【導讀】高速鐵路對路基工后沉降的要求以及依據(jù)；黃土路基沉降的基本規(guī)律及影響因素分析；控制路基沉降的施工方法與技術措施；路基沉降的檢測方法。制定設計進度計劃，嚴格執(zhí)行，按期獨立完成設計任務。料，確實不能解決時，可向指導教師提出答疑。運用所學知識、參考資料分析實際工程問題。能夠結合施工方案進行路基穩(wěn)定性計算和沉降計算。翻譯外文專題資料不少于3000漢字。[4]楊廣慶，岳祖潤．路基工程[M]．北京：中國鐵道出版社，2021.為實現(xiàn)我國鐵路事業(yè)跨越式的發(fā)展鐵路，客運專線已開始在我國大力。目前，京滬、武廣、石太、鄭西、京石等鐵路客運專線已相繼開工。除了強度要求外，還有變形條件要求。軟土地基沉降造成軌道狀態(tài)不良，不能達到設計速度和運量的要求。其他許多國家也相應的提出了各種地基加固措施。水方案和深層散水方案、沖擊壓實技術、灰土樁擠密法等。地基設計包括樁網(wǎng)地基和非樁網(wǎng)復合地基。手冊、規(guī)范和技術標準等解決實際問題的能力。

　　

【正文】 ，特別是 A、 B組填料，個別線在施工過程中反映填料粒徑過大 (但滿足規(guī)范要求的基床底層不大于 10cm，基床以下不大于15cm)，填料難以達到壓實標準，建議基床底層填料粒徑不大于 5cm，基床以下不大于石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 11 10cm作為控制標準。 沿線土質較差地段宜首選遠運粗粒土填筑路基，其次是物理改良和級配改良．應慎用少用化學改良土，化學改良土從經(jīng)濟效應 、工期效應 、環(huán)保效應等方面考慮都不宜大量采用，且填筑質量難以保證，化學改良土的水穩(wěn)定性對路基本體壓密沉降的影響程度很難預 見。 客運專線無 砟 軌道路基填筑的壓實標準 鐵路路基壓實質量是保持線路穩(wěn)定與平順，保證列車能高速、安全運行的重要條件，而控制和檢測壓實質量的標準、方法和設備，則是保證壓實質量的重要措施?？瓦\專線鐵路路基質量檢測參數(shù)主要包括地基系數(shù) 30K ，動態(tài)模量 vdE ，空隙率 n(或壓實系數(shù) K)，變形模量 2VE 四項指標?？障堵?n是土體中空隙體積與土的三相體 積的比值，而壓實系數(shù) K是指工地碾壓時達到的干容重與相應的擊實試驗得到的最大干容重之比，即相對理論壓實的比例，均反映土體的松密程度；地基系數(shù) 30K ： 是表示土體表面在平面壓力作用下產(chǎn)生的可壓縮性的大小，是我國原有鐵路規(guī)范對路基壓實質量的強度檢測指標；變形模量 2vE 是通過圓形承載板和加載裝置對地面進行第一次加載和卸載后，再進行第二次加載，測得的應 力 — 位移曲線上 max0? 與 max0? 之間的位移割線斜率確定，用來分析土體的變形性質和承載能力；動態(tài)變形模量 vdE 是指土體在一定大小的豎向沖擊力 sF 和沖擊時間 ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)，可直接用于評判路基的壓實質量。 雖 然地基系數(shù) 值 30K 是反映路基土強度及變形關系的參數(shù)，但試驗的荷載 — 沉降曲線是一次加載得出的，其沉降包括了填料的彈性變形和塑性變形。計算 變形模量30K 的荷載 沉降曲線是在逐級加載后，逐級卸載，再二次加載得出，可認為其沉降 (變形 )消除了填料的塑性變形，測試結果離散性小，更能反映路基土 的真實強度，比地基系數(shù) 30K 更科學、更合理。靜態(tài)變形模量 2VE 和地基系數(shù) 30K 都是采用小于 300mm的靜態(tài)平板載荷試驗儀，通過在壓實填土表面做靜壓試驗測得，二者反映的都是靜態(tài)應力作用下土體抵抗變形的能力，而 鐵路路基承受的是 列車運行時產(chǎn)生的動荷載，采用vdE 可以有效地反映列車在高速運行條件下產(chǎn)生的動應力對路基的真實作用狀況，是客運專線路基質量檢測的發(fā)展方向。