蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文任務(wù)書題目高速鐵路黃土路基沉降分析及控制學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)鐵道工程承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱一、重要內(nèi)容(1)黃土的介紹；(2)路基產(chǎn)生沉降的機(jī)理分析；(3)沉降對(duì)高速鐵路的危害；(4)高速鐵路對(duì)路基施工后沉降的規(guī)定以及依據(jù)；(5)黃土路基沉降的基本規(guī)律及影響因素分析；(6)控制路基沉降的施工方法與技術(shù)措施；二、基本規(guī)定(1)制定設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃，嚴(yán)格執(zhí)行，按期獨(dú)立完畢設(shè)計(jì)任務(wù)。(2)設(shè)計(jì)方法環(huán)節(jié)可參考設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，對(duì)于設(shè)計(jì)疑難問題，一方面應(yīng)獨(dú)立思考與查閱有關(guān)資料，的確不能解決時(shí)，可向指導(dǎo)教師提出答疑。(3)了解高速鐵路嚴(yán)格控制路基沉降的因素和目的。(4)熟悉高速鐵路設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)規(guī)范，明確各種地基上高速鐵路施工的環(huán)節(jié)與關(guān)鍵技術(shù)及控制指標(biāo)。(5)明確高速鐵路路基產(chǎn)生沉降的因素，熟悉各種地沉降控制的施工工藝和技術(shù)措施純熟運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、參考資料分析實(shí)際工程問題。(6)熟悉客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)的特殊規(guī)定，了解黃土路基工后沉降的控制方法。(7)可以結(jié)合施工方案進(jìn)行路基穩(wěn)定性計(jì)算和沉降計(jì)算。三、重要技術(shù)指標(biāo)鐵路客運(yùn)專線。設(shè)計(jì)速度350km/h，軌道類型為重型。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)[1]陳仲頤，周景星，王洪瑾．土力學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2023.[2]龔曉南．復(fù)合地基設(shè)計(jì)和施工指南[M]．北京：人民交通出版社，2023.[3]池淑蘭，孔書祥．路基工程[M]．北京：中國鐵道出版社，2023.[4]中華人民共和國鐵道部．鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范TB10001—2023[S]．2023．[5]范云．地基加固技術(shù)[M]．石家莊：石家莊鐵道學(xué)院，1999.五、進(jìn)度計(jì)劃第1-4周開題報(bào)告。路基沉降機(jī)理及其危害分析，熟悉各種控制沉降的施工方法與技術(shù)措施；第5-8周 控制沉降施工方法與技術(shù)措施經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，沉降監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)。撰寫設(shè)計(jì)說明。第9周整理、裝訂教研室主任簽字時(shí)間年月日畢業(yè)論文開題報(bào)告題目高速鐵路黃土路基沉降分析及控制學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)課題研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國人口眾多，隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，我國鐵路呈現(xiàn)客流量大、集中、行程長(zhǎng)的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)我國鐵路事業(yè)跨越式的發(fā)展鐵路，客運(yùn)專線已開始在我國大力修建。目前，京滬、武廣、石太、鄭西、京石等鐵路客運(yùn)專線已相繼開工。客運(yùn)專線列車運(yùn)營速度快，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，對(duì)路基的規(guī)定嚴(yán)格，控制路基變形已成為高速鐵路路基的最大特點(diǎn)。自20世紀(jì)60年代第一條高速鐵路在日本建成以來。世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了競(jìng)相修建高速鐵路的熱潮，國外鐵路發(fā)展的方向是重載及高速鐵路，高速鐵路的出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計(jì)，施工和養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)，在許多方面深化和改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和觀念。我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，其中黃土在我國分布廣泛，給鐵路工程建設(shè)帶來了較大的影響和隱患，成為鐵路工程的關(guān)鍵問題之一，現(xiàn)在鐵路修筑經(jīng)驗(yàn)表白，作為支撐路堤的地基不允許發(fā)生基底破壞，也不允許發(fā)生不能滿足適合使用規(guī)定的過大工后沉降和和沉降速率。我國鐵路路基重要病害現(xiàn)象的路基下沉，有不少是由于基底變形所致，對(duì)支撐高速鐵路路基的地基來說。除了強(qiáng)度規(guī)定外，尚有變形條件規(guī)定。日本東海道新干線建成后，由于軟土地基沉降導(dǎo)致軌道狀態(tài)不良，不能達(dá)成設(shè)計(jì)速度和運(yùn)量的規(guī)定。吸取了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之后日本對(duì)支撐高速鐵路路基的地基提出了強(qiáng)度規(guī)定，對(duì)不符合強(qiáng)度規(guī)定的地基要采用加固和減少工后沉降的措施。其他許多國家也相應(yīng)的提出了各種地基加固措施。目前國內(nèi)外對(duì)黃土地基的解決重要有墊層法、強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁、孔內(nèi)深層強(qiáng)夯擠密法、淺層阻水方案和深層散水方案、沖擊壓實(shí)技術(shù)、灰土樁擠密法等。二、研究方案本畢業(yè)設(shè)計(jì)為高速鐵路黃土地基沉降控制。依據(jù)客運(yùn)專線鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的黃土路基上鐵路客運(yùn)專線路堤設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容涉及以下幾個(gè)方面：1路基沉降的因素及路基對(duì)強(qiáng)度、填料的規(guī)定路基沉降的因素涉及路基填土、路堤填料的不妥、地下水的影響等；客運(yùn)專線無碴軌道路基的填料規(guī)定；客運(yùn)專線無碴軌道路基沉降的控制理念；客運(yùn)專線無碴軌道路基沉降的控制規(guī)定。2.設(shè)計(jì)黃土路基解決措施及影響因素黃土路基的解決措施有：墊層法、強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁、孔內(nèi)深層強(qiáng)夯擠密法、淺層阻水方案和深層散水方案、沖擊壓實(shí)技術(shù)、灰土樁擠密法等。并分析了各種措施的解決效果；影響路基沉降的因素分為人為因素和自然因素；控制路基工后沉降的重要途徑、環(huán)節(jié)和措施。3路基設(shè)計(jì)和沉降計(jì)算地基設(shè)計(jì)涉及樁網(wǎng)地基和非樁網(wǎng)復(fù)合地基。樁網(wǎng)地基設(shè)計(jì)涉及CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基和灰土擠密樁；非樁網(wǎng)地基設(shè)計(jì)涉及板樁結(jié)構(gòu)、DDC樁和水泥土擠密樁；介紹了樁網(wǎng)的加固原理，沉降計(jì)算模式、各種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及沉降計(jì)算方法和公式。4.沉降監(jiān)測(cè)從沉降監(jiān)測(cè)的目的、監(jiān)測(cè)內(nèi)容及規(guī)定出發(fā)，進(jìn)一步介紹介紹沉降監(jiān)測(cè)的基本規(guī)定、技術(shù)規(guī)定、監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇、觀測(cè)元件的埋設(shè)說明、沉降觀測(cè)的環(huán)節(jié)和頻率、觀測(cè)資料的應(yīng)用等。5.總結(jié)與展望。三、預(yù)期達(dá)成的目的1.設(shè)計(jì)出的路堤可以滿足《鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)規(guī)范》；2.充足考慮黃土路基的工程特點(diǎn)，熟悉黃土路基工程解決措施；3.掌握路基穩(wěn)定性檢算和沉降計(jì)算的原理和方法；4.了解減少工后沉降應(yīng)當(dāng)采用的措施；5.熟悉路基加固防護(hù)方案；6.通過理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)已學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，加深理解，做到學(xué)以致用。同時(shí)，培養(yǎng)自己分析實(shí)際問題、運(yùn)算、繪圖等基本技能。鍛煉自己閱讀參考書籍及運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等解決實(shí)際問題的能力。四、進(jìn)度計(jì)劃第1-4周開題報(bào)告。路基沉降機(jī)理及其危害分析，熟悉各種控制沉降的施工方法與技術(shù)措施；第5-8周 控制沉降施工方法與技術(shù)措施經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，沉降監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)。第9周整理、裝訂指導(dǎo)教師簽字時(shí)間年月日高速鐵路黃土路基沉降分析及控制摘要高速鐵路代表了世界鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的大趨勢(shì)，是21世紀(jì)交通運(yùn)送的重大成果，是人類的共同財(cái)富。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通運(yùn)送需求激增，我國鐵路客運(yùn)專線建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，由于高速鐵路運(yùn)營速度快、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、對(duì)路基的規(guī)定嚴(yán)格，控制路基變形沉降已經(jīng)成為客運(yùn)專線路基的最大特點(diǎn)。路基變形最明顯、危害最大的問題是路基沉降。路基沉降控制是一個(gè)涉及因素較多、具有較大不擬定性的工程難題。