【正文】 高速鐵路路基工程專題技術(shù)探討畢業(yè)論文第1章 緒論 1 高速鐵路概述 1 高速鐵路路基 2 概述 2 常見病害 3 論文內(nèi)容 4第2章 特殊性質(zhì)土壤處理 5 概述 5 濕陷性黃土路基處理技術(shù) 5 濕陷性黃土的概念 5 濕陷性黃土的特征 5 濕陷原因 5 濕陷性黃土地基的處理 5 凍土地區(qū)路基處理技術(shù) 11 凍土的概念 11 凍土區(qū)不良工程地質(zhì)現(xiàn)象 12 凍土地區(qū)路基的處理 13 軟土地區(qū)路基處理技術(shù) 17 軟土的概念 17 軟土的成因類型及工程特性 17 軟土路基的處理 17 膨脹土地區(qū)路基處理技術(shù) 24 膨脹土的概念 24 膨脹土的工程特性 24 膨脹土的路基的病害 25 影響脹縮變形的主要因素 26 膨脹土地基處理 27第3章 路基排水與防護(hù) 28 概況 28 路基排水的目的及原則 28 主要內(nèi)容 29 路基地面排水 29 路基地下水的降低與排除 32第4章 路基邊坡的防護(hù)養(yǎng)護(hù) 42 概述 42 路基邊坡對(duì)降雨的防護(hù) 42 問題分析 42 防護(hù)措施 43 風(fēng)沙對(duì)鐵路路基邊坡的風(fēng)蝕以及對(duì)路基的沙埋 49 工程防護(hù)措施 50 植物防護(hù)措施 53 沙區(qū)施工注意事項(xiàng) 53第5章 路橋過渡段常見問題探討 54 概述 54 京滬高鐵施工實(shí)踐 54 過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 54 施工工藝及填筑參數(shù)的確定 55 注意事項(xiàng) 60 效果 60 高速鐵路路橋過渡段變形原因分析 60 路橋過渡段的處理方法 62 橋頭設(shè)搭板和枕梁 62 粗粒級(jí)配料填筑 63 加筋土路基結(jié)構(gòu) 64 橋頭路面結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 65 過渡段處理注意事項(xiàng) 66 結(jié)語 66第6章 高速鐵路檢修重點(diǎn) 67第7章 結(jié)束語 68參考文獻(xiàn) 69致 謝 70附錄A 外文資料翻譯 71 英文 71 譯文 82石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)論文第1章 緒論 高速鐵路概述高速鐵路，簡(jiǎn)稱“高鐵”，是指通過改造原有線路(直線化、軌距標(biāo)準(zhǔn)化)，使?fàn)I運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)200公里以上，或者專門修建新的“高速新線”，使?fàn)I運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)250公里以上的鐵路系統(tǒng)。高速鐵路除了在列車在營運(yùn)達(dá)到一定速度標(biāo)準(zhǔn)外，車輛、路軌、操作都需要配合提升。高速鐵路的概念20世紀(jì)60年代以來，高速鐵路在世界發(fā)達(dá)國家崛起，鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。高速鐵路的蓬勃興起，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)深刻的交通發(fā)展變革。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國也開始重視提高旅客列車的速度。 km/h， km/h， km/h的試驗(yàn)速度。2011年開通的京滬高鐵運(yùn)營速度為350km/h。京滬高速鐵路于2008年4月18日開工，從北京南站出發(fā)終止于上海虹橋站，總長(zhǎng)度1318公里，總投資約2209億元。全線縱貫北京、天津、上海三大直轄市和河北、山東、安徽、江蘇四省。是新中國成立以來一次建設(shè)里程最長(zhǎng)、投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路。2011年6月30日正式開通運(yùn)營，北京到上海最快只需4時(shí)48分，實(shí)現(xiàn)千里京滬一日還。