高速铁路路基沉降浅析
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高速铁路沉降与变形分析及对策摘要:在铁路建设中经常出现线路沉降、变形等病害,须对基础进行整治。
轻则需调整轨道几何尺寸,严重的要拆除轨道结构重新施工,从而造成工期延误和成本增加。
沉降与变形问题也是制约高速铁路正常运行的重要因素,对运营安全影响巨大。
关键词:沉降变形;区域地面沉降;冻胀;桥梁结构变形;线侧施工;引起高速铁路沉降与变形的原因主要有地质条件、复杂桥梁结构、线路外侧施工或加载以及施工质量问题。
一、高速铁路沉降与变形产生的原因线路发生沉降与变形主要有以下原因:1.特殊的地质构造或环境。
区域地面沉降、岩溶地基等会引起线路的沉降,地裂缝会引起线路变形,严寒地区路基冻胀会引起线路上拱。
2.软弱地基。
含丰富地下水的隧道基底岩层破碎、深厚软土地基、膨胀性岩土地基等会引起线路沉降、上拱或变形。
3.复杂桥梁结构。
我国高速铁路建造水平日益提高,设计了一些跨越大江大河、深沟陡谷的新型大跨桥梁结构。
其设计时须与轨道结构精确耦合计算,才能满足平顺性和动态指标控制要求。
4.外部因素。
线路外侧倾倒垃圾、施工桩基础、填筑路基、施工涵洞及桥梁等都会引起线路变形或沉降。
5.施工质量不良。
隧道仰拱底部虚砟清理不干净导致混凝土与基岩面结合不紧密,路基过渡段填料质量不合格或者死角部位压实不到位均会引起线路沉降。
施工中还出现了路基采用了具有膨胀性碎石的填料和路基掺加未完全消解的生石灰,在后期遇水后产生膨胀引起路基上拱导致无砟轨道结构变形的质量问题。
具体线路产生沉降与变形的原因,有的是多方面的因素交织在一起,有的还不能准确地判明原因,要从地质、设计、施工、地理环境等多方面进行分析,查明原因后,才能制定针对性的处理措施。
二、路基冻胀分析1.冻胀规律分析。
根据对东北地区客运专线建设及运营期间冻胀季节路基观测数据的分析,冻胀变形随时间发展变化过程可划分为冻胀初始波动、冻胀快速发展、低速稳定持续发展、波动融沉、变形稳定五个阶段。
建设期间路基施工应根据当地气候条件,按照“尽量提前施作、适当缩短施工单元、当年全部完成主体和附属”的原则进行施工组织设计安排。
豫塑鳃.浅析高速铁路路桥过渡段沉降控制施工关键技术余伽义(中铁四局第二工程有限公司,浙江浦江322204)喃要]铁路和公路都不可避免地遇§q路桥(涵)过渡段,过渡段除具备一般路基的所有特征之外,还有其本身的特睐洼。
而采用什么样的方法处理路桥过渡段以及怎样控制过渡段的施工.是体现路桥过渡段设置效果的关键,所以开展过渡段的施工教术试验研究相当妊要。
本文以武广铁路为例,分析了高速铁璐路侨过渡段抗降控制施工中的相关技术。
c关键词]高速铁路;过渡段沉降;施工1路桥过渡段基底处理按照设计图纸对过渡段基坑进行开挖,依据设计原则对横向和纵向台阶断面尺寸不得大于60cm x60cm,首先用挖机清表,预留20c m人工清除。
根据{;殳{十图纸、规范要求及武广公司有关蒡n定,首先要对过渡段基底进行地质复核和基底承载力检测,通过试验结果判定地质情况是否与设计图纸相符。
对于现场实际地质情况与设计图纸不符的,要及时通知设计代表做出变更设计。
对于路基基床以下土体软弱地段通常采用CF G桩或高压旋喷桩处理正线基底,并按设计高程清表、设置桩帽和铺设60c m厚的碎石褥垫层,以确保群桩的整体受力,处理后的基底经过检测判断是否能满足基底承载力要求。