路基沉降涉及路基施工沉降和工后沉降，工后沉降特別發(fā)生幾率大、危害嚴(yán)重。本論文從黃土的性質(zhì)和特性，路基沉降的因素、危害，控制路基沉降的措施、路基工后沉降的機(jī)理，控制路基工后沉降的必要性、環(huán)節(jié)、措施、各種措施的特點(diǎn)，路基沉降計(jì)算、監(jiān)測(cè)等方面分析了路基沉降。關(guān)鍵字：黃土路基工后沉降控制方式沉降計(jì)算監(jiān)測(cè)AbstractHigh-speedrailwayrepresentstherailwaymodernizationdevelopmenttrendinthe21stcentury,istheimportantachievementoftransportation,isthecommonwealthofmankind.Alongwiththerapiddevelopmentofeconomy,thetransportationdemand,ChinarailwayPDLsurgehasenteredarapiddevelopmentconstructionperiod，Duetothehighspeedrailwayrunningspeed,thetechnicalstandardofroadbed,strictcontrolofsubgradesettlementofdeformationandhasbecomethebiggestcharacteristicofPDLroadbed.Themostobviousharm,roadbeddeformationofthebiggestproblemsistheembankmentsettlement.Embankmentsettlementcontrolisonewhichinvolvesmanyfactors,haslargeuncertaintiesofengineeringproblems.Embankmentsettlementincludingsubgradeconstructionsettlementandpost-constructionsettlement,post-constructionsettlementrisk,particularlyseriousharm,Thispaperfromthenatureandcharacteristicsofloessembankmentsettlement,thereasonandharm,thecontrolmeasuresofembankmentsettlementandroadbedsettlementmechanism,Controlofsubgradesettlementafterthenecessity,stepsandmeasures,andthecharacteristicsofmeasures,embankmentsettlementcalculation,monitoringofembankmentsettlement.KEYWORDS：siennaembankmentsettlementcontrolmodesettlementcalculationdetectio目錄第1章緒論 11.1選題背景及意義 11.2我國鐵路路基現(xiàn)狀 11.3黃土 11.3.1黃土的顆粒組成會(huì)及結(jié)構(gòu) 21.3.2黃土的多孔性 21.3.3黃土的濕陷性與變形特性 31.3.4黃土的結(jié)構(gòu)性問題 4第2章路基沉降 42.1路基沉降 42.1.1路基沉降的因素 42.2路基不均勻沉降的影響和危害 62.2.1路基不均勻沉降對(duì)鋪軌施工的影響 62.2.2路基對(duì)稱將對(duì)高鐵運(yùn)營的危害 62.3客運(yùn)專線無砟軌道路基填筑的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 62.4客運(yùn)專線無砟軌道路基沉降的控制規(guī)定 82.4．1沉降控制標(biāo)準(zhǔn) 82.4.2客運(yùn)專線無砟軌道路基的填料規(guī)定 8第3章路基沉降的控制及計(jì)算 113.1影響路基沉降的因素 63.1.1影響沉降穩(wěn)定的自然因素 113.1.2影響沉降穩(wěn)定的人為因素 113.2濕陷性黃土路基解決方法及效果評(píng)價(jià) 83.2.1實(shí)驗(yàn)段工程地基解決方法 83.2.2地基解決效果方法 83.2.3濕陷性黃土路基的沉降控制措施 83.3路基工后沉降 143.3.1路基工后沉降組成分析 143.3.2工后沉降控制的重要性與特點(diǎn) 153.4控制工后沉降的重要途徑 153.4.1加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)及明確控制標(biāo)準(zhǔn) 163.4.2重視黃土地質(zhì)核查 163.5工后沉降的控制環(huán)節(jié) 163.5.1施工前的控制措施 163.5.2施工過程中的控制措施 173.5.3加強(qiáng)路基沉降分析與預(yù)測(cè) 173.5.4做好路基沉降觀測(cè) 183.6地基設(shè)計(jì) 183.6.1樁網(wǎng)地基設(shè)計(jì) 193.6.1.1CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基 193.6.1.2灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu) 243.6.2樁板結(jié)構(gòu) 263.6.2.1整體構(gòu)造分析 273.6.2.2結(jié)構(gòu)幾何尺寸優(yōu)化 273.6.2.3承臺(tái)板設(shè)計(jì) 283.6.2.4托梁設(shè)計(jì) 283.6.2.5樁基設(shè)計(jì) 293.6.3DDC樁 323.6.3.1合用性及沉降控制機(jī)理分析 323.6.3.2沉降計(jì)算模式 333.6.3.3復(fù)合地基下部土體的沉降 333.6.4水泥土擠密樁 353.6.4.1水泥土其它影響因素及有關(guān)性能研究 353.6.4.2水泥土擠密樁的加固原理 363.7地基沉降計(jì)算 363.7.1地基沉降計(jì)算基本原理 363.7.2CFG樁的沉降計(jì)算 363.7.3樁板樁基承載力、沉降計(jì)算 39第4章路基沉降監(jiān)測(cè) 404.1路基沉降監(jiān)測(cè)的目的 404.2路基沉降的監(jiān)測(cè)內(nèi)容及規(guī)定 404.2.1沉降觀測(cè)基本規(guī)定 414.2.2路基沉降監(jiān)測(cè)的技術(shù)規(guī)定 424.3合理選擇觀測(cè)設(shè)備。 434.4觀測(cè)元件埋設(shè)說明 434.5沉降觀測(cè)操作規(guī)定 444.6沉降觀測(cè)時(shí)間、頻率 444.7沉降觀測(cè)資料的應(yīng)用 45第5章結(jié)論與展望 475.1結(jié)論 475.2展望 47參考文獻(xiàn) 48致謝 49

第1章緒論1.1選題背景及意義我國幅員遼闊，鐵路通過的地區(qū)比較復(fù)雜，路基作為鐵路的重要組成部分，是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載及各種附加力的基礎(chǔ)，路基本體必須有足夠的強(qiáng)度和一定范圍內(nèi)的變形，所以作為承載高速鐵路的基礎(chǔ)—路基的設(shè)計(jì)得到越來越廣泛的重視，把路基作為土工結(jié)構(gòu)物來設(shè)計(jì)的理念在路基設(shè)計(jì)中逐步得到體現(xiàn),在一般情況下，路基給工程帶來的重要難題是沉降變形及其各種解決措施條件下的固結(jié)問題，所以路基沉降變形問題是高速鐵路設(shè)計(jì)中所要考慮的重要控制因素。為了保證列車安全、平穩(wěn)運(yùn)營，路基必須具有強(qiáng)度高，剛度大、穩(wěn)定性、耐久性好，不易變形等優(yōu)良特性。隨著我國既有線大面積提速改造及快速鐵路、高速鐵路的修建，如何解決路基沉降這個(gè)屢屢出現(xiàn)的問題就被提上日程。1.2我國鐵路路基現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來，我國新建鐵路沒有把路基當(dāng)成土工結(jié)構(gòu)來對(duì)待，而普遍冠名為土石方。在“重橋隧，輕路基，重土石方數(shù)量，輕質(zhì)量”的傾向下，路基翻漿冒泥、下沉、邊坡坍滑、滑坡等病害經(jīng)常發(fā)生，使新建鐵路交付運(yùn)營數(shù)年仍不能達(dá)成設(shè)計(jì)速度與質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益較差。運(yùn)營鐵路路基技術(shù)狀態(tài)不佳，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重威脅鐵路運(yùn)送和安全，已成為鐵路運(yùn)送的重要薄弱環(huán)節(jié)。如今，全國鐵路網(wǎng)已相繼完畢四次提速，開發(fā)了一批最高運(yùn)營速度為140～160KM/h的“快速列車”。運(yùn)營時(shí)速為200KM1.3黃土通常將具有以下特性的土稱為黃土；顏色以黃色、褐黃色為主，有時(shí)呈灰黃色；顆粒組成以粉粒(0.05～0.005mm)為主，含量一般在60%以上；有肉眼可見的大孔隙、較大孔隙，一般在1.0mm左右；富含碳酸鹽；垂直節(jié)理發(fā)育。公路工程中，根據(jù)黃土沉積年代不同，可將黃土分為新黃土(如馬蘭黃土Q3、Q4)、老黃土(離石黃土Q12、Q22)、紅色黃土(午城黃土Q11.3.1黃土的顆粒組成會(huì)及結(jié)構(gòu)黃土的顆粒組成以粉粒為主，其含量可達(dá)50%以上，其中粗粉粒(0.05～0.01mm)含量大于細(xì)粉粒(0.01～0.005mm)含量。黃土中的粘粒、細(xì)粉粒和腐殖質(zhì)膠體，大部分被膠結(jié)成集?；蚋≡谏傲＜按址哿５谋砻妫蚓奂诖箢w粒間的接觸點(diǎn)處。黃土中的粉粒和集粒共同構(gòu)成了支承結(jié)構(gòu)的骨架，較大的砂?！敖痹诮Y(jié)構(gòu)體中由于其排列比較疏松，接觸連接點(diǎn)少，構(gòu)成了一定數(shù)量的架空孔在結(jié)構(gòu)體中，而在接觸連接處沒有或只有少量的膠結(jié)物質(zhì)。常見的膠結(jié)物質(zhì)有聚集在連接點(diǎn)處的粘粒，易溶鹽及沉積在該處的CaCO3、MgCO3等。研究表白，黃土的粉粒含量越大，其孔隙比越大，干密度越小，其濕陷性越明顯。粘粒的存在對(duì)濕陷性有克制作用，當(dāng)粘粒含量大于30％時(shí)，濕陷性幾乎減弱到不復(fù)存在，當(dāng)然這與粘粒的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分布有關(guān)。在顆粒大小中，小于0.01mm1.3.2黃土的多孔性黃土中的孔隙，呈垂直或傾斜的管狀，以垂直為主，上、下貫通，其內(nèi)壁附有白色的膠結(jié)物，一般為CaCO3,這種膠結(jié)對(duì)黃土起著加固作用。一般將黃土的孔隙分為以下三類：①大孔隙，直徑約0.5～1.Omm，肉眼就可辯識(shí)；②細(xì)孔隙，是架空結(jié)構(gòu)中大顆粒的粒間孔隙，肉眼看不見，可在放大鏡下觀測(cè)到：③毛細(xì)孔隙，由大顆粒與附在其表面上的小顆粒所形成的粒間孔隙，肉眼更看不見。由這三種孔隙形成了黃土的高孔隙性，故又將黃土稱為“大孔隙土”。黃土孔隙率一般在35％～60％之間，有沿著深度逐漸減小的趨勢(shì)；在地理位置上，自東向西，自南向北，黃土孔隙率有增大的規(guī)律。一般認(rèn)為黃土的孔隙是引起黃土濕陷的重要因素，但有資料表白壓實(shí)黃土仍存在大孔隙，也具有濕陷性，表白這不是黃土濕陷的主線因素，但它為黃土濕陷提供了足夠的空間【1】。1.3.3黃土的濕陷性與變形特性濕陷性是指土在自重或附加應(yīng)力與自重共同作用下受水浸濕后產(chǎn)生急劇而大量的下沉。浸水濕陷只在士體自重作用下產(chǎn)生的黃土稱為自重濕陷性黃土，而浸水濕陷在土體自重與附加應(yīng)力共同下產(chǎn)生的黃土稱為非自重濕陷性黃土。