圖 11 高速鐵路列車圖12 我國2020年將建成的高速鐵路網(wǎng) 高速鐵路路基 概述在高速鐵路快速發(fā)展的同時(shí)，一些問題也逐漸顯現(xiàn)出來。由于在輪軌接觸的鐵路技術(shù)中，隨著速度的提高，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)的車輛都提出了新的要求，主要可以歸結(jié)為兩個(gè)方面，一方面當(dāng)速度超過250 km/h以后，空氣動(dòng)力特性發(fā)生顯著變化，因此對(duì)車輛結(jié)構(gòu)和鐵路基礎(chǔ)設(shè)施提出新的要求；另一方面由于高速運(yùn)行的列車需具備持久穩(wěn)定、高平順性及安全舒適的運(yùn)行條件，因此對(duì)軌下基礎(chǔ)提出新的要求。路基是軌道的基礎(chǔ)，也叫線路下部結(jié)構(gòu)。高速鐵路的出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)，在許多方面深化和改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和觀念。鐵路路基是鐵路工程的重要組成部分，是承受軌道和列車荷載的基礎(chǔ)。它的穩(wěn)定和安全將直接影響今后長(zhǎng)期運(yùn)營的安全與效益，而路基這種土工結(jié)構(gòu)物的工程性質(zhì)極為復(fù)雜，其強(qiáng)度與穩(wěn)定性受多種因素的影響與制約。對(duì)鐵路路基的沉降變形進(jìn)行控制，能夠明顯的提高鐵路路基的質(zhì)量，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。隨著國家鐵路第六次大提速的完成，鐵路運(yùn)輸對(duì)路基的抗沉降能力有了更高要求。因此加強(qiáng)對(duì)鐵路路基沉降變形和控制措施的研究，對(duì)保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩苿?dòng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用。圖13 高速鐵路無砟軌道路基 常見病害高速鐵路路基常見病害有：路基沉降、邊坡?lián)p壞、雨水風(fēng)沙沖蝕、特殊地質(zhì)條件下的病害等。本文著重探討的是對(duì)行車影響最為關(guān)鍵的沉降問題，以及邊坡防護(hù)。圖14 鐵路路基遭到破壞 論文內(nèi)容本論文的主要內(nèi)容為影響鐵路路基穩(wěn)定的因素：①土壤的性質(zhì)鐵路的修建是一項(xiàng)規(guī)模龐大的工程，因此，在項(xiàng)目施工的過程中，勢(shì)必會(huì)遇到不同的地質(zhì)狀況以及性質(zhì)各異的土體類型。例如黃土地區(qū)，由于黃土具有較強(qiáng)的濕陷性，故而成為引發(fā)鐵路路基沉降變形的重要原因。同樣，在軟土地區(qū)進(jìn)行鐵路鋪設(shè)時(shí)，也需要注意土體的性質(zhì)對(duì)鐵路路基的影響。由于均勻并且土質(zhì)良好的土壤，在沉降過程中沉降均勻，所以本文不作介紹，而主要介紹特殊性質(zhì)土壤的處理措施。這些將在第2章詳細(xì)介紹。②水分的影響水分對(duì)于鐵路路基的影響是不可小視的。在地質(zhì)巖性較強(qiáng)，土壤的排水能力較好的地帶，降水對(duì)鐵路路基的影響相對(duì)較小。但是當(dāng)鐵路鋪設(shè)在土質(zhì)疏松或土壤濕陷性強(qiáng)的地區(qū)時(shí)，水分的多少會(huì)對(duì)鐵路路基的沉降起到重要的影響。如在土質(zhì)疏松的地區(qū)，強(qiáng)降水會(huì)不斷沖刷路基兩側(cè)的土壤，破壞路基填土的穩(wěn)定性，降低路基填土的抗剪強(qiáng)度。從而導(dǎo)致路基沉降變形現(xiàn)象的發(fā)生。而在土壤濕陷性較強(qiáng)的地區(qū)，降水不僅影響著路基填土的承載力，也會(huì)對(duì)土體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞最用，最終引起路基的沉降變形。這些將在第3章詳細(xì)介紹。