铁路无砟轨道下地基沉降计算方法浅析

高速铁路软土地基沉降计算方法浅析摘要:高速铁路软土地基沉降计算是高速铁路路基的主要研究课题之一,由于实际地质条件的复杂性,理论计算的沉降往往与实际值有较大的差异。

大量的工程实践表明,要准确地计算软土地基的沉降,特别是预测工后沉降,仍是高速铁路建设中要解决的关键问题。

因此,本文对目前各种文献出现过的高速铁路软土地基沉降计算方法加以总结,为进行软土地基沉降计算提供方法上的参考。

关键词:高速铁路软土地基沉降计算方法软土地基沉降计算方法,早在20世纪初,Terzaghi等人就曾建立了经典的软土地基沉降分析法,以后又有很多人为该方法的改进和完善做出了重要贡献。

自20世纪70年代以来,随着计算机技术的进步,采用有限元分析法计算地基沉降也已成为可能,但时至今日,地基沉降课题仍然困扰着土木工程技术人员。

就一般的土木工程而言,仍在普遍沿用Terzaghi等人建立的经典分析法。

在实用设计中,工程人员的经验和技术往往起着关键的作用。

究其原因,可概括为如下几个方面:一是新的理论和技术尚未成熟,且对技术人员的素质和工程测试手段提出了很高要求;二是地基沉降的分析需要理论与实践密切地结合,而工程技术人员总希望地基沉降的计算方法能尽可能地简便直观,所需试验参数少而易确定,对各种工程情况均有良好的适应性,这就难免使地基沉降分析中需要加入一定的经验成分;三是地基沉降分析中涉及到地面外荷载的计算、土中应力的计算、土体固结度的计算、土体变形的计算以及土体试验参数的选用等许多环节,各环节之间又互有影响,其相互关系也随时间变化,因此,地基沉降的分析也是一项复杂的系统工程,每一环节的疏忽都可能导致错误的结果。

1 计算方法1.1 常规计算方法按分层总和法计算最终沉降,计算分层沉降时考虑瞬时沉降、主固结和次固结沉降。

计算沉降速率时,则采用Terzaghi的一维固结理论。

这种方法采用了一系列假定,与实际情况不完全符合,但由于简单易用,所需参数可在常规试验中确定,因而仍是实际工程中国内外最通用的方法,被纳入许多国家的规范。

浅谈铺设高速铁路无砟轨道过程中的沉降变形观测修建高速铁路的各个阶段中，线下路基、桥涵、隧道等工程的垂直沉降直接影响着工程质量和工期安排。

如何准确的对各工程实施沉降观测，提交可信的沉降观测报告，是评估工程质量的关键、是工程进行下一阶段工作的必需条件。

标签：沉降板沉降观测无砟轨道铺设高速铁路无砟轨道铺设条件评估的重点应是线下工程的沉降变形，评估应综合考虑沿线路方向各种结构物间的沉降变形关系，以标段为单位实施。

无砟轨道铺设条件的评估数据必须采用先进、成熟、科学的检测手段取得，且必须真实可靠，全面反映工程实际状况。

沉降变形观测、评估过程是确定铺设无砟轨道的关键时间节点和关键工序的主要依据之一，必需加强“零观测”（即初始值）的过程控制。

本文结合合肥-蚌埠高速铁路无砟轨道线下工程沉降观测，浅谈一下心得与体会。

1 垂直位移监测网建网方式线下工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求（国家二等水准测量）施测，根据沉降变形测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求不同，垂直位移监测网布设方法分为三级：（1）基准点。

要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，同大地测量点的比较，要求具有更高的稳定性，其平面控制点一般应设有强制归心装载。

基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点；（2）工作点。

要求这些点在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。

工作点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。

加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。

（3）沉降变形点。

直接埋设在要测定的沉降变形体上。

点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。

沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

无砟轨道铁路路基工后沉降控制技术浅析作者：谢小山陈彦恒梁斐来源：《科技资讯》2013年第12期摘要：基于无砟铁路路基在稳定及工后沉降的严格要求，介绍了控制路基沉降的三条主要措施；在此基础上，从各种地基处理方法的选择原则及控制路基沉降的路基施工注意事项等方面对无砟轨道铁路路基工后沉降控制技术进行了较为深入的探讨，这对于无砟轨道路基施工及我国铁路建设均可提供有益参考。

关键词：无砟轨道铁路路基工后沉降控制技术中图分类号：U416.04 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0073-02随着我国经济的快速发展，也带来了我国高速铁路的迅猛发展，其中，无砟轨道客运专线也占有很高的比例；本文结合无砟轨道铁路路基的施工状况，着重探讨一下有关无砟轨道铁路路基施工工后沉降的相关控制技术。

1 关于路基沉降的控制措施根据国家所制定的相关标准规定，无砟轨道路基工后沉降量不得大于30 mm，任何路基地段在长度为20 m的范围内，其均匀沉降量必须保持在20～20 m这个范围内，因沉降差异所带来的路桥与错台、错台与路隧过渡段之间的差异沉降不得超过5 mm，任意两段路基因沉降所形成的折角不得超过1/1000；若进行路基工后沉降计算，发现与设计标准不一致，则必须进行加固处理地基；总的看来，当前有很多种无砟轨道客运专线地基加固处理措施，以下着重分析总结其中的几种加固处理措施。