表 22是客運專線路基填筑質量檢測參數(shù) 30K 、2vE ： vdE 與 三項指標的對比情 況。 石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 12 表 22 30K 、 2vE 與 vdE 三項指標的對比 項目 30K 2vE vdE 載荷板直徑 300㎜ 300㎜ 300㎜ 預加載 （以前 ） 第二次加載 三次沖擊荷載 與地面接觸耦合 一般 好 差 加載等級 不少于 6級 動態(tài)施加脈沖 寬度 18ms 項目 30K 2vE vdE 加載控制 當 1min 的沉降量不大于該級荷載沉降量的 1% 時加下一級荷載 120s 后加下一級荷載 最大荷載或終止試驗加載的標準 總沉降量超過 ㎜ 或荷載強度超過估計的現(xiàn)場實際最大接觸壓力，或達到地基屈服點 或沉降大于 5㎜ 計算公式 ??s? 為 s?? 曲線上s=㎜所對應的荷載 Ev2=（ 1? + max02?? ) max0? 為最大平均標準應力， 1? , 2? 為待定系數(shù) vdE =,s為實測荷載板下沉幅值 客運專線無 砟 軌道路基沉降的控制理念 在自重 (包括軌道結構 )和列車荷載的長期作用下，鐵路路基避免不了會產(chǎn)生一定的下沉變形，鐵路路基沉降組成及其相互關系如圖 2－ 1 所示 。從時間而言，路基沉降可分為路基在填筑過程中至竣工驗收前所產(chǎn)生的沉降，以及路基在鋪軌完成后所產(chǎn)生的沉降即所謂工后下沉。路基施工沉降是在路基施工過程中產(chǎn)生的沉降，不會影響實際的工程實施，因為總要填筑到設計標高后，才會進行鋪軌工程的 施工；工后沉降是指在鋪軌工程全部結束后，整個路基結構物產(chǎn)生的沉降量，即為路基最終沉降量與鋪軌完成時已有沉降量之差。由于工后沉降是指鋪設無 砟 軌道后出現(xiàn)的，因而不能通過路基工程本身加以克服的沉降，將會對后期的運營產(chǎn)生較大的影響，是路基沉降的重點控制對象。 通常而言，鐵路路基工后沉降一般由三部分組成： (1)路基填土在自重及上部荷石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 13 載作用下產(chǎn)生的壓密沉降； (2)路基基床在動荷載作用下的彈性變形和累積塑性變形； (3)地基在軌道、路堤自重及列車作用下的殘余沉降。第一部分沉降與路堤填料和壓實質量有密切關系，國外高速鐵路 的經(jīng)驗和實測資料表明，路堤填土壓實壓密沉降主要是與路基填筑施工的壓實密度相關，該部分沉降一般在路堤竣工后一年左右時間內完成，若施工組織安排合理，并有一定的放置工期，路基本體的壓密沉降可不計入工后沉降；第二部分沉降與列車軸重、運行密度、軌道結構以及基床表層質量有關，由于高速鐵路對路基基床結構提出了特殊要求， 在列車動荷載作用下一般小于 5mm；第三部分是工后沉降的主要組成部分，特別是當?shù)鼗鶠檐浫跽承酝習r，沉降量大，完成時間長，如果不采取有效的控制措施，下沉量高達數(shù)十厘米，時間長達數(shù)十年，因此控制路基沉降主要是控 制地基的工后沉降【 8】 。 圖 21 鐵路路基沉降組成及其相互關系 客運專線無 砟 軌道路基沉降的控制要求 客運專線路基作為無 砟 軌道結構的基礎，對路基的沉降變形非常敏感，要求沉降控 制在非常小的范圍內。 我國擬建的客運專線無 砟 軌道在汲取國外沉降控制經(jīng)驗的基礎上，圍繞線路運營、結構允許變形，從路基竣工后扣件可調整的總沉降量， 20m 結構長度范圍內的不均勻沉降、路基與橋涵之間差異沉降形成的錯臺，以及軌道結構單元之間形成的折角等多方 面對路基變形都作出了嚴格規(guī)定，如表 2表 24。 