【文章內(nèi)容簡介】 受到一定的限制和規(guī)范。 、列車荷載作用的部分?；椎姆€(wěn)定性直接影響路堤的整體穩(wěn)定性，特別是在軟弱土體上修建路堤，必須對路基基底進行嚴 格的控制。 (2)路基輔助設(shè)備 路基排水設(shè)備分地面排水和地下排水設(shè)備。地面排水設(shè)備包括天溝、排水溝、側(cè)溝、及跌水等主要是用于攔截地面徑流，匯集路基范圍內(nèi)的雨水并排到天然排水溝，以防止地面水對路基基底的浸蝕。地下排水設(shè)備包括明溝、暗溝、滲井等，主要疏導(dǎo)地下水和降低地下水位，以改善地基土和路基的工作條件。 路基防護設(shè)備是指路基坡面防護，包括坡面防護和沖刷防護。坡面防護主要是防止路基邊坡和坡腳受坡面雨水沖刷，防止日曬雨淋引起干濕循環(huán)，防止氣溫變化引起的土體凍融變化影響邊坡的穩(wěn)定 。沖刷防護主要是防止河水對坡腳的沖刷和浸蝕。 鐵路路堤構(gòu)造 路堤橫斷面設(shè)計 主要技術(shù)標準 (1)鐵路 技術(shù)標準： 客運專線 鐵路 ，采用單線設(shè)計。 旅客列車設(shè)計行車速度200km/h； 開通運行速度 200km/h；鋼軌類型 60kg/m。 (2)鐵路選線 地質(zhì)條件：軟 土 地基，考慮軟弱地基處理；沿線地下水發(fā)育，地表水豐富，大氣降水補給充足 。 路堤橫斷面 (1)路基面寬度 客運專線單線 鐵路 ，非滲水土路基，道床厚度 ，路基面寬度 ， 路堤填料重度 18kN/m3；見圖 21。 圖 21 路基橫斷面圖 (2)填料選擇 A 組優(yōu)質(zhì)填料。即硬塊石，細粒石含量小于 15%的漂石土、級配良好的中粗砂 。 B 組填料或經(jīng)過處理后的 C 組填料 。 C 組填料或經(jīng)過處理的 D 組填料，如加入土工格柵加固土體。 (3)邊坡坡率 依據(jù)軟土路基規(guī)范規(guī)定，設(shè)計整個路堤上部邊坡坡率設(shè)為 1： 。 (4)排水 與防護 設(shè)計 依據(jù)鐵路路基設(shè)計規(guī)范 ， 設(shè)計 為路基兩側(cè)設(shè)置有邊溝 ,邊溝深 ，坡度為 1:1。采用植草進行綠色防護。 天然地基 沉降計算與穩(wěn)定性驗算 天然地基沉降計算 (1)分層界面 B= H= m= ω =35%、 c=9kPa、 φ =7176。、 γ =18g/cm3 ω =60%、 c=7kPa、 φ =9176。、 γ = ω =50%、 c=6kPa、 φ =8176。、 γ = ω =50%、 c=8kPa、 φ =7176。、 γ = ω =30%、 c=7kPa、 φ =8176。、 γ =19g/cm3 為了沉降計算的方便， 必須 確定沉降范圍內(nèi) 得 分層界 。其確定依據(jù)為： ，應(yīng) 取為沉降計算 得 分層面 。 導(dǎo)致 土的容重不同， 所以 地下水面 的 上 、 下也作為沉降計算的分層界面。 后，各層的 厚度不能相差太大。 具體 分層 情況， 如圖 22 所示 ： 圖 22 分層總和法簡圖 (2)路堤基底附加應(yīng)力 及沉降計算 基底附加應(yīng)力是指引起地基沉降的壓力?；赘郊討?yīng)力包括兩部分： 活載產(chǎn)生的基底應(yīng)力和路堤本身自重產(chǎn)生的基底應(yīng)力。即 式 (21) (21) 在 路堤活載應(yīng)力計算時，以無限長條形三角棱體代替路堤 ； 三角棱體頂點作用有連續(xù)集中荷載 0P ，設(shè) 每延米長的路堤上，列車及軌道重量之和為 P， 見 式 (22) (22) 軟土層 1 3m 軟土層 2 5m 軟土層 3 10m 軟土層 4 5m 軟土層 5 10m 20 bPPm???zzq ??? ?? ?? 式中， P——列車與軌道荷載 ； b——路基頂面寬度一半 (m)； m——路基邊坡坡率； γ——路堤填筑容重 (kN/m3)。 由設(shè)計資料可知， 設(shè)計 的 路堤高度 H=5m，邊坡坡率 m=1∶ ，路堤頂面寬度，路堤填料重度 18kN/m3。 所以， 集中荷載 P0 等效高度 H0 集中荷載 P0 傳到地基頂面路堤中心線處的垂直應(yīng)力分量： 路堤自重應(yīng)力 z?? ： 路堤基底附加應(yīng)力 q： 中軸線上地基中各點附加應(yīng)力 z? 隨深度 Z 的計算，考慮列車荷載，路堤地面的受力分布為三角形，則 b/z=0 a= 5= 中軸線上地基中各點應(yīng)力 z? 