2路桥过渡段施工工艺2.1过渡殴填筑施.工工艺21.1分层填筑1)放线。
测放线路中桩和填筑边线。
2)画网格。
在有效的填筑范围内,按5m x6m用白灰画网格,以便现场领工员指挥车辆进行按顺序倾倒填料。
3)控制松铺厚度。
按自卸汽车每车的方量和松铺厚度计算每个方格内的卸土车数,以控制填料的松铺厚度。
松铺厚度可分28c m、30c m、32cm三种控制。
根据压实机械组合、压实遍数及检测结果找出不同类别填料的最佳松铺厚度。
4)控芾I填料均匀性。
倾倒在网格内的填料,在摊铺前检查填料是否均匀,是否有粗细颗粒严重离析现象,若有采取机械配合人工进行旌工现场拌合,确保填料均匀。
2_12机械整平1)粗平。
铁路路基沉降原因分析与控制策略摘要:铁路路基沉降是铁路工程中一个重要的问题,其对铁路运营和安全产生着直接的影响。
铁路是国民经济发展的重要基础设施,而铁路路基沉降是铁路运营中不可避免的现象。
铁路路基沉降会导致铁路线路的变形和不平整,进而影响铁轨的几何和轨面水平度,甚至可能导致列车的脱轨。
因此,研究铁路路基沉降的原因和控制策略对于确保铁路运营的安全和可靠至关重要。
关键词:铁路路基;沉降原因;分析;控制策略1铁路路基沉降的原因分析铁路路基沉降是指铁路路基在使用过程中产生的沉降现象。
铁路路基沉降不仅会对列车行驶产生不利影响,还会对铁路线路的安全性和使用寿命造成严重威胁。
因此,对铁路路基沉降的原因进行系统的分析和归纳,对于确保铁路线路的安全和稳定具有重要意义。
1.1地质因素地质因素是造成铁路路基沉降的主要原因之一。
首先,地质条件对铁路路基的稳定性和承载力具有重要影响。
例如,地下水位的变化、土壤的性质和地下岩石的特性等地质因素都会对路基的沉降产生影响。
其次,地震和地下工程施工等外力因素也会引起铁路路基的沉降。
地震会导致地层的震动和变形,进而引起路基的沉降。
而地下工程施工则会改变地下土体的结构和性质,进而影响路基的稳定性和沉降情况。
1.2工程施工因素工程施工因素是造成铁路路基沉降的另一个重要原因。
在铁路线路的建设和维护过程中,工程施工不当往往会导致路基的沉降。
首先,土方开挖和填筑是铁路线路建设中常见的施工活动。
如果土方开挖和填筑不合理,就会导致土体的不均匀沉降,进而引起路基的沉降。
其次,施工过程中的振动和冲击也会对路基的稳定性产生不利影响。
振动和冲击会导致土体颗粒重新排列,进而引起路基的沉降。
此外,施工过程中的地基处理和加固措施不当,也会导致路基的沉降。
1.3运营因素运营因素是造成铁路路基沉降的另一个重要原因。
铁路线路的长期使用会引起路基的沉降。
首先,列车行驶时产生的振动会传导到路基上,进而引起路基的沉降。
振动会导致路基周围土体的颗粒重新排列,进而导致路基的沉降。
高速铁路路基沉降与变形观测控制技术研究高速铁路是现代交通运输的重要组成部分,对于国家经济的发展和社会进步起着关键的作用。
而高速铁路的建设与运营过程中,路基的沉降与变形是一个十分重要的问题,影响着铁路的运行安全和稳定性。
对高速铁路路基沉降与变形的观测控制技术进行研究具有重要意义。
一、高速铁路路基沉降与变形的原因高速铁路路基沉降与变形的原因主要包括以下几个方面:地下水位变化、地基土-结构相互作用、环境温度变化、施工质量等。
地下水位的变化会导致土壤的季节性膨胀和收缩,从而引起路基沉降和变形;地基土-结构相互作用是指地基土与铁路路基结构之间的相互作用,当地基土与路基结构之间存在不均匀沉降时,会引起路基的变形;环境温度的变化会引起路基结构的膨胀和收缩,从而导致路基的沉降和变形;而施工质量的影响主要体现在路基结构的设计和施工过程中,存在设计不合理或者施工不规范会导致路基的沉降和变形。