路基頂面搞成變化曲線一次嚴密曲線一次+二次壓密曲線t tsSSsSSS石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 14 表 23 工后沉降 及沉降差控制標準 表 24 路基工后沉降控制標準 設計速度 km h1 軌道結構類型 一般地 段工后沉降量／ mm 過渡段工后沉降 量／ mm 沉降速率 (mm／ a) 250 有砟軌道 100 50 30 300／ 350 有砟軌道 50 30 20 250 ／ 300／ 350 無砟軌道 工后沉降≯ l5mm；長度大于 20m沉降比較均勻路基，工后沉降量≯ 30mm，且 Rsh≥ 。 路橋、路隧間差異沉降≯ 5 m，折角≯ 1／ 1000 一般情況允許工后沉降 均勻地基長? 20m 允許工后沉降 不均勻沉降 錯臺差異沉降 折角 15? ㎜ ? 30㎜ mmm2020 ? 5mm 10001? 石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 15 第 3 章 路基沉降的控制 客運專線路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維修工作。 路基各種處理措施效果評價 (1)墊層法 墊層法是以灰土或素土做成墊層的處理方法，具有因地制宜、就地取材和施工簡便等特點，使用較為廣泛．墊層施工時，應先將處理的濕陷性土挖出，然后利用挖出的粘性土或其他粘性土作為土料，經(jīng)過篩分后，在最佳含水量的狀態(tài)下，將其分層回填夯實，單層最大鋪設厚度不得大于 30cm。 (2)強夯法 強夯法是一種適應性很強，既經(jīng)濟又簡便的地基加固手段．由于處理效果顯著，成本低，已成為處理濕陷性地基廣泛采用的一種方法．一般采用 l00～ 200KN重錘， 10～20m落距，錘底直徑為 ～ ，錘底靜壓力值為 25～ 40kPa，濕陷性土層被消除的厚度可達 3～ 6m．夯點一般按正方形或梅花形網(wǎng)格排列，間距根據(jù)試夯時單點的側向影響范圍確定。濕陷性黃土經(jīng)強夯后，其物理力學性質發(fā)生很大變化，土的結構也發(fā)生了變化；根據(jù)強夯前后各點的干容重可確定對應的壓實系數(shù)，在夯點中心以下 ～ ～ ，一般在夯點中心以下 ～ 土體密實度最大，在大部分區(qū)域，土的物理力學性質變化較大，其壓縮性由夯前的高壓縮性變?yōu)楹缓蟮牡蛪嚎s性，干容重由夯前 ～ ／ m3增加到夯后 ～／ m3，提高了 ～ ％ ；孔隙比也顯著降低，由夯前 ～ ～ ，降低了 ～ ％ ；承載力由夯前 183～ 189kPa增加到夯后的 266～328kPa，提高了 ～ ％ ．濕陷性消除效果的分析可知，天然狀態(tài)下黃土的濕陷性系數(shù)δ均大于 ，最大值為 ．在夯后地面一定深度范圍內 (1000kJ— 5m內：2021kJ— 6m內； 3000kJ7m內 )黃土的濕陷性系數(shù)δ均小于 。 (3)水泥攪拌樁 水泥攪拌樁復合地基作為地基加固新技術之一，它是利用水泥作為固化劑的主體，通過攪拌機械，將地基土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和土之間所產(chǎn)生的一系列物理 — 化學反應，使土硬結成具有整性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體，和樁周土共同構成復合地基．借鑒軟土地基處理的成功經(jīng)驗，提出了深層攪拌法加固飽和黃土地石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 16 基的方法，加固后的地基承載力可提高一倍以上，工程費用比常用的混凝土灌注樁低20～ 25％ ，經(jīng)濟效益明顯。