計算表 21 如下： k P 220 ?????? mbPP ? ????? mbHH239。 KN/ ????? zzq ??20 k N / ???? Hz ??2220039。k N/ r c ta 1???????????????????mmaHPz? 表 22 地基中軸線應(yīng)力計算表 Z(m) a/z I σ z( kPa) Pi(kPa) Z? ( kPa) Es(Mpa) Szs EH0?? ? (cm) 2 23 2 4 40 2 6 56 8 72 10 87 3 12 102 3 14 117 3 16 132 3 18 147 3 20 164 3 22 181 3 24 198 3 26 215 5 28 232 5 30 249 5 32 266 5 說明： ① 附加應(yīng)力 z? 隨深度而降低， z Iq?? ； 說明： ① 附加應(yīng)力 z? 隨深度而降低， z Iq?? ； ② I 應(yīng)力系數(shù)源于地基內(nèi)垂直應(yīng)力 z? 計算簡圖； 由于 在深度 32m 處附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值小于 15%，故按規(guī)范可以確定壓縮層厚度為 32m，即 H=32m，采用雙面排水。 . 各層沉降量公式 △ S 見公式 (23) (23) 所以， 垂直總沉降量 S 為 (3)路堤底面工后沉降計算 zzi iiSHE?? ? ? ???? ???? ? ini zizi HESS ? 本工程施工中，路堤填筑計劃進度是 1m/d，一年按 365 天計算，工期為一年，則要填筑完整個路堤所需時間（固結(jié)歷時） t=1（ 年 ） 天然孔隙比 e=，滲透系數(shù) sk cm10 7?? ，壓縮系數(shù) ? ?? ；厚度為 16m，由于雙面排水，排水最長距離為一半層厚 m8 ，則 固結(jié)系數(shù) 時間因數(shù) 固結(jié)度 該層最終壓縮量 施工過程中的壓縮量 (4)施工過程后路堤底面總沉降 ????? ? SSS ， 由于施工過程后的路堤底面總沉降 39。S =，大于規(guī)定，故需要進行軟土地基處理。 天然地基穩(wěn)定性驗算 (1)驗算軟件：同濟啟明星。 (2)驗算方法：瑞典法。 (3)驗算模式：總應(yīng)力模式。 (4)驗算結(jié)果：見圖 22。 (5)驗算結(jié)論：天然地基安全系數(shù)小于 2，其穩(wěn)定性不符合要求，需要進行軟土地基處理。 22 ??? tHCT VV 22 ????? ??? ）（）（ ππππ TU Vt??S ???? ?SUS年γα mekC V 277w )11(10)1( ????? ????? ? 圖 23 天然地基穩(wěn)定性驗算結(jié)果 第 3 章 軟土地基處理設(shè)計 軟土地基處理原因 在上述客運單線 鐵路 設(shè)計中， 軟土本身具有含水量高、滲透性小、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低以及觸變性等不利的工程特性 ， 這就決定了軟土地基的不穩(wěn)定易變形的特點。因此，在路堤施工中，對軟土不穩(wěn)定性和易變形的控制顯得尤為重要。經(jīng)第 2 章中路堤底面沉降量計算和天然地基穩(wěn)定性驗算，此客運專線單線 鐵路 設(shè)計需要進行軟土地基處理。 軟土地基處理方案比選 地基處理的目的是提高地基承載力，降低其壓縮性，確?；A(chǔ)穩(wěn)定，減少基礎(chǔ)的不均勻沉降。主要方法有：置換法、擠密壓實法、漿液灌注加固法、加筋法、 排水固結(jié)法 、復(fù)合地基法等。 (1)置換法：當?shù)鼗纳媳?層部分為承載能力低的軟弱土 (如淤泥、雜土 )時，可將軟弱土層全部挖走，換成堅土。即以砂、碎石等材料置換軟弱地基中部分軟弱土體，形成復(fù)合地基，或在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿或石灰等物質(zhì)，形成加固體，與未加固部分形成復(fù)合地基，達到提高地基承載力，減少壓縮量的目的。 (2)擠密壓實法：擠密壓實法的原理是采用一定的手段，通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小，強度提高，達到地基處理的目的。根據(jù)采用的手段可分為以下方法： ：這是一種快速加固軟基的方法，將很重的錘提起從高處自由落下，以沖擊荷載夯實軟弱土 層，使地基受沖擊力和振動，土層被強制壓密，從而提高地基土強度，降低土層的壓縮性。