高速铁路路基沉降与变形会对铁路运营和行车安全带来严重的影响。
路基的沉降与变形会导致铁路线路的轨面不平整,影响列车的行车平稳性,增加列车的运行阻力,从而影响列车的运行速度和运行安全。
路基的沉降与变形还会影响铁路线路的强度和稳定性,增加铁路线路的维护成本,降低铁路线路的使用寿命,严重时甚至会引发铁路线路的事故。
针对高速铁路路基沉降与变形的问题,需要采用一系列先进的观测技术来对路基的沉降和变形进行监测。
地下水位的变化可以通过地下水位监测井、土壤含水量传感器和压力传感器等设备进行监测;路基结构的沉降和变形可以通过测斜仪、测振仪、应变计和位移传感器等设备进行监测;环境温度的变化可以通过温度传感器和温度记录仪等设备进行监测;施工质量可以通过静载试验、动载试验和地基变形观测等手段进行监测。
在高速铁路路基沉降与变形的控制方面,首先需要制定科学合理的工程设计方案,充分考虑地下水位、地基土性质、环境温度和施工质量等因素,从而减少路基的沉降和变形;在路基施工过程中,需要严格按照设计要求施工,保证工程质量;需要对路基的沉降和变形进行实时监测,及时发现问题并采取相应的措施进行处理;需要定期对路基进行维护和加固工作,保证路基的稳定性和安全性。
高速铁路路基沉降的几种原因及其监测方法第一章:引言高速铁路的建设是我国现代交通运输体系中的重要组成部分,也是实现国家现代化建设的重要支撑。
而高速铁路的路基沉降是其运行过程中普遍存在的问题,不仅影响运行的舒适性和安全性,还会对沿线建筑物和设施造成不良影响。
因此,针对高速铁路路基沉降问题的研究具有重要的现实意义和科学价值。
本篇论文将重点介绍高速铁路路基沉降的几种原因及其监测方法。
第二章:高速铁路路基沉降的原因高速铁路路基沉降的原因通常可以归结为地质因素、路基结构设计和铁路运输负荷等方面。
其中,地质因素主要包括地下水位变化、地质构造、软弱地基和岩石侵蚀等;路基结构设计问题主要包括路基宽度、路肩坡度和路基土的压缩性等;铁路运输负荷方面主要包括列车荷载和行车速度等。
以上几个方面都可能导致高速铁路路基沉降的产生,需要进行综合考虑。
第三章:高速铁路路基沉降的监测方法为了有效控制高速铁路路基沉降问题,需要采取科学的监测方法。
目前,国内外学者和工程技术人员已经开发了多种高速铁路路基沉降监测方法,例如GPS(全球定位系统)、激光测距仪、德律仪、沉降仪、地形测量仪等。
这些监测方法均具有不同的监测精度和适用范围,可以根据具体情况进行选择。
第四章:高速铁路路基沉降的控制措施高速铁路路基沉降的控制主要包括设计优化、技术改进和维护保养等方面。
设计优化方面需要重点考虑路基结构的稳定性和完整性,并进行合理的路基宽度、路肩坡度和路基土的压缩性等方面的设计;技术改进方面需要加强材料和施工技术的研究和改进,以提高路基的稳定性和耐久性;维护保养方面需要加强铁路线路的日常巡查和维护,及时发现和解决存在的路基沉降问题。
第五章:结论与展望高速铁路路基沉降问题在铁路建设和运营过程中不可避免,其研究和监测工作具有非常重要的现实意义和科学价值。
本文通过对高速铁路路基沉降原因、监测方法和控制措施的介绍,希望能够为同行业学者和工程技术人员提供参考,进一步促进高速铁路建设的不断发展和完善,以满足人民群众日益增长的交通出行需求。
高速铁路线路的沉降控制方案随着交通运输的发展和人们对出行速度的要求不断提高,高速铁路作为一种高效、快速、安全的交通方式受到了广泛的关注和应用。