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，當黃土的含水量低于 20％ 時，攪拌樁邊緣部分硬化尚可，越往中心硬化程度越差，到樁心時甚至變成干粉狀，樁體 水泥土密實度也低．這是因為水泥粉在樁體土內的分布并不均勻，靠近樁芯水泥粉含量大，相應水化需水量也大．再這由于土本身含水量低，在水泥粉被攪入后水泥土非常干硬，不易攪勻和壓實．所以為保證樁體水泥土都能充分硬化和較高的密實度，土的含水量應大于 20％ ，若含水量在 24％ 以上更好． (4)孔內深層強夯擠密法 北京長城建筑新技術研究所將地基處理與 砟 土 (無機固體垃圾 )消納結合起來，提出了孔內深層強夯擠密法 (DDC技術 )，它是先成孔，再向孔內填料以重錘在孔內進行沖擊夯實，使填料向孔周側向擠壓，而形成一種復合地基．此方法已在西 安某自重濕陷性場地地基處理中應用，其特點：①加固深度大，可達數(shù)十米；②夯擊能量大；⑧樁體是不等徑串珠狀；④填充材料很廣泛． (5)淺層阻水方案和深層散水方案 以非飽和土的土水勢原理和薄膜水運動理論為基礎，提出了用淺層阻水方案和深層散水方案解決深厚濕陷性黃土地基濕陷性交形的思路，具有較好的應用前景．淺層阻水方案是利用非飽和土土水勢原理，在深厚濕陷性黃土層的一定深度設置一薄砂層，將地基中可能滲人的水分盡可能保持在經(jīng)處理已消除濕陷的上部土層孔隙中，并大大減小未處理的深層大厚度濕陷性黃土層的增濕水量和增濕變形．深層 散水方案是將浸入地基的水通過一定的豎井 (需防滲處理 )引向深厚濕陷性黃土層的深層，使其以薄膜水的方式向四周散開，在深層形成一定范圍但不致危及基礎工作的濕潤區(qū)，由于保持了基礎下土的天然濕度和結構，使之具有原狀黃土較高的自然強度。 (6)灰土樁擠密法 灰土樁擠密法在濕陷性黃土地基處理中，是采用最廣泛的地基處理方法之一，它能有效地消除大厚度黃土的濕陷性，與其它處理方法比較，灰土樁擠密法具有不需大量開挖和回填、所用施工機械簡單、處理費用低、處理深度深 (達 5～ 15m)等特點，這是其它處理方法 (如重錘夯實法、強夯法 )所難 以達到的。除了消除黃土濕陷性外，灰土樁與擠密土一起構成復合地基，提高了地基強度，減小地基變形，改善了黃土地基的工程特性。土中摻入石灰后產(chǎn)生吸水和膨脹作用、土和石灰的離子交換反應、土和石灰的膠泥反應、石灰與碳酸氣體產(chǎn)生碳酸化作用等改善了土的工程性質，提高了灰土樁的混合土強度，并且具有一定的水穩(wěn)性． (7)沖擊壓實技術 沖擊壓實技術主要是利用運動中的三葉或五葉凸形輪，來產(chǎn)生瞬間的豎向振動荷石家莊鐵道大學畢業(yè)論文 17 載，振動荷載向路基快速傳遞能量，傳給路基的能量是壓縮波、剪切波和瑞利波聯(lián)合傳遞的．壓縮波的質點運動是屬于平行波陣面方向的一 種拉壓運動，這種波使孔隙水壓力增大，土的結構發(fā)生變化，由疏松變?yōu)榫o密；剪切波使解體的土顆粒移動、錯位，這樣多次重復，使土顆粒處于密實狀態(tài)：而瑞利波的質點運動則是由水平和豎向分量組成，在有效加固深度范圍內使士顆粒形成緊密的排列。 該方法于 1995年從南非引進，成功應用予香港機場，后來在華北，西南等地區(qū)已有使用，后來在國道主干線連云港至霍爾果斯某區(qū)段中使用。目前在黃土地區(qū)主要用于處理濕陷性黃土地基和黃土路基的補強。沖擊壓實處理濕陷性黃土地基，即直接在路堤基底、零填路基或路塹路床進行沖擊碾壓作業(yè)。根據(jù)甘肅某項目的 試驗結果，采用 25KJ三邊形沖擊壓實機對天然濕陷性黃土地基沖碾 40遍后，地表平均下沉量達 32cm以上，地表以下 80cm內的平均壓實度達 85％，消除濕陷性深度可達 120cm以上． 影響路基沉降的因素 影響沉降穩(wěn)定的自然因素 地形 地形不僅影響路線的選定與線形設計．也影響到路基設計。平原、丘陵、山嶺各區(qū)地勢不同，各區(qū)的水和溫度