1.1 强夯法所谓强夯，就是基于吊升设备，把具备一定结构要求及较大质量的夯锤吊到一定的高度，让它自由落下，以其所产生的巨大能量促使地基形成巨大的动应力及强烈的震动，以这种方式来提高地基的强度、降低地基的压缩性。

适用于强夯法的路基主要有这几种类型：（1）非饱和黏性土。

（2）碎石土及砂土。

（3）粉土。

（4）湿陷性黄土。

（5）人工填土。

强夯这种路基加工措施其优点是经济实惠，而且处理深度通常小于8 m，但其不足是会给周围建筑带来比较大的影响。

浅谈高速铁路路基工后沉降及其计算方法作者：李志雪来源：《江苏商报·建筑界》2013年第09期摘要：随着高速铁路的建设与发展，列车运行的安全性和稳定性日益突出，在多次重复列车荷载作用下所产生的累积沉降和不均匀下沉造成轨道的不平顺，将影响列车的运行速度和线路养护，因此高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求。

本文简单介绍了路基工后沉降的定义与组成，并考虑超载对主固结沉降的影响，通过利用砂井固结解析理论计算出主固结沉降，推导出高速铁路工后沉降的计算式。

关键词：高速铁路；路基；工后沉降；计算方法1. 路基工后沉降的定义和组成路基在填筑过程中（至铺轨前）所产生的沉降称为施工沉降，这部分沉降可以采用填补加高来解决。

路基在铺轨完成后所产生的沉降称为工后沉降，这部分沉降只能以抬道补碴来调整，它直接影响到线路养护维修工作量和高速铁路的运营能力。

路基工后沉降由路基填土压密下沉、行车引起的基床累积变形和软土地基产生的工后沉降三部分组成。

1.1路基填土压密下沉路基填土压密下沉，是由填土的自重引起的，它发生在两个阶段：一是施工阶段的下沉，不计入工后沉降；二是施工完成后对后期运营有影响的工后沉降。

由散体材料填筑而成的路基本体产生一定的压密下沉是正常的，其大小取决于填料和施工质量。

如果下沉量较大，说明填土的压实度不足、强度低，容易造成不均匀变形。

目前世界各国关于路堤填土的压密下沉通常是通过压实密度予以保证的。

例如其中较具代表性的日本对填土的压实质量采用值作指标，为了保证填土具有足够的强度，规定了MPa/m的控制标准，并对满足此条件的许多工点进行了实测，日本的经验认为，路基本体的压密沉降约为填土高度的0.1%～0.3%（砂性土）和0.5%～2.0%（粘性土），并在通车后一年的时间内渐趋稳定。

还有如西班牙在修建高速铁路时，曾对20多处路堤在施工期间和施工以后的沉降进行观测，得出工后沉降约为填土高度的0.1%～0.4%。

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。

无砟轨道铁路路基沉降观测及评估摘要：本文结合笔者工作实际，对兰新铁路无砟轨道铁路路基沉降观测评估及施工进行了分析。

关键词：无砟轨道；施工1.工程概况1.1地质情况兰新铁路DK930-DK1015，其地层岩特性如下：圆细砾土：分布于地表层，厚度0.2~1.5m.粗砂：分布于DK930-DK1015+000,地表层，厚度0-0.5m。

砾岩：厚5~10m灰白色，砾状结构，层状构造，钙质胶结，岩心多呈散粒状，局部呈碎块、短柱状。

强~弱风化。

泥岩：局部地段分布，泥质结构，层状构造，泥质胶结，强~弱风化。

砂岩：局部地段分，泥质结构，层状构造，泥质胶结，强~ 弱风化。

1.2气候恶劣，施工难度大我工区承建的兰新铁路第二双线双块式无砟轨道里程范围为DK930-DK1015+911，地处三十里强风区全年降雨量极少、早晚温差极大、气候干旱、夏季炎热冬季寒冷、环境极度恶劣。

根据气象统计资料及2004～2005年气象资料，≥5级大风天数为105d，每次持续时间为4—7h。

而精调作业对天气条件要求极为严格，光线强烈、温差过大、风力大于3级均对其都有影响。

1.3工艺参数“无史可鉴”兰新铁路无砟轨道施工，相对于武广、京沪等大型项目的经验借鉴性很少，主要表现在测量控制、拆模时间、松扣件及调整螺杆时间、拆除工具轨时间、养护方案等方面。

1.4控制网布设高速铁路工程施工测量具有线路长、精度高的特点，控制网的布设从设计勘察到施工及运行维护采用了三级网模式（CPI为基础平面控制网、CPII线路控制网、CPIII轨道控制网），高程控制网为两级布设，第一级为线路水准基点控制网，第二级为轨道控制网（CPⅢ）高程精密水准。

融三网合一形式给无砟轨道施工期间沉降观测和后期运营维护提供了最好的基本技术保障。

沉降监测网由基准网和变形点测量网组成，基准网由基准点和工作基点组成；变形点测量网由工作基点和变形点组成。

1.5区内沉降观测观测断面布置施工区段自DK930-DK1015+000共有245个沉降观测断面，观测点断面间距一般为50m左右，路涵和和路桥过渡段观测断面间距为5m，共计856个观测点（包含大桥和涵洞）。