然而,高速铁路线路在长期使用过程中,由于地基土的力学特性和环境条件的变化,会产生沉降现象,严重影响铁路线路的稳定性和安全性。
因此,制定高速铁路线路的沉降控制方案至关重要。
本文将针对高速铁路线路的沉降问题,进行分析和探讨,并提出一种有效的控制方案。
一、沉降原因的分析高速铁路线路的沉降问题主要与以下几个方面的因素有关:1. 地基土的力学特性:地基土的力学特性会对铁路线路的沉降产生重要影响。
土壤的初始固结度、孔隙比、压缩系数等参数都会影响土体的压缩性能,进而导致铁路线路的沉降问题。
2. 运行荷载的影响:高速列车的运行会给线路施加一定的荷载,而荷载是铁路线路沉降的主要因素之一。
不同类型、不同速度的列车对线路的沉降影响不同,因此需要对不同情况下的运行荷载进行考虑。
3. 环境条件的变化:高速铁路线路所处的环境条件也会对其沉降产生一定的影响。
例如,气候的变化、地下水位的变动等因素都会导致地基土体的特性发生变化,进而引发沉降问题。
二、沉降控制方案的制定1. 土体改良措施:针对地基土的力学特性,可以采取适当的土体改良措施来降低土壤的沉降性。
例如,在填筑铁路线路的地基中混入适量的固结剂或添加适当的控制剂,以增加土壤的稳定性和抗沉降能力。
2. 结构设计优化:通过优化高速铁路线路的结构设计,可以减小运行荷载对线路沉降的影响。
例如,在路基的设计中,合理配置不同材料的填料层,增加路基的承载力和抗沉降能力。
3. 监测与调整:建设高速铁路线路后,需要对线路进行定期的监测和调整,及时发现和解决沉降问题。
通过安装合适的监测设备,对线路的沉降情况进行实时监测,及时采取调整措施,保证线路的稳定性。
4. 沉降预测与评估:在设计和建设高速铁路线路时,可以进行沉降的预测与评估,以评估线路的可行性和稳定性。
路基沉降分析及地基沉降计算摘要:铁路经过的地区比较复杂,路基作为铁路的重要组成部分,是承受轨道结构重量和列车荷载及各种附加力的基础,路基本体必须有足够的强度和一定范围内的变形,所以作为承载高速铁路的基础—路基的设计得到越来越广泛的重视,把路基作为土工结构物来设计的理念在路基设计中逐步得到体现,在一般情况下,路基给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种处理措施条件下的固结问题,所以路基沉降变形问题是高速铁路设计中所要考虑的主要控制因素。
1 路基沉降的原因1.1 路基填土压实度不足由于压实度不足,往往导致填方路基的不均匀沉降变形,路基两侧出现纵向裂缝,路基土体压实度不足的主要原因有以下几点:(1)施工受实际条件的限制。
路基施工时,天气太干燥,局部路堤填料粘土土块粉碎不足致使路基压实度不均匀;暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压,致使路基边缘压实度不够;某些加减速车道与行车道没有同步施工,当拼接处理得不好时,其拼接处也会产生压实度不足的情况。
(2)考虑到施工安全和进度,使得压力或压力作用时间不足,路基压实不充分,致使路基压实度达不到规范要求。
(3)由于填方土体的最佳含水量控制不好,压实效果达不到规范要求。
(4)在填方路堤施工中,当路堤施工到一定高度以后,路堤边缘土体往往存在压实度不足问题,对于较高的填方路基,通常都要做相应的处治。