③影響邊坡的主要因素是降雨和風(fēng)沙侵蝕，邊坡的破壞將直接影響路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定喝列車的正常運(yùn)營，所以應(yīng)足夠重視邊坡的防護(hù)，對(duì)于保護(hù)路基免受損壞、美化環(huán)境也有很大幫助，在第4章將著重介紹邊坡的防護(hù)。④路橋過渡段的影響路橋過渡段由于是兩種不同性質(zhì)的路基的突然變化，造成沉降不一致，會(huì)出現(xiàn)沉降差，影響旅客舒適性。具體介紹在第5章。⑤工程的質(zhì)量鐵路項(xiàng)目的工程質(zhì)量是直接影響路基沉降量的重要因素。在施工的過程中，對(duì)路基的處理方式、填料的選擇、填筑的厚度、路基的壓實(shí)度以及自然沉降的時(shí)間，都對(duì)路基的工后沉降量起到了一定的決定作用。因此，在鐵路的設(shè)計(jì)施工中，要嚴(yán)格的對(duì)工程質(zhì)量加以控制，盡可能的減少路基的沉降量。根據(jù)影響路基病害的因素，采取相應(yīng)的措施，既能對(duì)病害發(fā)生前的預(yù)防提供指導(dǎo)，又能對(duì)病害發(fā)生后制定整治措施提供科學(xué)依據(jù)。第2章 特殊性質(zhì)土壤處理 概述普通土壤一般工程性質(zhì)良好，沉降均勻穩(wěn)定，受環(huán)境變化影響較小，對(duì)于此類土壤的處理措施已經(jīng)非常成熟，可參考資料也非常多，故不作介紹。特殊性質(zhì)的土壤，工程性質(zhì)較差，常發(fā)生災(zāi)害，對(duì)行車安全和養(yǎng)護(hù)維修造成很大影響，本文將著重介紹幾種常見的影響較大分布廣泛的特殊性質(zhì)土。主要有：(1)濕陷性黃土(2)凍土(3)軟土(4)膨脹土 濕陷性黃土路基處理技術(shù) 濕陷性黃土的概念在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土 濕陷性黃土的特征在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，如遇到浸水情況，土體結(jié)構(gòu)將發(fā)生顯著變形，導(dǎo)致土體塌陷。有些雜填土也具有濕陷性。濕陷性黃土廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)。 濕陷原因黃土的濕陷現(xiàn)象是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)、物理、化學(xué)過程，對(duì)其濕陷的原因和機(jī)理，國內(nèi)外學(xué)者有種種假說，如毛細(xì)管假說、溶鹽假說、膠體不足假說、水膜楔入假說、欠壓密理論和結(jié)構(gòu)學(xué)說等。 濕陷性黃土地基的處理根據(jù)建筑物的重要性、地基濕陷類型、地基濕陷等級(jí)進(jìn)行地基設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)鼗目倽裣萘坎淮笥?cm時(shí)，各類建筑均可按非濕陷性地基設(shè)計(jì)；在非自重濕陷性地基上，當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)各土層的濕陷起始?jí)毫笥谄涓郊訅毫εc上覆土的飽和自重壓力之和時(shí)，各類建筑也可按非濕陷性地基設(shè)計(jì)。地基設(shè)計(jì)包括承載力、濕陷變形、壓縮變形和穩(wěn)定性計(jì)算。進(jìn)行濕陷性黃土地基處理，在處理深度和處理范圍上區(qū)分：① 淺處理，即消除建筑物地基的部分濕陷量；②深基礎(chǔ)處理，即消除建筑物地基的全部濕陷量，這種方法包括采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)穿透全部的濕陷性黃土層。 防水措施以防止大氣降水、生產(chǎn)和生活用水以及浸入地基，是濕陷性黃土地區(qū)建筑物設(shè)計(jì)中不可缺少的措施。