根據(jù)自重濕陷量與總濕陷量可對(duì)濕陷性場(chǎng)地進(jìn)行濕陷等級(jí)與濕陷類型劃分。非自重濕陷性場(chǎng)地的濕陷起始?jí)毫σ话愦笥谕恋娘柡妥灾貕毫?，濕陷敏感性較弱，濕陷性事故較少，自重濕陷性場(chǎng)地的濕陷起始?jí)毫π∮谄渖细餐恋娘柡妥灾貕毫?，濕陷敏感性較強(qiáng)，濕陷性事故多。黃土與其它粘土的區(qū)別在于黃土對(duì)含水量的變化極為敏感，含水量的高低嚴(yán)重影響土的濕陷性和承載力的高低，含水量低時(shí)，土的濕陷性強(qiáng)烈，但承載力卻很高，隨著含水量的增長(zhǎng)，土的濕陷性逐漸減弱，承載力隨之急劇下降，而壓縮性卻得以提高。根據(jù)大量土樣的實(shí)驗(yàn)資料記錄結(jié)果表白，黃土的濕陷性與飽和度成直線反比關(guān)系，見表l-l，即飽和度愈低，土的濕陷性愈強(qiáng)，土的濕陷性隨著飽和度的增大而減少。表1-1飽和度Sr與濕陷系數(shù)6s的關(guān)系飽和度(％)濕陷系數(shù)范圍濕陷系數(shù)中值＜300.09～0.1370.12030～400.04～0.1180.08640～500.02～0.1000.06050～60＜0.02～0.0840.0460～700～0.0600.03＞700～0.03＞0.015者只占3.4%黃土的壓縮性反映黃土地基在外荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形的大小，重要取決于土的密實(shí)限度和含水量，三者的關(guān)系見表l-2。表1-2黃土變形模量與含水量和孔隙比的關(guān)系土類含水量（%）孔隙率（%）變形模量（Mpa）黃土10～1747～4822.5～32.06～846～4822.0～28.08～1447～4919.0～22.0黃土狀粉質(zhì)粘土12～1843～4510.0～40.022～2545～488.0～1.525～3040～457.0～1.31.3.4黃土的結(jié)構(gòu)性問題結(jié)構(gòu)性應(yīng)當(dāng)是描述土物理本質(zhì)中比粒度、密度、濕度重要的一個(gè)側(cè)面。它的重要性早為太沙基所指出，也早為一系列學(xué)者所重視。假如說結(jié)構(gòu)性對(duì)任何土都是重要的，那么，對(duì)黃土就更是不可避免的，具有更大的意義。研究黃土的結(jié)構(gòu)性及其在力和水作用下的變化規(guī)律對(duì)整個(gè)土力學(xué)研究的對(duì)象都會(huì)有很大的輻射作用。目前，將黃土受力、水作用后結(jié)構(gòu)由損傷到破壞作定量描述的固體力學(xué)方法，因其可以回避在尋求獨(dú)立表達(dá)土結(jié)構(gòu)性參數(shù)上的困難，使結(jié)構(gòu)性關(guān)系的建立出現(xiàn)了新的跳躍。但它仍然碰到了建立不同濕密狀念土在受到外力作用過程中損傷變量對(duì)的表述的困難．顯然，假如可以找到一個(gè)能合理反映土的結(jié)構(gòu)性及其隨水與力的作用而變化的土結(jié)構(gòu)性參數(shù)，無疑會(huì)使問題的解決更加直觀、更加靈活，會(huì)使土力學(xué)的參數(shù)體系更加完善．文獻(xiàn)中關(guān)于綜合結(jié)構(gòu)勢(shì)這一新指標(biāo)的提出及對(duì)其合理性、靈敏性、穩(wěn)定性與普遍性的檢查的相關(guān)研究表白：(1)黃土的結(jié)構(gòu)可視為一個(gè)由單粒、集?；蚰龎K等骨架單元共同形成的空間結(jié)構(gòu)體系．它的單元形態(tài)(單粒的礦物碎屑與集?；蚰龎K)擬定了力的傳遞性能和土的變形性質(zhì)，它的連接方式(點(diǎn)接觸、面接觸)擬定了土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，它的排列方式(大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙)擬定了土的穩(wěn)定性．單粒點(diǎn)接觸、架空孔隙占優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)，濕陷性大；集粒或凝塊，面接觸、粒間孔隙占優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)，濕陷性?。?2)黃土結(jié)構(gòu)性的研究，應(yīng)既注意揭示土顆粒排列的幾何特性(以孔隙分布特性最為敏感)，又注意揭示土顆粒聯(lián)結(jié)(物理的和化學(xué)的，而以化學(xué)的為最敏感)的力學(xué)特性，同時(shí)將結(jié)構(gòu)與組成相結(jié)合，探討黃土的非均質(zhì)性，各向異性．(3)從黃土力學(xué)的觀點(diǎn)來看，結(jié)構(gòu)性研究的主線目的在于揭示結(jié)構(gòu)性對(duì)土力學(xué)行為的影響及內(nèi)在聯(lián)系，因此，將土的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)行為相結(jié)合是一條對(duì)的的研究途徑．(4)黃土的結(jié)構(gòu)性問題在其結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)沒有遭到破壞以前表現(xiàn)為它維持結(jié)構(gòu)可穩(wěn)性的能力，它和顆粒聯(lián)結(jié)的特性與穩(wěn)定性有關(guān)；在結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)遭到破壞以后表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)可變性的能力，它和顆粒的排列特性與均勻性有關(guān)．第2章路基沉降的因素及影響2.1路基沉降路基裸露在自然界中，整個(gè)路基經(jīng)常受到自重、列車荷載和各種自然因素的作用。由于水、溫度和各種荷載的作用，路基的各部分將產(chǎn)生可恢復(fù)和不可恢復(fù)的變形，那些不能恢復(fù)的變形，將引起路基標(biāo)高和邊坡坡度、形狀的改變，甚至導(dǎo)致土體位移和路基橫斷面幾何形狀的改變，危及路基及其各組成部分的完整和穩(wěn)定，形成路基的危害2.1.1路基沉降的因素2.1.1.1由于壓實(shí)度局限性，往往導(dǎo)致填方路基的不均勻沉降變形，路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，路基土體壓實(shí)度局限性的重要因素有以下幾點(diǎn):(1)施工受實(shí)際條件的限制。路基施工時(shí)，天氣太干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎局限性致使路基壓實(shí)度不均勻;暗埋式構(gòu)造物處因構(gòu)造物長(zhǎng)度限制使路基邊沿不能超寬碾壓，致使路基邊沿壓實(shí)度不夠;某些加減速車道與行車道沒有同步施工，當(dāng)拼接解決得不好時(shí)，其拼接處也會(huì)產(chǎn)生壓實(shí)度局限性的情況。(2)考慮到施工安全和進(jìn)度，使得壓力或壓力作用時(shí)間局限性，路基壓實(shí)不充足，致使路基壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范規(guī)定。(3)由于填方土體的最佳含水量控制不好，壓實(shí)效果達(dá)不到規(guī)范規(guī)定。(4)在填方路堤施工中，當(dāng)路堤施工到一定高度以后，路堤邊沿土體往往存在壓實(shí)度局限性問題，對(duì)于較高的填方路基，通常都要做相應(yīng)的處治。填方土體壓實(shí)度局限性，其結(jié)果是土體前期固結(jié)壓力小于自重應(yīng)力和各種附加應(yīng)力之和，在自重作用下就會(huì)發(fā)生沉降變形，這些附加應(yīng)力重要來自以下幾個(gè)方面:①車載，特別超載情況;②含水量變化導(dǎo)致土體容重的改變;③地下水位升降而導(dǎo)致浮力作用改變;④土體飽和度改變，引起負(fù)孔隙水壓力改變。這些附加應(yīng)力引起土體中有效應(yīng)力改變，從而導(dǎo)致土體發(fā)生壓縮變形。2.1.1.2在公路施工過程中，對(duì)填料、級(jí)配很難得到有效的控制，填料經(jīng)常是開挖路塹、隧道掘進(jìn)產(chǎn)生的方法，這些填料性質(zhì)差異大、級(jí)配也相差很遠(yuǎn)。一方面，在施工過程中，假如分層碾壓厚度過大，小顆粒填料和軟弱物質(zhì)很難得到有效壓實(shí)，在荷載的長(zhǎng)期作用下，回填料會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)沉降變形，路面會(huì)產(chǎn)生局部沉陷，剛性路面還也許產(chǎn)生裂紋。另一方面，由于回填料的性質(zhì)不同樣，特別是有的回填料具有膨脹性，在路基排水系統(tǒng)局部失效后，水的滲入會(huì)使路面局部隆起，影響行車舒適度，嚴(yán)重的會(huì)使路面破壞。2.1.1.3在地下水的交替作用下,路基土體內(nèi)含水量反復(fù)變化,土體容重在一定范圍內(nèi)波動(dòng),更為重要的是由毛細(xì)管張力引起的負(fù)孔隙水壓力可以達(dá)成相稱的數(shù)值,再加上水的軟化、潤滑效應(yīng),可以使土體產(chǎn)生沉降變形。路基或地基中地下水的動(dòng)態(tài)特性對(duì)路基不均勻沉降影響很大，路堤及其地基中的地下水重要補(bǔ)給來源有3種類型，即地下水側(cè)向補(bǔ)給、降雨補(bǔ)給、地表水側(cè)向補(bǔ)給。其動(dòng)態(tài)變化及潛蝕作用影響到土體中的有效應(yīng)力分布、土體的結(jié)構(gòu)特性和土體強(qiáng)度從而導(dǎo)致路基的不均勻沉降。2.2路基不均勻沉降的影響和危害2.2.1路基不均勻沉降對(duì)鋪軌施工的影響路基不均勻沉降會(huì)增長(zhǎng)施工難度和施工強(qiáng)度，在鋪軌時(shí)需要再度調(diào)整路基整體的高度使其達(dá)成統(tǒng)一，因扣減可調(diào)整量很小并要預(yù)先填高一定量為工后沉降留有空間以便達(dá)成設(shè)計(jì)標(biāo)高，還要考慮未來行車后各不同時(shí)間段各路段不同土質(zhì)以及路橋過渡段不同沉降量。2.2.2路基對(duì)稱將對(duì)高鐵運(yùn)營的危害路基是路面的基礎(chǔ),路基不均勻沉降必然會(huì)引起路面的不平整,導(dǎo)致路面產(chǎn)生許多病害,重要表現(xiàn)為坑凹、起拱、波浪、接縫臺(tái)階、碾壓車轍、橋頭或涵洞兩端路面沉降、橋梁伸縮縫的跳車等,破壞了線路平順通暢，不僅難以滿足客運(yùn)專線高速行駛的規(guī)定,并且還會(huì)加大運(yùn)送成本,增長(zhǎng)運(yùn)送時(shí)間,增長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，減少使用壽命，減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，減少旅客舒適度，危及行車安全等。2.3影響路基沉降的因素2.3.1影響沉降穩(wěn)定的自然因素2.3.1.1地形地形不僅影響路線的選定與線形設(shè)計(jì)．也影響到路基設(shè)計(jì)。平原、丘陵、山嶺各區(qū)地勢(shì)不同，各區(qū)的水和溫度的情況也不相同。平原區(qū)地勢(shì)平坦，地面水易于積聚，地下水水位較高，因此路基需要保持一定的最小填土高度，力求不低于自然區(qū)劃和土質(zhì)所規(guī)定的臨界高度：丘陵區(qū)地勢(shì)起伏，山嶺區(qū)地勢(shì)陡峭。假如排水設(shè)計(jì)不妥，或地質(zhì)情況不良，易減少路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，出現(xiàn)水毀、邊坡坍方、路堤沿山坡的滑動(dòng)等壞現(xiàn)象。2.3.1.2氣候氣候條件，如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、年蒸發(fā)量、風(fēng)向和風(fēng)力等，都影響路基水溫情況。