填方土体压实度不足,其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和,在自重作用下就会发生沉降变形,这些附加应力主要来自以下几个方面:①车载,尤其超载情况;②含水量变化造成土体容重的改变;③地下水位升降而导致浮力作用改变;④土体饱和度改变,引起负孔隙水压力改变。
这些附加应力引起土体中有效应力改变,从而导致土体发生压缩变形。
1.2 路堤填料不均匀,控制不当在公路施工过程中,对填料、级配很难得到有效的控制,填料常常是开挖路堑、隧道掘进产生的方法,这些填料性质差异大、级配也相差很远。
高速铁路路基沉降浅析
在我国铁路“十五计划”编制中已经明确指出,要加强国快速客运专线的建设,逐步建成以北京、上海、广州为中心,临街各省会城市和其他大城市间铁路快速客运系统,2004年1月7日,国务院主持通过了《中长期铁路网规划》。
规划指出:“到2020年,我国铁路运营总里程达到10万公里,要建设“四纵四横”快速客运专线及三处城际快速轨道交通系统,实现主要繁忙干线客货分线运输”。
建设高标准的铁路客运专线,是《中长期铁路网规划》中的一项重要内容。
实施《中长期铁路网规划》,我国将大规模建设世界一流的高速客运专线。
铁道部的一份研究报告指出,发展无碴轨道视为我国高速铁路建设特别是在线路设施方面一场深刻的技术变革,这足以说明无碴轨道技术的巨大作用和广阔前景。
但是我国无碴轨道铺设的数量少、时间短,尚缺乏设计、施工和运营经验等方面的应验,对此,针对无碴轨道高速铁路的建设,我国需要通过国内外联合设计、试验段的建设和相关实验开展一系列的技术研究。
在国际上,无碴轨道技术用于高速铁路中比较有经验的是德国和日本,因此,我国可借鉴的无碴轨道结构形式也主要来源于这两个国家,相对而言,对于路基上铺设无碴轨道,德国的经验明显更丰富一些。
无碴轨道由于受自身调整能力的限制,对线下工程的沉降变形提出了严格要求,因此要实现高速铁路全线铺设无碴轨道的目标,路基上铺设无碴轨道已经成为高速铁路工程建设的关键技术问题。
而如何有效地控制路基工后沉降问题尤为突出。
高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求,而路基是铁路线路工程的一个重要组成部分,是承受轨道结构重量和列车荷载的基础,它也是铁路工程中最薄弱最不稳定的环节,路基几何尺寸的不平顺,自然会引起轨道的几何不平顺,因此需要轨下基础有较高的稳定性和较小的永久变形,以确保列车高速、安全、平稳运行。
由于软土特殊的工程性质和高速铁路路基的特点,在一般情况下,多数路段地基的强度与稳定性处理难度都不大,不成为控制因素;给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种处理措施条件下的固结问题,所以路基沉降变形问题是高速铁路设计中所要考虑的主要因素。
日本对控制路基沉降的认识是一个发展得过程,1972年日本国
铁编制的“新干线土建标准示方书”中要求路基的固实程度在最大干燥密度的90%以上,路堤的圆锥支撑力在5002-⋅m KN 以上1982年开通的东北、上越新干线采用“建造物设计标准解说(土体结构)”,将路堤分为上路堤和下路堤,其固实程度用30K 表示,其标准
是:上路堤330110-⋅≥m MN K ,下路堤 33070-⋅≥m MN K 。
法国认为路基的技术状态是保证轨道稳定性的重要因素,法国研究人员和工程技术人员根基本国路网类型、技术标准和地质特征,并吸取外国的先进经验,在路基沉降控制技术方面进行了较深入的研究和工程实践,特别是在告诉铁路建设中,积累了较为丰富的经验。
