【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(duì)路基基底進(jìn)行嚴(yán) 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(duì)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(hù)設(shè)備是指路基坡面防護(hù)，包括坡面防護(hù)和沖刷防護(hù)。坡面防護(hù)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(hù)主要是防止河水對(duì)坡腳的沖刷和浸蝕。 鐵路路堤構(gòu)造 路堤橫斷面設(shè)計(jì) 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (1)鐵路 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 客運(yùn)專線 鐵路 ，采用單線設(shè)計(jì)。 旅客列車設(shè)計(jì)行車速度200km/h； 開(kāi)通運(yùn)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(bǔ)給充足 。 路堤橫斷面 (1)路基面寬度 客運(yùn)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(jiàn)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(xì)粒石含量小于 15%的漂石土、級(jí)配良好的中粗砂 。 B 組填料或經(jīng)過(guò)處理后的 C 組填料 。 C 組填料或經(jīng)過(guò)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(jì)整個(gè)路堤上部邊坡坡率設(shè)為 1： 。 (4)排水 與防護(hù) 設(shè)計(jì) 依據(jù)鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 ， 設(shè)計(jì) 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(jìn)行綠色防護(hù)。 天然地基 沉降計(jì)算與穩(wěn)定性驗(yàn)算 天然地基沉降計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jiǎn)圖 (2)路堤基底附加應(yīng)力 及沉降計(jì)算 基底附加應(yīng)力是指引起地基沉降的壓力。基底附加應(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(jì)算時(shí)，以無(wú)限長(zhǎng)條形三角棱體代替路堤 ； 三角棱體頂點(diǎn)作用有連續(xù)集中荷載 0P ，設(shè) 每延米長(zhǎng)的路堤上，列車及軌道重量之和為 P， 見(jiàn) 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(jì)資料可知， 設(shè)計(jì) 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(diǎn)附加應(yīng)力 z? 隨深度 Z 的計(jì)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(diǎn)應(yīng)力 z? 計(jì)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(jì)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(shuō)明： ① 附加應(yīng)力 z? 隨深度而降低， z Iq?? ； 說(shuō)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(jì)算簡(jiǎn)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(jiàn)公式 (23) (23) 所以， 垂直總沉降量 S 為 (3)路堤底面工后沉降計(jì)算 zzi iiSHE?? ? ? ???? ???? ? ini zizi HESS ? 本工程施工中，路堤填筑計(jì)劃進(jìn)度是 1m/d，一年按 365 天計(jì)算，工期為一年，則要填筑完整個(gè)路堤所需時(shí)間（固結(jié)歷時(shí)） 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(zhǎng)距離為一半層厚 m8 ，則 固結(jié)系數(shù) 時(shí)間因數(shù) 固結(jié)度 該層最終壓縮量 施工過(guò)程中的壓縮量 (4)施工過(guò)程后路堤底面總沉降 ????? ? SSS ， 由于施工過(guò)程后的路堤底面總沉降 39。S =，大于規(guī)定，故需要進(jìn)行軟土地基處理。 天然地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 (1)驗(yàn)算軟件：同濟(jì)啟明星。 (2)驗(yàn)算方法：瑞典法。 (3)驗(yàn)算模式：總應(yīng)力模式。 (4)驗(yàn)算結(jié)果：見(jiàn)圖 22。 (5)驗(yàn)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(jìn)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(yàn)算結(jié)果 第 3 章 軟土地基處理設(shè)計(jì) 軟土地基處理原因 在上述客運(yùn)單線 鐵路 設(shè)計(jì)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(qiáng)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(diǎn)。因此，在路堤施工中，對(duì)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(jì)算和天然地基穩(wěn)定性驗(yàn)算，此客運(yùn)專線單線 鐵路 設(shè)計(jì)需要進(jìn)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，確保基礎(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(shí)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(dāng)?shù)鼗纳媳?層部分為承載能力低的軟弱土 (如淤泥、雜土 )時(shí)，可將軟弱土層全部挖走，換成堅(jiān)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(dá)到提高地基承載力，減少壓縮量的目的。 (2)擠密壓實(shí)法：擠密壓實(shí)法的原理是采用一定的手段，通過(guò)振動(dòng)、擠壓使地基土體孔隙比減小，強(qiáng)度提高，達(dá)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(shí)軟弱土 層，使地基受沖擊力和振動(dòng)，土層被強(qiáng)制壓密，從而提高地基土強(qiáng)度，降低土層的壓縮性。以達(dá)到地基加固的目的。強(qiáng)夯法施工設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要加固材料，費(fèi)用低、周期短。但是強(qiáng)夯法有嚴(yán)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(jī)械夯實(shí)、機(jī)械碾壓或振動(dòng)對(duì)填土、濕陷性黃土、松散無(wú)粘性土等軟弱或原來(lái)比較疏松表層土進(jìn)行壓實(shí)，也可采用分層回填壓實(shí)加固，分層壓實(shí)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(qiáng)力振動(dòng)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(dòng)力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂層擠壓密實(shí)。 ：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(duì)周圍土體產(chǎn)生擠密或振密作用，可以顯著提高地基強(qiáng)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(shí)質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學(xué)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(xué)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(xué)漿液水泥漿液采用的水泥應(yīng)是標(biāo) 4 號(hào)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(duì)小空隙的土雖在壓力之下也難于壓進(jìn)，因此它適用于礫砂、碎石或大裂縫巖石的加固。化學(xué)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(xué) 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(xué)作用，析出硅酸膠凝體，使土粒膠結(jié)成有一定強(qiáng)度的土體，它的特點(diǎn)是速凝，抗壓強(qiáng)度可達(dá)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(duì)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(xué)。 (4)加筋法：通過(guò)在土層中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達(dá) 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(qiáng)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(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)，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(shí)，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(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。所以，土體在受壓固結(jié)時(shí)，一方 面孔隙比減小產(chǎn)生壓縮，一方面抗剪強(qiáng)度也得到提高。這說(shuō)明，如果在建筑場(chǎng)地先加一個(gè)和上部建筑物相同的壓力進(jìn)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?yàn)?，?jīng)過(guò)超載預(yù)壓，當(dāng)土層的固結(jié)壓力大于使用荷載下的固結(jié)壓力時(shí)，原來(lái)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(shí)解決沉降和穩(wěn)定問(wèn)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