在一年之中．氣候有季節(jié)性的變化，因此路基水溫情況也隨之變化。氣候還受地形的影響，例如山頂與山腳、山南與山北，就有所不同。即所謂“社區(qū)地形與社區(qū)氣候”．因此路基水溫情況也有所差異。大氣的溫度變化使路基的溫度也發(fā)生相應(yīng)的變化．并導(dǎo)致土基內(nèi)不同深度處溫度出現(xiàn)差異。在溫度差的影響下，土基中的水分以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處轉(zhuǎn)移，并積聚或凝結(jié)在該處。從而使土基中的濕度分布發(fā)生變化．特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)，濕度積聚現(xiàn)象更為嚴(yán)重。2.3.1.3水文地質(zhì)水文條件指地面徑流、河流洪水位、常水位及其排泄條件、有無積水和積水期的長(zhǎng)短以及河岸的沖刷和淤積情況等。水文地質(zhì)條件指地下水位、地下水移動(dòng)情況、有無泉水、層間水等。所有這些。都會(huì)影響路基的穩(wěn)定性，如解決不妥，往往會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)各種病害2.3.2影響沉降穩(wěn)定的人為因素2.3.2.1作用于路基的荷載有路面路基的自重(靜載)和機(jī)車的輪重(動(dòng)載)。靜載在土基內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力隨深度的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)；相反，動(dòng)載在土基內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力隨深度的增長(zhǎng)而減少。且車型不同．動(dòng)載在土基內(nèi)部的應(yīng)力作用深度也不相同。隨著交通運(yùn)送的蓬勃發(fā)展，交通量逐年增長(zhǎng)，在很大限度上影響路基的穩(wěn)定性。2.3.2.2對(duì)的的施工方法也是保證路基穩(wěn)定性的重要因素。就土質(zhì)路堤而言，既要選擇良好的土填筑路基，同時(shí)還要選用對(duì)的的填筑方法和合適的施工機(jī)械。通常采用水平分層填筑法自下而上逐層填筑，并在土的含水量控制于最佳范圍同時(shí)進(jìn)行充足壓實(shí)。保證達(dá)成《路基施工規(guī)范》規(guī)定的壓實(shí)度，使路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。相反，假如填筑方法不對(duì)的，壓實(shí)不充足。土基在車輛荷載的反復(fù)作用下就會(huì)出現(xiàn)不同限度的變形沉陷。從而導(dǎo)致路面破壞。2.3.2.3養(yǎng)護(hù)措施涉及一般措施及在設(shè)計(jì)、施工中未及時(shí)采用而在養(yǎng)護(hù)中加以補(bǔ)充的改善措施。通過及時(shí)養(yǎng)護(hù)可以保證路基在使用期限內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

第3章路基沉降的控制客運(yùn)專線路基沉降控制的重要目的是控制路基沉降，以保證高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對(duì)舒適度的規(guī)定，并減少平常維修工作。3.1濕陷性黃土路基解決方法及效果評(píng)價(jià)3.1.1實(shí)驗(yàn)段工程地基解決方法實(shí)驗(yàn)段工程地基解決方法對(duì)濕陷性黃土的地基解決應(yīng)達(dá)成兩個(gè)目的，其一是消除解決范圍內(nèi)的濕陷性，其二是提高地基承載力，提高地基的變形模量，減少壓縮(固結(jié))變形實(shí)驗(yàn)段采用多種地基解決方法，改變黃土結(jié)構(gòu)，增長(zhǎng)土密度，達(dá)成消除黃土的濕陷性的目的。一方面進(jìn)行局部地表解決，挖除耕植土后，換填改良土和沖擊碾壓進(jìn)行加固解決，再采用樁基和碎灰土墊層解決，同時(shí)輔以土工布和土工格柵?？幽寡ㄌ?，先挖出松土，再用灰土夯填，然后再用鉆灌注水泥砂漿進(jìn)行填實(shí)解決。3.1.2地基解決效果方法對(duì)濕陷性黃土地基解決的成功經(jīng)驗(yàn)地分析研究得出：當(dāng)濕陷性黃土厚度不大于3m時(shí)，灰土墊層種經(jīng)濟(jì)有效的方法(但一般需要較大的翻挖地，不利于冬、雨季施工)。深度相對(duì)較大(4～6m且環(huán)境影響規(guī)定較低時(shí)，可選擇強(qiáng)夯法，但它的有效性與夯擊的最佳擊數(shù)(9～12擊)、夯錘的底面積(錘重l0～15t，錘底面上靜壓力宜為20～25kPa)、及地基土的含水量(最佳為最優(yōu)含水量附近)有關(guān)更大深度(大于8m3.1.3濕陷性黃土路基的沉降控制措施(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)段濕陷性黃土、松軟土、地震液化土段地基，根據(jù)初步設(shè)計(jì)采用換填、強(qiáng)夯、灰土擠密樁、CFG樁、水泥攪拌樁、旋噴樁、碎石土墊層加鋪土工格柵等多種地基解決方法進(jìn)行加固，消除黃土的濕陷性和地震液化土的液化性，并對(duì)松軟土進(jìn)行加固經(jīng)檢測(cè)達(dá)成《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》和設(shè)計(jì)規(guī)定后轉(zhuǎn)入下道工序施工。(2)在基礎(chǔ)解決前一方面進(jìn)行局部地表解決，提高地基上部的密實(shí)度，減少路基的工后沉降。基礎(chǔ)加固后保證地基系數(shù)K30≥90MPa／m、壓實(shí)系數(shù)I>0.95。(3)路堤填筑按照“三階段、四區(qū)段、八流程”水平分層(每層松鋪厚度不超過30cm)填筑。推土機(jī)粗平，平地機(jī)精平，YZ18～20型振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)；填料的最佳含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及鋪設(shè)寬度等按現(xiàn)場(chǎng)填筑實(shí)驗(yàn)段擬定的施工參數(shù)進(jìn)行，根據(jù)壓實(shí)黃土的濕陷性隨含水量的減小而增長(zhǎng)，隨干容重的增大而減小的實(shí)驗(yàn)分析特性，施工中填料含水量偏差控制在最佳含水量的-1％～3％之間，填料的干密度大于15.5kN／m以消除濕陷性；每填高1.5m左右采用YCT25型沖擊式壓路機(jī)碾壓一次，碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)擬定。路堤分層填筑重要控制質(zhì)量達(dá)成壓實(shí)系數(shù)≥0.95，地基系數(shù)≥90MPa／m，靜態(tài)變形模量Ev2>45(4)路基基床表層所采用的級(jí)配碎石，基層采用的改良黃土均有嚴(yán)格的材質(zhì)、粒徑和級(jí)求。為保證達(dá)成設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)帶自動(dòng)計(jì)量裝置配碎石拌和站和改良土拌和站對(duì)填料進(jìn)行集中拌和或改良，保證基床底層和基床表層的壓實(shí)質(zhì)達(dá)成規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。(5)為滿足工程進(jìn)度及施工質(zhì)量規(guī)定，施工中采用機(jī)械化作業(yè)。選用大噸位石方挖掘、運(yùn)送及重型振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械(過渡段選用小型振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械配合)，并配備級(jí)配碎石攤鋪、拌和等特種機(jī)械。(6)為控制堤身的沉降，施工中加強(qiáng)檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)，保證路基填料特性和質(zhì)量、工程措施及施工全過程受控。根據(jù)德國高速鐵路施工經(jīng)驗(yàn)，在基床底層和表層施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中增長(zhǎng)靜態(tài)變形模量、Ev2控制指標(biāo)。在路堤分層填筑質(zhì)量檢測(cè)中，也增長(zhǎng)靜態(tài)變形模量控制指標(biāo)Ev2。通過綜合指標(biāo)控制，達(dá)成消除或減小路基工后沉降量的目的。(7)黃土路基基底的沉降最突出的是濕陷性下沉，另一方面是壓縮下沉和增濕變形引起的下沉,控制黃土路基濕陷性下沉和增濕變形下沉,施工中采用的防排水措施有以下幾個(gè)方面。①雨天不進(jìn)行路堤填筑施工，并對(duì)剛填筑層采用覆蓋防雨水滲人保護(hù)措施。②為保證路基填筑過程中不被沖刷破壞，每層填筑時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定做好路拱以利排水，并在兩側(cè)路肩頂鋪設(shè)臨時(shí)磚砌擋水埝和急流槽。③路堤與路塹施工前先做好臨時(shí)排水系統(tǒng)，在施作臨時(shí)排水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)與永久排水系統(tǒng)統(tǒng)籌安排，盡量做到永臨結(jié)合，臨時(shí)工程按永久工程標(biāo)準(zhǔn)施作。④加強(qiáng)道床及路基的防排水設(shè)施，防止路基面的雨水滲人路基。雙線之間鋪筑瀝青防水層，道床面雨水通過橫坡直接排出路基兩側(cè)，通過兩側(cè)排水溝排走。曲線雙線之間鋪筑瀝青防水層，隔一定距離設(shè)立集水井，縱向設(shè)立縱向排水管匯集，通過橫向排水管排至兩側(cè)排水溝。⑤加強(qiáng)路基兩側(cè)地表防排水設(shè)施，防止路基外地表水浸人路基。⑥防止地表水侵蝕地基，阻斷路基外地表水與地基的滲水通道。對(duì)整個(gè)線路通過地段，因線路的修建而改變了原有地表的排水系統(tǒng)。所以要對(duì)線路兩邊附近的地表坑洼地段進(jìn)行回填，加強(qiáng)排水，防止形成匯水坑導(dǎo)致滲水通道。⑦加強(qiáng)防洪措施，對(duì)路基兩側(cè)的溝渠進(jìn)行補(bǔ)充匯水面測(cè)量和流量計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)有也許產(chǎn)生洪水的溝渠加設(shè)截水溝、急流槽、導(dǎo)流堤等防洪設(shè)施。3.2路基工后沉降路基的工后沉降，是指軌道工程鋪設(shè)后在路基荷載和列車荷載作用下，路基發(fā)生的剩余沉降，即最終形成的總沉降量與路基竣工鋪軌開始時(shí)的沉降量之差?？瓦\(yùn)專線路基沉降控制的重要目的是控制路基的工后沉降，以保證高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對(duì)舒適度的規(guī)定，并減少平常維修工作?？瓦\(yùn)專線建設(shè)具有其自身的特殊性，如線路長(zhǎng)、地質(zhì)情況變化大、工期長(zhǎng)，路基沉降過程事實(shí)上就是多級(jí)填筑過程中多方面因素共同作用的結(jié)果。沿線路基大都采用了不同形式的地基解決方法以滿足客運(yùn)專線對(duì)道路的平順性規(guī)定，如地基沖擊壓實(shí)、CFG樁法復(fù)合地基等。3.2.1路基工后沉降組成分析路基沉降按其組成成分劃分，涉及路基填筑部分沉降和地基沉降兩部分。