如做好總體的平面和豎向設(shè)計(jì)，保證整個(gè)場(chǎng)地排水通暢，并做好防洪措施，保證水池類構(gòu)筑物或管道與建筑物的間距，符合防護(hù)距離的規(guī)定，確保管網(wǎng)和水池類構(gòu)筑物的工程質(zhì)量，防止漏水；對(duì)于屋面和房屋內(nèi)地面，應(yīng)有排除雨水和防水的措施：對(duì)經(jīng)常受水浸濕或可能積水的地面還應(yīng)按防水地面設(shè)計(jì)嚴(yán)防漏水，基坑施工階段需做好臨時(shí)性防水、排水工作。 結(jié)構(gòu)措施結(jié)構(gòu)措施的目的是為了減少結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降，或使結(jié)構(gòu)物適應(yīng)地基的變形。當(dāng)?shù)鼗惶幚砘騼H消除地基的部分濕陷量時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑物類別，地基濕陷等級(jí)或地基處理后下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ祷蚴Ｓ酀裣萘恳约敖ㄖ锏牟痪鶆虺两?、傾斜和構(gòu)件等不利情況，采取下列結(jié)構(gòu)措施：(1)選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系和基礎(chǔ)形式。(2)墻體宜選用輕質(zhì)材料。(3)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性與空間剛度。(4)預(yù)留適應(yīng)沉降的凈空。在上述兩種措施的基礎(chǔ)上，力求簡(jiǎn)單的建筑平面布置、加強(qiáng)其整體結(jié)構(gòu)的剛度，在適當(dāng)位置布設(shè)沉降縫，減小不均勻沉降對(duì)建筑物的影響，使建筑物自身有調(diào)節(jié)地基濕陷變形的條件。 地基處理方法由于受水浸濕這一特定條件的不確定性，土體濕陷對(duì)工程建設(shè)具有極大的危害性，輕者使工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫和下沉，重者使工程結(jié)構(gòu)體系失穩(wěn)直至徹底破壞。因而，在濕陷性黃土的地基中選擇可行的、經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方法非常重要理必須慎之又慎，要在正確掌握?qǐng)龅毓こ痰刭|(zhì)特性的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按國家現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行。(1)灰土墊層法(換土法)灰土墊層是濕陷性黃土地區(qū)使用最早和最廣泛的地基處理方法之一?；彝翂|層是先將需要處理的濕陷性黃土挖除，換之以消石灰和粉質(zhì)黏土的混合體分層壓實(shí)?；彝辆哂幸欢ǖ哪z凝強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，具有較好的強(qiáng)度、承載力、較低的壓縮性和良好的耐久性、水穩(wěn)性及不透水性。灰土的這種特性取決于灰土的壓實(shí)度和摻灰量。摻灰量用消石灰和土料的體積配合比表示，一般為2：8或3：7等，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定?；彝翂|層具有一定的強(qiáng)度、承載力，也具有水穩(wěn)定性和抗?jié)B性，且施工工藝簡(jiǎn)單、取材方便、工程費(fèi)用低、施工質(zhì)量易控的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在陜北地區(qū)的建筑工程中，有將近一半多層建筑使用灰土墊層。圖21 土方開挖平面圖(2)強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法，是將很重的錘(一般100～400kN)從高處自由落下(一般為6～40m)，給地基以沖擊能和振動(dòng)。國外最大的夯擊能曾達(dá)到50MNm。它適合加固從礫石到不飽和粘性土的各類地基土。強(qiáng)夯法不僅能提高地基的強(qiáng)度，降低其壓縮性，而且還能改善其抵抗液化的能力和消除黃土的濕陷性。