以達到地基加固的目的。強夯法施工設(shè)備簡單，不需要加固材料，費用低、周期短。但是強夯法有嚴格的土質(zhì)適用范圍，而主要適用于處理素填土、雜填土、砂土、低飽和度粘性土和黃土地基。 ：采用人工或機械夯實、機械碾壓或振動對填土、濕陷性黃土、松散無粘性土等軟弱或原來比較疏松表層土進行壓實，也可采用分層回填壓實加固，分層壓實的填料也可適量添加石灰、水等，適用于含水量接近于最佳含水量的淺層疏松粘性土、松散砂性土、濕陷性黃土及雜填士。 ：通常用以加固砂層，其原理是：一方面依靠振沖器的強力振動使飽和砂層發(fā)生液化，顆粒重新排列，孔隙比減少；另一方面依靠振沖器的水平振動力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂層擠壓密實。 ：使用樁柱擠壓地基是由樁柱擠密土和填夯的樁體組成的人工“復(fù)合地基”土樁主要適用于消除濕陷性黃土地基的濕陷性，灰土樁主要適用于提高人工填土地基的承載力適用于濕陷性黃土、人工填土、非飽和粘性土在松散砂土或人工填土中設(shè)置砂柱，能對周圍土體產(chǎn)生擠密或振密作用，可以顯著提高地基強度，改善地基的整體穩(wěn)定性，并減少 地基沉降量，適用于松砂地基或雜填土。 (3)漿液灌注加固法：灌漿法的實質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學原理，把某些能固化的漿液注入各種介質(zhì)的裂隙或孔隙，以改善地基的物理力學性質(zhì)。加固松軟地基土的漿液材料主要有水泥漿液和各種化學漿液水泥漿液采用的水泥應(yīng)是標 4 號以上的普通硅酸鹽水泥，但由于含有水泥顆粒，是粒狀漿液，故對小空隙的土雖在壓力之下也難于壓進，因此它適用于礫砂、碎石或大裂縫巖石的加固?；瘜W漿液一般用以水玻璃為主劑的水玻璃 — 水泥漿液，水玻璃 — 氯化鈣以及單純的水玻璃等。其中用兩種溶液加固土的一般稱雙液法，用一種化學 溶液的稱單液法。雙液法可用于中砂、粗砂、碎礫石等土類的加固加固土的原理是由于兩種溶液在土中起化學作用，析出硅酸膠凝體，使土粒膠結(jié)成有一定強度的土體，它的特點是速凝，抗壓強度可達到大大提高以上。灌漿技術(shù)加固軟路基，在技術(shù)上是可行的，在施工質(zhì)量和處理效果上是好的，對其承載力和穩(wěn)定性將得到較大的提高。根據(jù)采取不同的灌漿方法及相應(yīng)的灌漿材料 ，灌漿法可應(yīng)用于砂及砂礫地基、濕陷性黃土地基、粘性土地基。灌漿法的基本原理及其應(yīng)用已形成了巖土工程化學。 (4)加筋法：通過在土層中埋設(shè)強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達 到提高地基承載力，減小沉降，或維持建筑物穩(wěn)定的地基處理方法稱為加筋法。加筋在地基土中埋設(shè)強度較大的土工合成材料、鋼片等加筋材料、使地基土能夠承受抗拉力，防止斷裂，保持整體性，提高剛度，改變地基土體的應(yīng)力場和應(yīng)變場，從而提高地基的承載力，改善地基的變形特性。該方法適用于軟弱土地基，填土及高填土、砂土等。 (5)排水固結(jié)法 ： 飽和軟黏土地基在荷載作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時，隨著超靜孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強度逐漸增長。所以，土體在受壓固結(jié)時，一方 面孔隙比減小產(chǎn)生壓縮，一方面抗剪強度也得到提高。這說明，如果在建筑場地先加一個和上部建筑物相同的壓力進行預(yù)壓，使土層固結(jié)然后卸除荷載，再建造建筑物。這樣，建筑物所引起的沉降即可大大減小。如果預(yù)壓荷載大于建筑物荷載，即所謂超載預(yù)壓，則效果更好，因為，經(jīng)過超載預(yù)壓，當土層的固結(jié)壓力大于使用荷載下的固結(jié)壓力時，原來的正常固結(jié)黏土層將處于超固結(jié)狀態(tài)，而使土層在使用荷載下的變形大為減小。 排水固結(jié)法作為處理軟粘土地基的有效方法，在工程上得到廣泛的應(yīng)用。采用排水固結(jié)法可同時解決沉降和穩(wěn)定問題。使地基的沉降在加載預(yù)壓期間 大部分或基本完 成，建筑物在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差，且