路基填筑部分沉降屬壓密沉降，是由填料自重及線路上部結(jié)構(gòu)和機(jī)車車輛的運(yùn)營引起的，與填料種類、壓實(shí)密度、預(yù)壓荷載及預(yù)壓時(shí)間有關(guān)，分3個(gè)時(shí)間段完畢：第一階段是路基施工階段的下沉，不影響工后沉降；第二階段是路基施工完畢，線路上部結(jié)構(gòu)和機(jī)車車輛重量未加載階段的下沉；第三階段是線路上部結(jié)構(gòu)施工完畢后的下沉。后兩部分的沉降量影響工后沉降。3.2.2工后沉降控制的重要性與特點(diǎn)(1)工后沉降控制是影響線路不平順性的重要因素。工后沉降大小決定了高速鐵路線的平順性，理解線路平順性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。以軌道連續(xù)高低不平順波長(zhǎng)40m、幅值5mm為例，時(shí)速300km時(shí)，將產(chǎn)生頻率2Hz、半幅有效值0.13(2)工后沉降控制是一個(gè)有時(shí)間性、過程性的問題。一方面，工后沉降起算時(shí)點(diǎn)非常重要。在秦沈客運(yùn)專線修建之初，有人認(rèn)為起算點(diǎn)是在整個(gè)工程竣工后，也有認(rèn)為應(yīng)在鋪軌完畢后。隨著結(jié)識(shí)的進(jìn)一步，才擬定工后沉降起算點(diǎn)應(yīng)在鋪軌開始時(shí)起算。從對(duì)工后沉降控制自身目的的實(shí)現(xiàn)來說，這更加合理。應(yīng)結(jié)識(shí)到的是，在其他方面相同的情況下，起算時(shí)間點(diǎn)越往前推越嚴(yán)格；其實(shí)并非起算點(diǎn)一定要在鋪軌前，但假如起算點(diǎn)推后，一方面控制的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相應(yīng)改變，并且假如在鋪軌后再確認(rèn)不滿足工后沉降，則有關(guān)補(bǔ)救措施就難以實(shí)行·另一方面，有一個(gè)終止時(shí)間點(diǎn)的問題。由于每項(xiàng)工程都有壽命期，比如說高速鐵路的壽命期為12023，免維修期更短。盡管為保證工后沉降控制的實(shí)現(xiàn)，宜取更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，但是提高標(biāo)準(zhǔn)涉及成本大小乃至目的的實(shí)現(xiàn)性，故考慮該問題具有實(shí)際意義。工后沉降控制的時(shí)間性還表現(xiàn)在：不僅規(guī)定可以最終滿足工后沉降控制的規(guī)定，還應(yīng)當(dāng)盡快滿足。這一點(diǎn)的重要性就表現(xiàn)在對(duì)工期的影響上；反過來，合理的工期對(duì)工后沉降控制目的的實(shí)現(xiàn)也是至關(guān)重要的?？瓦\(yùn)專線路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的擬定，既要考慮列車對(duì)路基的規(guī)定及線路維修能力，也要考慮前期建設(shè)投資與后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)比較，在保證客運(yùn)專線列車高速、安全與平穩(wěn)運(yùn)營的前提下，應(yīng)取得經(jīng)濟(jì)上的合理平衡。3.3控制工后沉降的重要途徑目前工后控制沉降的重要應(yīng)對(duì)措施有：①加強(qiáng)基地解決②加強(qiáng)填筑過程控制③預(yù)留沉降量④補(bǔ)砟抬道；同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)施工前的防止，具體措施有：3.3.1加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)及明確控制標(biāo)準(zhǔn)(1)由于承包商對(duì)工后沉降控制缺少經(jīng)驗(yàn)，可聘請(qǐng)專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，大力培訓(xùn)沉降觀測(cè)人員、整理分析人員、計(jì)算預(yù)測(cè)人員，從控制方案、預(yù)測(cè)分析、觀測(cè)操作上采用積極預(yù)控措施。(2)制定路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)一般采用四項(xiàng)指標(biāo)：工后沉降、不均勻沉降、錯(cuò)臺(tái)、折角。200km／h無砟軌道線路工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)采用渝遂線實(shí)驗(yàn)段控制標(biāo)準(zhǔn)，見表表3－1工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)表工后沉降不均勻沉降差異沉降錯(cuò)臺(tái)折角≤30mm≤20mm/20m≤5mm≤1/10003.3.2重視黃土地質(zhì)核查(1)加強(qiáng)黃土地質(zhì)核查，使采用的技術(shù)措施達(dá)成沉降預(yù)測(cè)與實(shí)際相符。(2)在選定黃土的物理力學(xué)指標(biāo)時(shí)，必須注意其地理環(huán)境、地貌單元、微地貌、沉積年代及成因類型等條件影響所產(chǎn)生的差異性，同時(shí)掌握這些自然條件與黃土性質(zhì)之間的規(guī)律。(3)黃土分布評(píng)價(jià)、濕陷性評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)浸水實(shí)驗(yàn)以及微觀電鏡分析是了解黃土的重要手段。3.4工后沉降的控制環(huán)節(jié)3.4.1施工前的控制措施(1)制定控制標(biāo)準(zhǔn)。制定控制標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行工后沉降控制的基礎(chǔ)，在施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的沉降值以及具體也許采用的施工工藝制定好沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。(2)加強(qiáng)地質(zhì)普查。在施工前根據(jù)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)，除對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行加固外(粉噴、碎石、CFG、壓填片石、換填普通土等)軟土地段地質(zhì)情況進(jìn)行核查外，還應(yīng)對(duì)其它地段進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并規(guī)定所有路基基底均應(yīng)進(jìn)行貫入實(shí)驗(yàn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)值不能滿足基底規(guī)定期，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)部門聯(lián)系，采用相應(yīng)的基底加固措施，以保證路基基底承載力滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。3.4.2施工過程中的控制措施(1)制定施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工后沉降的設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定，結(jié)合施工單位的施工機(jī)械、填料、施工方法等，一方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)段的填筑，特別是地基解決、過渡段施工等應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，制定合理的保證填筑質(zhì)量的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，在路基填筑施工過程中必須嚴(yán)格按照制定的工藝標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行。(2)加強(qiáng)路基基底解決。根據(jù)設(shè)計(jì)，對(duì)黃土路基地段按照規(guī)定進(jìn)行加固解決，注旨在加固過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工。加固范圍必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，路基基底加固完畢后，必須找有資質(zhì)的部門進(jìn)行檢查檢查基底承載力滿足設(shè)計(jì)規(guī)定后方準(zhǔn)進(jìn)行路堤填筑工。(3)做好路基綜合排水。路基施工期間及完畢后應(yīng)立即做好綜合排水系統(tǒng)，保證施工期間以及運(yùn)營期間路基排水系統(tǒng)順暢，路基不滲不沖。(4)保證路基邊坡穩(wěn)定，控制邊坡填筑質(zhì)量。在路基填筑過程中，邊坡也是一個(gè)軟弱點(diǎn)，為保證邊坡質(zhì)量，在施工過程中采用超寬填筑(一般超寬50cm)、邊坡夯拍，路基填高達(dá)成一定高度的，路基邊坡鋪設(shè)土工隔柵進(jìn)行加固，路基大于2.5m的，應(yīng)所有采用骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，并所有進(jìn)行綠化，以保證邊坡穩(wěn)定，避免邊坡填筑(5)做好橋涵、堤塹過渡段的解決。由于橋涵為剛性結(jié)構(gòu)物，路基為柔性，橋涵不會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象，路基一定會(huì)產(chǎn)生工后沉降，因此必須做好橋涵過渡段的填筑。橋涵過渡段一般采用級(jí)配碎石進(jìn)行填筑，在填筑過程中必須與路基同步施工，并嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行填筑，做到強(qiáng)度、剛度變化的平穩(wěn)過渡。3.4.3加強(qiáng)路基沉降分析與預(yù)測(cè)(1)沉降問題涉及填方路堤自身的沉降、黃土地基的壓縮變形以及黃土地基的濕陷變形，各類變形均涉及沉降量與沉降過程兩個(gè)方面。地基壓縮變形和濕陷變形有較成熟的計(jì)算方法(主固結(jié)沉降采用分層總和法)對(duì)路堤自身沉降變形現(xiàn)行公路、鐵路規(guī)范均沒有規(guī)定可參照水利土壩設(shè)計(jì)規(guī)范采用分層總和法計(jì)算。(2)工后沉降量的延續(xù)時(shí)間考慮在實(shí)測(cè)曲線擬合的基礎(chǔ)上外延預(yù)估，與計(jì)算值對(duì)比分析。實(shí)測(cè)曲線的擬合常用三點(diǎn)法和雙曲線法。為了分析沉降過程，按維固結(jié)理論計(jì)算得到瞬時(shí)加載的沉降—時(shí)間曲線，按加載過程采用實(shí)際填筑高度—時(shí)間關(guān)系進(jìn)行修正，由修正后的曲線預(yù)估工后沉降及其完畢所需的時(shí)間。(3)沉降分析、預(yù)測(cè)采用半經(jīng)驗(yàn)半理論模式，根據(jù)實(shí)測(cè)資料不斷調(diào)整計(jì)算參數(shù)、模型，使預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)盡量吻合，保證實(shí)際工后沉降滿足規(guī)定。(4)積極開展地質(zhì)核查、沉降預(yù)測(cè)等專題研究，以科研成果指導(dǎo)沉降分析、預(yù)測(cè)。3.4.4做好路基沉降觀測(cè)(1)路基沉降觀測(cè)的重要目的是擬定無砟軌道工程的施工時(shí)間及工后沉降量，保證工后沉降量滿足規(guī)定。(2)地基沉降觀測(cè)采用在地基表面埋設(shè)沉降板加接桿測(cè)試，路基沉降采用在路基表面埋設(shè)沉降板、觀測(cè)樁測(cè)試，路堤和地基深層沉降采用鉆孔埋設(shè)沉降磁環(huán)分層測(cè)試。