強(qiáng)夯法施工設(shè)計(jì)參數(shù)主要有有效加固深度、夯擊能、夯擊遍數(shù)、間歇時(shí)間、夯點(diǎn)布置及間距等。影響有效加固深度的因素很多，除了錘重和落距以外，地基土的性質(zhì)、不同土層的厚度及其他強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)等都與有效加固深度有著密切的關(guān)系。強(qiáng)夯法施工設(shè)備簡(jiǎn)單；施工工藝、操作簡(jiǎn)單；適用土質(zhì)范圍廣；加固效果顯著，可取得較高的承載力，一般地基強(qiáng)度可提高2～5倍，變形沉降量小，壓縮性可降低2～1O倍，加固影響深度可達(dá)6～10m；土粒結(jié)合緊密，有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；工效高，施工速度快、較換土回填和樁基縮短工期一半；節(jié)省加固原材料；施工費(fèi)用低，節(jié)省投資；它的適用范圍十分廣泛。其缺點(diǎn)是施工時(shí)噪聲和振動(dòng)較大，不宜在人口密集的城市內(nèi)使用。圖 22 強(qiáng)夯法施工(3)深層攪拌樁法深層攪拌樁是復(fù)合地基的一種，近幾年在黃土地區(qū)應(yīng)用比較廣泛，可用于處理含水量較高的濕陷性弱的黃土。它具有施工簡(jiǎn)便、快捷、無振動(dòng)，基本不擠土，低噪音等特點(diǎn)。深層攪拌樁的施工方法有干法施工和濕法施工兩種。干法施工就是“粉噴樁”，其工藝是用壓縮空氣將固化材料通過深層攪拌機(jī)械噴入土中并攪拌而成。因?yàn)檩斎氲氖撬喔煞?，因此必然?duì)土的天然含水量有一定的要求，假如土的含水量較低時(shí)，很輕易出現(xiàn)樁體中心固化不充分、強(qiáng)度低的現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至根本沒有強(qiáng)度。在某些含水量較高的土層中也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。因此，應(yīng)用粉噴樁的土層中含水量應(yīng)超過30%，在飽和土層或地下水位以下的土層中應(yīng)用更好。濕法施工是將水泥攪拌成漿后注入土中的方法。水泥漿通過柱塞式泥漿泵強(qiáng)制注入，除非非凡情況很少斷漿，施工中一般采用預(yù)攪下沉?xí)r就噴漿的工藝，因此樁體的均勻性比干法施工好。圖 23 深層攪拌樁法施工中應(yīng)注意的問題：必須在設(shè)計(jì)或施工中采取有效措施來保證攪拌樁復(fù)合地基各參數(shù)能達(dá)到各自的設(shè)計(jì)值，否則設(shè)計(jì)的可靠度會(huì)降低，如樁端為硬土，或樁長(zhǎng)超過臨界樁長(zhǎng)時(shí)，取值高于規(guī)定，就必須采取設(shè)置褥墊層或其他方法使樁間土發(fā)揮較高的強(qiáng)度，選用較高的樁體強(qiáng)度時(shí)，就必須采取增加水泥用量、摻加外加劑、復(fù)攪等措施，才能保證設(shè)計(jì)與預(yù)期的實(shí)際結(jié)果比較一致。(4)灰土擠密樁法灰土擠密樁法屬于一種柔性樁復(fù)合地基，它是通過夯實(shí)的樁身和擠密的樁間土提高地基強(qiáng)度，又通過樁間土的擠密達(dá)到消除濕陷性的目的，是濕陷性黃土地區(qū)重要的地基處理方法之一?；彝翑D密樁一般適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土，處理深度515m。施工時(shí)，先利用沉管、沖擊或爆擴(kuò)等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內(nèi)夯填灰土成樁。成樁時(shí)，通過成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)的土被擠向周圍，使樁間土得以擠密，然后將備好的灰土分層填入樁孔內(nèi)，并分層搗實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，二者分別與擠密的樁間土組成復(fù)合地基，共同承受基礎(chǔ)的上部荷載?；彝镣ǔ２捎?:7灰土或2:8灰土。樁徑一般采用300～600m