修建巴黎-东南干线时,对填筑路基特别重视,严格监测土壤的含水量,以确定路基填土层得最佳厚度以及夯实机的碾压次数,并考虑到施工期间的气象条件。
法国从1981年开始建设高速铁路,其路基澄江控制标准为:工后沉降不超过20mm ,剩余沉降每年不超过10mm ,25年总沉降不超过100mm ,路基沉降控制方法均采用点式沉降感应器控制法。
巴黎-斯特拉斯堡高速铁路沉降感应电缆埋设情况 高速铁路线下工程均以“工后零沉降”为建设理念,这也是国外高速铁路建设应验和教训的总结。
目前,高速铁路的路基结构采用了多层结构系统、强化基床等措施,并考虑到基床表层的防水问题。
同时,相关的设计及验收标准对路基变形、基床结构、填料、地基条件及处理等均有明确规定。
为减小路基的沉降量,高速铁路路堤下部填料要满足:(1)在列车与路堤自重荷载及水、气温、地
震的影响下,路堤能保持长期稳定;(2)路堤本省压缩沉降能很快完成;(3)路堤应有一定的弹性。
国内外对高速铁路观测结果表明,采用级配良好的粗颗粒填料可大大减少路堤的后期沉降,因此满足上述要求者都可以作为高速铁路路堤填料。
除填料外,铁路路基压实质量也是保持线路稳定与平顺,保证裂成能高速、安全运行的重要条件,而控制和检测压实质量的标准、方法和设备,则是保证压实质量的重要措施。
高速铁路路基质量检测参数包括:地基系数K30,动态模量Evd ,孔隙率n (或压实系数K ),变形模量Ev2四项指标。
路基基床表层及底层填料和压实标准如下表:
路基基床表层填料和压实标准 填料 厚度/m
压实标准
地基系数
130/-⋅m Mpa K
动态变形模
量Mpa E vd / 孔隙率n 变形模量Mpa E v /2
级配碎石或级配砂砾石 40.0≥ 190≥ 40.0≥ %18 120≥
路基基床底层填料和压实标准 填料 厚度/m 压实标准
改良
砂类土及粗砂土 砾石类及粗砂土
细粒土
填A 、B 组填料或改良土 2.3 地基系数
130/-⋅m Mpa K
110≥ 130≥ 150≥ 动态变形模
量
Mpa E vd / 35≥ 35≥ 35≥ 变形模量
Mpa E v /2 60≥ 60≥ 60≥
压实系数K 95.0≥ - -
空隙率n - %28 %28
注:压实系数K 为重型击实标准(下同)
路基基床以下路堤填料和压实标准
填料压实标准改良细粒土
砂类土及粗砂
土砾石类及粗砂
土
填A、B、C组(不含细粒土、粉砂及易风化软质岩块)填料
及改良土
地基系数
1
30
/-
⋅m
Mpa
K
90
≥110
≥130
≥
动态变形模量
Mpa
E
vd
/
45
≥45
≥45
≥
压实系数K 92
.0
≥- - 压实系数K - %
31
%
31
高速铁路路基沉降除了正确选择填筑材料,按照标准压实外还应该注意无碴轨道铺设技术条件,德国铁路在土质突击上铺设无碴轨道时,对路基变形量做出了规定:当路基的工后参与变形量大于扣件允许的运营调整梁减去轨道结构面型校正余量值得4倍以上,或者在不能排除该下沉量的路基上,不应铺设无碴轨道;在不能清楚掌握沉陷为先,或可能出现不均匀隆起的路基上,也不应铺设无碴轨道;当地下水位较高,对路基的稳定和沉降有不良影响时,规定在地下水位高于钢轨顶面以下 1.5m的地段不铺设无碴轨道,这是因为在这些路基地段铺设无碴轨道,要么技术上右分享,要么经济上不合理。
综上,结合我国现有的技术力量,吸取和参考国外高速铁路的建设经验和技术标准,以“工后零沉降”为建设理念,我国的高铁建设会越来越成熟。