(3)沉降觀測(cè)以二等幾何水準(zhǔn)測(cè)量高程，觀測(cè)精度不低于1mm(4)每次觀測(cè)完畢，及時(shí)繪制沉降點(diǎn)的時(shí)間—填土高度—沉降量的關(guān)系曲線。3.4.5客運(yùn)專線無砟軌道路基填筑的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量是保持線路穩(wěn)定與平順，保證列車能高速、安全運(yùn)營的重要條件，而控制和檢測(cè)壓實(shí)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)、方法和設(shè)備，則是保證壓實(shí)質(zhì)量的重要措施。客運(yùn)專線鐵路路基質(zhì)量檢測(cè)參數(shù)重要涉及地基系數(shù)，動(dòng)態(tài)模量，空隙率n(或壓實(shí)系數(shù)K)，變形模量四項(xiàng)指標(biāo)?？障堵蕁是土體中空隙體積與土的三相體積的比值，而壓實(shí)系數(shù)K是指工地碾壓時(shí)達(dá)成的干容重與相應(yīng)的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)得到的最大干容重之比，即相對(duì)理論壓實(shí)的比例，均反映土體的松密限度；地基系數(shù)：是表達(dá)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(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量的強(qiáng)度檢測(cè)指標(biāo)；變形模量是通過圓形承載板和加載裝置對(duì)地面進(jìn)行第一次加載和卸載后，再進(jìn)行第二次加載，測(cè)得的應(yīng)力—位移曲線上0.3與0.7之間的位移割線斜率擬定，用來分析土體的變形性質(zhì)和承載能力；動(dòng)態(tài)變形模量是指土體在一定大小的豎向沖擊力和沖擊時(shí)間作用下抵抗變形能力的參數(shù)，可直接用于評(píng)判路基的壓實(shí)質(zhì)量。雖然地基系數(shù)值是反映路基土強(qiáng)度及變形關(guān)系的參數(shù)，但實(shí)驗(yàn)的荷載—沉降曲線是一次加載得出的，其沉降涉及了填料的彈性變形和塑性變形。計(jì)算變形模量的荷載-沉降曲線是在逐級(jí)加載后，逐級(jí)卸載，再二次加載得出，可認(rèn)為其沉降(變形)消除了填料的塑性變形，測(cè)試結(jié)果離散性小，更能反映路基土的真實(shí)強(qiáng)度，比地基系數(shù)更科學(xué)、更合理。靜態(tài)變形模量和地基系數(shù)都是采用小于300mm的靜態(tài)平板載荷實(shí)驗(yàn)儀，通過在壓實(shí)填土表面做靜壓實(shí)驗(yàn)測(cè)得，兩者反映的都是靜態(tài)應(yīng)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(yùn)營時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)荷載，采用可以有效地反映列車在高速運(yùn)營條件下產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力對(duì)路基的真實(shí)作用狀況，是客運(yùn)專線路基質(zhì)量檢測(cè)的發(fā)展方向。表2-2是客運(yùn)專線路基填筑質(zhì)量檢測(cè)參數(shù)、：與三項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比情況。表2-2、與三項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比項(xiàng)目載荷板直徑300㎜300㎜300㎜預(yù)加載0.01MPa（以前0.035MPa）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(jí)0.04MPa不少于6級(jí)動(dòng)態(tài)施加脈沖寬度18ms項(xiàng)目加載控制當(dāng)1min的沉降量不大于該級(jí)荷載沉降量的1%時(shí)加下一級(jí)荷載120s后加下一級(jí)荷載最大荷載或終止實(shí)驗(yàn)加載的標(biāo)準(zhǔn)總沉降量超過1.25㎜或荷載強(qiáng)度超過估計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際最大接觸壓力，或達(dá)成地基屈服點(diǎn)0.5MPa或沉降大于5㎜7.07KN計(jì)算公式為曲線上s=1.25㎜所相應(yīng)的荷載Ev2=0.225/（+)為最大平均標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力，,為待定系數(shù)=22.5/s,s為實(shí)測(cè)荷載板下沉幅值3.4.6客運(yùn)專線無砟軌道路基沉降的控制規(guī)定3.4.7客運(yùn)專線路基作為無砟軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對(duì)路基的沉降變形非常敏感，規(guī)定沉降控制在非常小的范圍內(nèi)。我國擬建的客運(yùn)專線無砟軌道在汲取國外沉降控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，圍繞線路運(yùn)營、結(jié)構(gòu)允許變形，從路基竣工后扣件可調(diào)整的總沉降量，20m結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度范圍內(nèi)的不均勻沉降、路基與橋涵之間差異沉降形成的錯(cuò)臺(tái)，以及軌道結(jié)構(gòu)單元之間形成的折角等多方面對(duì)路基變形都作出了嚴(yán)格規(guī)定，如表2-3、表2-4。表2-3工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)一般情況允許工后沉降均勻地基長(zhǎng)20m允許工后沉降不均勻沉降錯(cuò)臺(tái)差異沉降折角㎜30㎜5mm表2-4路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)速度km·h-1軌道結(jié)構(gòu)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1005030300／350有砟軌道503020250／300／350無砟軌道工后沉降≯l5mm；長(zhǎng)度大于20m沉降比較均勻路基，工后沉降量≯30mm，且Rsh≥0.4路橋、路隧間差異沉降≯5m，折角≯1／3.4.8客運(yùn)專線無砟軌道路基的填料規(guī)定針對(duì)快速鐵路對(duì)填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的高規(guī)定，一方面要在施工中積累資料，同時(shí)需要開展大量的室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究工作，研究制定填料合用性實(shí)驗(yàn)方法與判別標(biāo)準(zhǔn)，建立一套適合我國地區(qū)特點(diǎn)，合用于路基設(shè)計(jì)，施工的填料分類。由于地區(qū)不同，路基填料也千差萬別，這就規(guī)定在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段和施工前對(duì)土源進(jìn)行具體判別。工程實(shí)踐表白，采用優(yōu)質(zhì)的填料可以減少路基的后期沉降，且有較高的安全儲(chǔ)備，能保證路基穩(wěn)定。國內(nèi)外對(duì)高速鐵路的路基沉降觀測(cè)結(jié)果也表白，采用級(jí)配良好的粗顆粒填料可大大減少路堤的后期沉降，因此，只要能滿足上述規(guī)定者才可作為高速鐵路路堤填料。鐵路路基填料的分類重要依據(jù)土類和小于0.075mm細(xì)顆粒含量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)來劃分的，并考慮與壓實(shí)規(guī)定相關(guān)性質(zhì)和合用條件提成A、B、C、D、E五個(gè)組，如表22-1我國鐵路路基填料分類組別填料A組B組C組碎石類級(jí)配良好的碎石、含土碎石級(jí)配不好的碎石、含土碎石，細(xì)粒含量為15%-30％的土質(zhì)碎石細(xì)粒含量大于30％的土質(zhì)碎石礫石類級(jí)配良好的粗圓礫、粗角礫、細(xì)圓礫、細(xì)角礫，級(jí)配良好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細(xì)圓礫、含土細(xì)角礫級(jí)配不好的粗圓礫、粗角礫、細(xì)圓礫、細(xì)角礫，級(jí)配不好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細(xì)圓礫、含土細(xì)角礫、細(xì)粒含量為15%-30%的土質(zhì)粗圓礫、土質(zhì)粗角礫、土質(zhì)細(xì)圓礫、土質(zhì)細(xì)角礫細(xì)粒含量大于15‰30％的土質(zhì)粗圓礫、土質(zhì)粗角礫、土質(zhì)細(xì)圓礫、土質(zhì)細(xì)角礫砂類土級(jí)配良好礫砂、粗砂、中砂，含土礫砂、含土粗砂、含土中砂級(jí)配良好細(xì)砂，級(jí)配不好的礫砂、粗砂、中砂、細(xì)粒含量大于15％的含土礫砂，含土中砂，含土粗砂級(jí)配不好的細(xì)砂，含土細(xì)砂，粉砂細(xì)粒土低液限粉土，粉質(zhì)黏土，黏土路基填料和壓實(shí)質(zhì)量也是控制路基沉降的一個(gè)方面，填料選擇和壓實(shí)質(zhì)量控制不好，將會(huì)加大路基的工后沉降或路基與結(jié)構(gòu)物之間的不均勻沉降。國內(nèi)有關(guān)客運(yùn)專線及高速鐵路的規(guī)范已對(duì)無砟軌道路基填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的限定：基床表層采用級(jí)配碎石，基床底層采用A、B組填料或改良土；基床以下的路堤應(yīng)優(yōu)先選用A、B組填料和C組的塊石、碎石、礫石類填料，當(dāng)選用C組細(xì)粒土填料時(shí)應(yīng)根據(jù)土源性質(zhì)進(jìn)行改良后填筑。設(shè)計(jì)施工中應(yīng)嚴(yán)格限制填料粒徑，特別是A、B組填料，個(gè)別線在施工過程中反映填料粒徑過大(但滿足規(guī)范規(guī)定的基床底層不大于10cm，基床以下不大于15cm)，填料難以達(dá)成壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，建議基床底層填料粒徑不大于5cm沿線土質(zhì)較差地段宜首選遠(yuǎn)運(yùn)粗粒土填筑路基，另一方面是物理改良和級(jí)配改良．應(yīng)慎用少用化學(xué)改良土，化學(xué)改良土從經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、工期效應(yīng)、環(huán)保效應(yīng)等方面考慮都不宜大量采用，且填筑質(zhì)量難以保證，化學(xué)改良土的水穩(wěn)定性對(duì)路基本體壓密沉降的影響限度很難預(yù)見。3.5通過地基設(shè)計(jì)來控制黃土路基沉降3.5.1樁網(wǎng)地基設(shè)計(jì)對(duì)在地基部分土體中設(shè)立的豎直向增強(qiáng)體“樁”是受力主體，與樁間土形成樁土加固區(qū)，承擔(dān)上部荷載，并傳遞到下部較為堅(jiān)硬的持力層上。在該加固區(qū)上部鋪設(shè)含高強(qiáng)度土工合成材料的加筋墊層“網(wǎng)”，形成柔性拱區(qū)(上部與下部之間的柔性土拱過渡區(qū))。