算見表2。

終于沉降量:S=0.4×(0.01180.00420.01790.0150.00540.0026)=0.0228m。大于0.015m的設(shè)計允許值。

3.分析

由此可見雖然地基土的承載力滿足設(shè)計要求,但壓縮沉降超過整體道床的豎向允許值,必需對地基土舉行處理,保證基礎(chǔ)沉降值滿足后期軌道的鋪設(shè)及運營條件。

城市軌道車輛與鐵路車輛不同點在于軸重輕、軸間距長和行車密度大,計算換算土柱高度較鐵路要低,地基承載力要求不高。而無縫線路整體道床的豎向變形要求地基土必需提供足夠的剛度,地基沉降控制是設(shè)計中重要指標(biāo)。

目前《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2023)及《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(TB10025-2023)對路基擋墻的設(shè)計仍基于碎石道床路基,主要針對填料分類和基床土的壓實度作了要求,對于基礎(chǔ)的沉降計算及處理辦法并沒有提及,對于整體道床路基的設(shè)計欠缺理論上的指導(dǎo)性。

鑒于目前的軌道地面線大量建設(shè)的狀況,有須要尋求一種適合整體道床路基的設(shè)計辦法,尤其是地基的處理辦法一定要施工簡便、沉降處理效果顯然且工程造價合理。目前地基處理辦法無數(shù),但在城市軌道路基處理方面尚未運用。下面分離總結(jié)在北京地區(qū)常用的幾種地基處理方式,并借鑒城市道路路橋分界處地基的處理辦法及計算理論,提出較為適合城市軌道無縫線路整體道床地基特點的計劃,并針對該計劃列出計算辦法和實際檢測報告。

2地基處理辦法簡介

目前華北及北京地區(qū)普遍采納的地基處理辦法有:密實法、置換法、復(fù)合地基法、加筋法及灌漿法等,因為其它幾種辦法對土層的依靠性較大,不適用于土層變化頻繁的城市軌道工程。而復(fù)合地基法具有密實法和置換法的效應(yīng),同時比較施工速度及經(jīng)濟性等因素,推舉復(fù)合地基法為地基處理的主要工法。

復(fù)合地基是在自然?地基中設(shè)置一定比例的增加體(樁體),使樁土共同擔(dān)當(dāng)荷載,使土體的孔隙體積削減、密實度提升,地基土的承載力增強、壓縮性降低的人工地基。不同樁型的復(fù)合地基,其承載力和變形特征顯然不同。

2.1復(fù)合地基效應(yīng)

按照樁體材料不同,可將復(fù)合地基分為散體材料復(fù)合地基、普通粘結(jié)強度樁復(fù)合地基和高粘結(jié)強度樁復(fù)合地基。不同樁型的復(fù)合地基,其承載力和變形特征顯然不同。了解不同樁型復(fù)合地基的共同點以及它們之間的差異,對合理挑選復(fù)合地基中的樁型是有重要意義的。

綜合各種樁型的復(fù)合地基效應(yīng),歸納為五個方面:(1)置換作用,也稱樁體效應(yīng);(2)擠密、振密作用;(3)排水作用;(4)減載作用;(5)樁對土的約束作用。

復(fù)合地基比較有代表性的樁型有碎石樁、石灰樁、CFG樁等,下面就對不同樁型復(fù)合地基工程特性和地基效應(yīng),結(jié)合城市軌道工程的受力特點及北京地區(qū)地質(zhì)狀況加以比較,比選出相宜北京軌道交通路堤結(jié)構(gòu)的地基處理辦法。

2.2復(fù)合地基樁型的挑選

碎石樁復(fù)合地基是散體樁復(fù)合地基的代表樁體材料由碎石組成。主要特點是樁體本身沒有粘結(jié)強度,振動成樁工藝,側(cè)重樁間土的擠密作用。

石灰樁復(fù)合地基為低粘結(jié)強度樁復(fù)合地基樁體由固化劑生石灰和活性材料粉煤灰、火山灰或惰性材料干砂按一定比例配制而成。主要特點是樁土應(yīng)力比在2~5之間,復(fù)合地基即有擠密作用又有置換作用。

CFG樁復(fù)合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高強粘結(jié)樁,和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基,多采納長螺旋鉆桿內(nèi)泵壓灌注成樁工藝。CFG樁施工速度快、工期短、質(zhì)量簡單控制、工程造價低廉,是目前北京及周邊地區(qū)應(yīng)用最普遍的地基處理技術(shù)之一。其主要工程特點:(1)承載力提升幅度大、可調(diào)性強;(2)適用范圍廣;(3)剛性樁的性狀顯然;(4)樁體具有良好的排水作用;(5)復(fù)合地基變形小;(6)褥墊層是復(fù)合地基的重要組成部分,是高強粘結(jié)強度樁形成復(fù)合地基的須要條件。

各種樁型復(fù)合地基工程特性比較如表3。

由表3可見,CFG樁復(fù)合地基適用土層廣泛,各種地基土層均可大幅提升地基承載力,復(fù)合地基模量高,基礎(chǔ)變形小,且可全樁長發(fā)揮側(cè)阻,樁端落在好的土層時可很好地發(fā)揮端阻,利用調(diào)節(jié)樁長和褥墊層厚度可以保證基礎(chǔ)受力勻稱,尤其在上部結(jié)構(gòu)變化處(如路橋分界處、基礎(chǔ)地層有懦弱夾層處等),保證軌道平順,對運營有利。

另外,CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)目前已有施工及驗收規(guī)范,和一般樁基相比,因為CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力,工程造價普通為樁基的1/3~1/2,經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。

按照前述實例計算,軌道路基處理以沉降控制為主要目的,要求樁土共同受力性能良好,并應(yīng)大幅度提升復(fù)合地基的模量,而在各種樁型的復(fù)合地基中惟獨CFG樁復(fù)合地基可以達(dá)到要求,其它樁型復(fù)合地基處理方式對基礎(chǔ)沉降控制均較弱。

綜上所述,在確定軌道路基的地基處理計劃時,宜優(yōu)先采納CFG樁復(fù)合地基的處理工藝。

3CFG樁復(fù)合地基設(shè)計計算

3.1承載力計算

現(xiàn)有文獻對CFG樁復(fù)合地基承載力的計算辦法無數(shù),計算結(jié)果差異較大,本文按照對北京幾條城市軌道線的設(shè)計實例及檢測結(jié)果結(jié)合道路擋墻與橋梁相接處地基處理的工程閱歷,推舉承載力可采納下面的公式舉行估算:

fsp,k=mRk/Apαβ(1-m)fk或

fsp,k=[1m(n-1)]αβfk

式中:fsp,k為復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,kPa;fk為自然?地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,kPa;m為面積置換率;n為樁土應(yīng)力比;Ap為CFG樁單樁截面積,m2;α為樁間土強度提升系數(shù);β為樁間土強度發(fā)揮系數(shù);Rk為CFG樁單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值,kN,Rk可按下式計算:

Rk=(UpΣqsikhiqpkAp)/K

式中:Up為樁的周長;qsik為第i層土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;hi為第i層土厚度;qpk為極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;K為平安系數(shù),閱歷值取2.0。

3.2變形計算

經(jīng)多個工程計算比較及與實際檢測,推舉CFG樁復(fù)合地基變形計算辦法為復(fù)合模量法。計算