樁網(wǎng)復(fù)合地基中的樁起承載作用，是力學(xué)規(guī)定；而高強(qiáng)度網(wǎng)則是結(jié)構(gòu)規(guī)定，目的是調(diào)整樁土豎向荷載分擔(dān)比與樁土應(yīng)力比使樁—網(wǎng)—土協(xié)同作用，共同承擔(dān)荷載以減小整體沉降及不均勻沉降。高速鐵路典型的“樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)地基”體系重要由以下四部分共同組成：(1)上部路堤；(2)中間網(wǎng)墊層；(3)下部樁及樁間土；(4)下部樁土復(fù)合地基加固區(qū)下的天然軟土層或持力層。其中的核心部分是樁和網(wǎng)。3.5.1.1CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基CTG樁(CementFly．a(chǎn)shGravelPile)是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱．它是由水泥、粉煤灰、碎石樁、石屑或是砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、網(wǎng)墊層一起形成樁網(wǎng)復(fù)合地基．通過調(diào)整水泥摻量及配比，其強(qiáng)度等級(jí)在C15～C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型．CTG樁復(fù)合地基實(shí)驗(yàn)研究是建設(shè)部“七五”計(jì)劃課題，于1988年立題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并用于工程實(shí)踐．該技術(shù)已在全國23個(gè)省，市廣泛推廣應(yīng)用，據(jù)不完全記錄，該技術(shù)已在1000多個(gè)工程中應(yīng)用。和樁基相比，由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充足發(fā)揮樁間土的承載能力，工程造價(jià)一般為樁基的～，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著【2】。CFG樁復(fù)合地基減小工后沉降的重要原理表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：通過在土體中打設(shè)CFG剛性樁，使樁土承擔(dān)不同的應(yīng)力，樁承擔(dān)較多，而土承擔(dān)較少，減少了土體所承受的荷載，從而減少了土體的壓縮量；通過CFG樁對(duì)土體的擠密作用及對(duì)樁周土體的脫水作用等，改善周邊土體的顆粒大小及其物理力學(xué)性能指標(biāo)；部分荷載通過CFG樁體傳遞至相對(duì)承載力較高壓縮層較低的下臥層，在加固區(qū)土層壓縮量減小的同時(shí)，下臥層的壓縮量會(huì)相應(yīng)有所增長(zhǎng)。碎石樁系散體材料，自身沒有粘結(jié)強(qiáng)度，重要靠周邊土的約束傳遞基礎(chǔ)傳來的垂直荷載.土越軟，對(duì)樁的約束作用越差，樁傳遞垂直荷載的能力越弱．CFG樁針對(duì)碎石樁承載特性的一些局限性，加以改善而發(fā)展起來的．CFG樁采用螺旋鉆機(jī)或振動(dòng)沉管樁機(jī)等設(shè)備進(jìn)行成孔，是一種具有較高粘結(jié)強(qiáng)度的剛性樁．與一般的柔性樁復(fù)合地基相比，用CFG樁解決地基時(shí)，可大幅度提高地基承載力，并可通過調(diào)節(jié)復(fù)合地基樁長(zhǎng)、樁距及樁體材料配比等指標(biāo)較大幅度調(diào)節(jié)復(fù)合地基承載力的變化區(qū)間，特別是天然地基承載力較低而設(shè)計(jì)規(guī)定的承載力較高，用柔性樁復(fù)合地基難以滿足設(shè)計(jì)規(guī)定期，CFG樁復(fù)合地基則有明顯的優(yōu)勢(shì)．CFG樁復(fù)合地基可用于填土，飽和及非飽和粘性土，松散砂土等。它是一種低強(qiáng)度砼樁，可以充足運(yùn)用樁間土的承載力，共同作用并可傳遞荷載到深層地基中去，具有較高的承載力，承載力提高幅度在2.5～3倍，由于通過CFG樁解決過的復(fù)合地基具有承載力高、沉降變形小、變形穩(wěn)定快、工藝性好、灌注方便、易于控制施工質(zhì)量和工程造價(jià)較低等特點(diǎn)，因此具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。由于CFG樁復(fù)合地基技術(shù)具有以上施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價(jià)低廉的特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為北京及周邊地區(qū)應(yīng)用最普通的地基解決技術(shù)之一．CFG樁一般不用計(jì)算配筋，并且還可運(yùn)用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進(jìn)一步減少了工程造價(jià)．CFG樁合用范圍較廣，就基礎(chǔ)型式而言，CFG樁既可合用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，也可用于筏基和箱型基礎(chǔ)；就土性而言，CFG樁可用于解決粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土等地基。既合用于擠密效果好的土，又合用于擠密效果差的土，具有加速土體固結(jié)、沉降變形小、沉降穩(wěn)定快等特點(diǎn)．1、CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基重要工程特性(1)承載力提高幅度大、可調(diào)性強(qiáng)。CFG樁樁長(zhǎng)可以從幾米到20多米，并且可全長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)阻力，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的比例可在40～75％之間變化，使得復(fù)合地基承載力提高幅度大并具有很大的可調(diào)性。本地基承載力較高時(shí)，荷載又不大，可將樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)得短一點(diǎn)，荷載大時(shí)樁長(zhǎng)可設(shè)計(jì)得長(zhǎng)一些．特別時(shí)天然地基承載力較低而設(shè)計(jì)規(guī)定得承載力較高，用柔性樁復(fù)合地基一般難以滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，CFG樁復(fù)合地基則比較容易實(shí)現(xiàn)．(2)適應(yīng)范圍廣。CFG樁可用于填土、飽和及非飽和粘性土，既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土．當(dāng)其用于擠密效果好的土?xí)r，承載力的提高既有擠密分量，又有置換分量；當(dāng)其用于不可擠密土?xí)r，承載力的提高只與置換作用有關(guān)．當(dāng)土是具有良好擠密效果的砂土、粉土?xí)r，振動(dòng)可使土擠密，樁間土承載力可有較大幅度的提高，CFG樁是適合的。(3)剛性樁的性狀明顯。對(duì)柔性樁，特別時(shí)散體樁，如碎石樁、砂石樁，它們重要是通過有限的樁長(zhǎng)來傳遞垂直荷載。當(dāng)樁長(zhǎng)大于某一個(gè)數(shù)值后，樁傳遞荷載的作用已顯著減小。CFG樁像剛性樁同樣，可全長(zhǎng)發(fā)揮側(cè)阻，樁落在好的土層是時(shí)，具有明顯的端承作用。對(duì)于上部軟下部硬的地質(zhì)條件，碎石樁將荷載向深層傳遞非常困難，而CFG樁由于具有剛性樁的性狀，向深層土傳遞荷載時(shí)其重要的工作特性。(4)樁體的排水作用。CFG樁在飽和粉土和砂土中施工時(shí)，由于沉管和拔管的振動(dòng)，會(huì)使土體產(chǎn)生超孔隙水壓力．較好透水層上面尚有透水性較差的土層時(shí)，剛剛施工完的CFG樁將是一個(gè)良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，直到CFG樁體結(jié)硬為止。(5)時(shí)間效應(yīng)。運(yùn)用振動(dòng)沉管施工，將會(huì)對(duì)周邊土產(chǎn)生擾動(dòng)，特別是對(duì)靈敏度較高的土，會(huì)使結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度減少．施工結(jié)束后，隨著恢復(fù)期的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)有所恢復(fù)．在復(fù)合地基的承載力提高期間，既包含了樁間土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的恢復(fù)，也涉及了樁、土間互相作用的加強(qiáng)．加固后地基士的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均有減小，重度和壓縮模量有所增大．對(duì)于粉砂層振密效果比較明顯，可大幅度提高樁間土的承載能力，有松散狀態(tài)變?yōu)橹忻懿⒔咏軐?shí)狀態(tài)。(6)復(fù)合地基變形小。復(fù)合地基模量大、地基沉降量小是CFG樁復(fù)合地基重要特點(diǎn)之一．對(duì)于上部和中間有軟弱土的地基，用CFG樁加固，樁端放在好的土層上，可以獲得模量很高的復(fù)合地基，上部構(gòu)造物的沉降不大。2、樁網(wǎng)復(fù)合地基的加固(1)樁網(wǎng)復(fù)合地基加固機(jī)理。樁網(wǎng)復(fù)合地基是指在地基解決過程中，下部土體得到豎向增強(qiáng)體“樁”的加強(qiáng)形成復(fù)合地基加固區(qū)，在樁頂?shù)玫剿较蛟鰪?qiáng)體“網(wǎng)”的加強(qiáng)形成復(fù)合地基加固區(qū)，從而使網(wǎng)、樁、土三者協(xié)同作用，構(gòu)成一個(gè)整體共同承擔(dān)上部荷載的人工地基。樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)由5部分組成：①上部路堤填土；②網(wǎng)或由網(wǎng)組成的加筋土；③網(wǎng)與樁頂之間的砂石墊層；④樁土加固區(qū)；⑤樁底下部的天然地基或持力層。樁網(wǎng)復(fù)合地基由4部分組成：①拱上路堤填土；②柔性拱區(qū)；③樁土加固區(qū)；④下臥層。突出強(qiáng)調(diào)樁、網(wǎng)、土三者在承擔(dān)荷載過程中的協(xié)同作用，這與以往強(qiáng)調(diào)樁、輕視網(wǎng)、忽視土的理念不同。網(wǎng)土(加筋土)協(xié)同作用時(shí)，網(wǎng)重要處在受拉狀態(tài)，這種作用是通過界面摩阻力(咬合力、摩擦力、粘著力)來實(shí)現(xiàn)。由于網(wǎng)的鋪設(shè)和張力膜效應(yīng)，網(wǎng)將土體自重連同上部荷載傳遞給樁土復(fù)合地基，由于網(wǎng)的剛度較小，無法起到有效的傳遞作用，故經(jīng)常在網(wǎng)的下部鋪設(shè)墊層，組成復(fù)合褥墊層以提高剛度，可明顯擴(kuò)散應(yīng)力，減小應(yīng)力集中，減少上部土體傳來的荷載，從而提高整個(gè)體系的承載力，減小沉降及沉降差。(2)CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基的重要加固效應(yīng)。①樁體效應(yīng)由于材料自身的強(qiáng)度與軟土地層強(qiáng)度不同，在荷載作用下，CFG樁的壓縮性明顯比樁間土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力，隨地層的變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。大部分荷載將由樁體承受，樁間土應(yīng)力相應(yīng)減小，于是復(fù)合地基承載力較原有地基承載力有所提高，沉降量亦減小，隨著樁體剛度增長(zhǎng)，樁體作用發(fā)揮更加明顯。這一點(diǎn)正是碎石樁與CFG樁受力情況不同的主線點(diǎn)。由于碎石樁樁體材料是松散碎石，自身無粘結(jié)度，依靠周邊土體約束才干承受上部荷載．而CFG樁樁身具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，在荷載作用下，不會(huì)出現(xiàn)壓脹變形，樁承受的荷載通過樁周摩阻力和樁端阻力傳至深層地基中，其復(fù)合地基提高幅度也較碎石樁為大．于是，CFG樁常發(fā)生刺入破壞，而碎石樁常發(fā)生的壓脹破壞和整體破壞。②擠密振密作用CFG樁采用振動(dòng)沉管法施工時(shí)，由于振動(dòng)和擠壓作用使樁間土得到擠密，特別是在砂層中這一作用更加顯著。砂土在強(qiáng)烈的高頻振動(dòng)下，產(chǎn)生液化并重新排列致密，并且在樁體粗骨(碎石)填入后擠入土中，使砂土的相對(duì)密實(shí)度增長(zhǎng)，孔隙率減少，干密度和內(nèi)摩擦角增大，改善土的物理性質(zhì)，抗液化能力也提高。③網(wǎng)墊層作用保證樁與土共同承擔(dān)荷載；調(diào)整樁與樁間土的荷載分擔(dān)比例；減少和減緩路基底面的應(yīng)力集中，提高路基整體的穩(wěn)定性。④排水固結(jié)作用與一般的碎石樁復(fù)合地基同樣，采用沉管灌注施工CFG樁，在施工和成樁后的一段時(shí)間內(nèi)，都會(huì)在不同限度上減少地層中地下水的含量，最終達(dá)成改善地基土物理、力學(xué)性質(zhì)的目的．在飽和的粉土和砂土中施工時(shí)，由于沉管和拔管的振動(dòng)，會(huì)使土體產(chǎn)生超孔隙壓力。在上層有相對(duì)隔水層時(shí)，施工完畢的最初CFG樁因其自身材料的性質(zhì)決定了它將是一個(gè)良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，直到CFG樁硬結(jié)為止．這樣的排水過程還涉及CFG樁樁體坍落度小，含水量很小的混凝土類材料水解吸水的過程。有資料證明，這一系列排水作用對(duì)減少孔壓引起地面隆起和沉陷，對(duì)增長(zhǎng)樁間土的密實(shí)度和提高復(fù)合地基承載力極為有利。3、CFG樁復(fù)合地基沉降的影響因素(1)置換率對(duì)沉降的影響復(fù)合地基中樁體的面積置換率(簡(jiǎn)稱置換率m)，就是指在地基解決時(shí)，樁體面積與解決地基面積的比值，即，其中為樁體橫截面積；為加固地基的基礎(chǔ)底面積；，為總樁數(shù)。有承臺(tái)約束時(shí)，，其中為樁徑，為承臺(tái)半徑。置換率是復(fù)合地基的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)，與樁徑大小、樁的排列方式、樁距大小均相關(guān)，對(duì)CFG樁復(fù)合地基的沉降控制起著重要作用，表4－1為在不同置換率情況下，樁頂處、土表面處與承臺(tái)沉降的大小情況。表4-1不同置換率的沉降大小對(duì)比置換率m樁項(xiàng)處沉降／mm土表面處沉降／mm承臺(tái)沉降／mm樁徑變化承臺(tái)半徑變化樁徑變化承臺(tái)半徑變化樁徑變化承臺(tái)半徑變化0.06256.703.557.804.637.874.720.11106.102.146.922.857.002.94從表4-1可以看出，通過增長(zhǎng)置換率以減小沉降的方式中，減小承臺(tái)半徑時(shí)沉降的減小幅度遠(yuǎn)大于增長(zhǎng)樁徑時(shí)沉降減小的幅度。這是由于當(dāng)基底均布荷載不變時(shí)，減小承臺(tái)半徑就會(huì)減小總荷載，無疑沉降減小也更明顯。因此，當(dāng)需要控制沉降時(shí)，增長(zhǎng)樁數(shù)(相稱于減小樁間距)比增大樁徑更有效。(2)下臥層土性對(duì)沉降的影響對(duì)于樁體材料、樁長(zhǎng)、樁徑、樁長(zhǎng)范圍內(nèi)土層的性質(zhì)、面積置換率均相同的兩個(gè)復(fù)合地基，其中一個(gè)樁端落在堅(jiān)硬的土層上，另一個(gè)樁端則落在軟土層上，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到兩種情況下的Q—s曲線,樁端落在堅(jiān)硬土層上，單樁承載力、復(fù)合地基承載力和復(fù)合地基模量比樁端落在軟土層上的要高，這充足說明下臥層土性對(duì)樁的下刺入變形下有很大的影響，若下臥層土越堅(jiān)硬，樁向下刺入就越困難，下刺入變形量下也就越小，樁長(zhǎng)范圍內(nèi)土的壓縮變形量相應(yīng)也就越小。(3)基礎(chǔ)寬度對(duì)沉降的影響眾所周知，對(duì)天然地基，當(dāng)荷載強(qiáng)度相同時(shí)，基礎(chǔ)底面寬度越大，沉降量就越大，這是由于路基下某一深度的附加應(yīng)力系數(shù)隨寬度的增長(zhǎng)而增大，同時(shí)壓縮層厚度也相應(yīng)增大。同樣地，當(dāng)復(fù)合地基的置換率、樁長(zhǎng)及土性都相同時(shí)，給定荷載下的加固區(qū)變形量S1、下臥層變形量S2以及總的壓縮量S都會(huì)隨路基底面寬度增長(zhǎng)而增大。綜合考慮樁長(zhǎng)(L)和基礎(chǔ)寬度(B)兩個(gè)因素的影響，在其條件相同時(shí)，L／B值越大，下臥層壓縮變形量越小，總的沉降變形也越??；且當(dāng)L／B=6時(shí)，下臥層壓縮變形量占總壓縮變形量的比例很小。(4)外部荷載對(duì)沉降的影響①荷載大小的影響由于褥墊層的設(shè)立，復(fù)合地基中在荷載作用下，樁體將刺入墊層中，從而在樁體一定深度范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)負(fù)摩擦力，即在樁體一定深度范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)樁與樁間土的等沉面。等沉面以上的樁間土將相對(duì)樁體向下移動(dòng)，從而對(duì)樁產(chǎn)生負(fù)摩擦阻力，而在等沉而以下；樁體相對(duì)于樁間土向下移動(dòng)，故樁間土對(duì)樁體產(chǎn)生正摩擦阻力。由于存在負(fù)摩擦區(qū)，在該區(qū)，其作用是阻止樁間土的變形。當(dāng)外部荷載較小時(shí)，樁側(cè)阻力是重要的，而樁端阻力發(fā)揮較少，總體效應(yīng)是使樁間土變形減?。划?dāng)外部荷載較大時(shí)，樁的端阻力有較大地發(fā)揮，樁對(duì)樁間土產(chǎn)生的總體效應(yīng)是使樁間土變形增大。②邊載作用的影響對(duì)有無邊載作用兩種條件，CFG樁復(fù)合地基荷載實(shí)驗(yàn)的Q—s曲線表白，有邊載條件下會(huì)比無邊載條件下復(fù)合地基承載力提高100kPa，說明邊載作用使得CFG復(fù)合地基承載力有較大提高；另一方面，通過深層變形標(biāo)進(jìn)行變形觀測(cè)，繪制CFG樁復(fù)合地基中各深度變形曲線，結(jié)果表白：當(dāng)同一荷載作用時(shí)，在荷載板下部，有邊載條件下的沉降量小于無邊載條件的沉降量，而荷載板以外的變形量則大于無邊載條件下的變形量。同時(shí)，由于邊載的作用克制了基礎(chǔ)外側(cè)土體向上隆起，導(dǎo)致同一深度處的變形趨于均勻化。4、CFG樁沉降計(jì)算機(jī)理客運(yùn)專線按變形控制設(shè)計(jì)復(fù)合地基，但CFG樁復(fù)合地基的沉降計(jì)算比較困難，目前常采用以下方案進(jìn)行CFG樁復(fù)合地基的沉降計(jì)算。(1)CFG樁復(fù)合地基的沉降量計(jì)算見式(4－1)。(4－1)式中，——加固區(qū)變形；——下臥層變形，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5O007—2023)計(jì)算；——柔性墊層的變形。(由于墊層厚度較小,且施工中已壓密，可忽略不計(jì))。(2)地基解決后的變形計(jì)算按現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。復(fù)合土層的分層與天然地基相同，各復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的倍，值可按式(4－2)擬定。(4－2)式中，——復(fù)合地基承載力特性值，kPa；——基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特性值，kPa。其中為復(fù)合地基承載力特性值，按式(4－3)計(jì)算。(4－3)m為面積置換率；為單樁豎向承載力特性值，按式(4－4)計(jì)算。(4－4)3.5.1.2灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)1、.灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)加固特性與機(jī)理灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)在濕陷性黃土地基解決中，能有效的消除大厚度黃土的濕陷性，與其他解決方法比較，灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有不需大量開挖和回填、所用施工機(jī)械簡(jiǎn)樸，解決費(fèi)用低、解決深度深(達(dá)5～15m)等特點(diǎn)，這是其他解決方法(如重錘實(shí)法)難以達(dá)成的。除了消除黃土濕陷性外，灰土樁和擠密樁一起構(gòu)成灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高地基強(qiáng)度，減小地基變形，改善了黃土的地基特性【15】?；彝翗稊D密加固地基的作用機(jī)理重要是：(1)擠密作用灰土樁是成孔后填入一定比例的灰土振實(shí)形成的，成孔時(shí)，樁孔位置原有土體被強(qiáng)制側(cè)向擠壓，使樁周一定范圍內(nèi)的土層密實(shí)度提高，由于樁孔之間的互相作用，相鄰樁孔擠密區(qū)交界處擠密效果互相疊加，使得樁間土密度進(jìn)一步提高并變得均勻。(2)置換作用在灰土擠密地基中，由于灰土樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量，在灰土樁與天然土的共同作用下，剛度較大的灰土樁體受到較大的應(yīng)力，從而減少了基礎(chǔ)底面下一定深度內(nèi)土中的應(yīng)力，消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素。(3)化學(xué)作用灰土樁樁體為用石灰與土按一定體積比(2：8或3：7)均勻拌合的材料，生石灰吸水生成的過程中，吸取了周邊土體的水分而膨脹，對(duì)周邊土體再一次產(chǎn)生擠密作用，且由于放熱反映使周邊土體中的水分蒸發(fā)，加速了土體固結(jié)過程同時(shí)生成的因飽和沉淀形成膠體，經(jīng)再結(jié)晶后構(gòu)成合成晶體使樁體與土體緊密膠結(jié)而具有較高的強(qiáng)度，因而提高了地基承載力。2、灰土擠密樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)荷載樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)地基荷載涉及路基面荷載和路基土體自重．其中路基面荷載有鋼軌荷載、扣件荷載、軌道板荷載、軌枕荷載和鋼筋混凝土基礎(chǔ)荷載。由于是靜力計(jì)算，故不考慮列車荷載。計(jì)算式為：(4－5)其中，為路基面荷載，KN／m；為路基填土容重,KN／m；為路基填土高度,m(2)樁徑樁徑的設(shè)計(jì)應(yīng)與本地施工機(jī)械相適應(yīng)。樁徑過小，則樁數(shù)量增多，成孔和回填工作量增長(zhǎng)；樁徑過大，則對(duì)樁間土體擠密不夠,同時(shí)對(duì)成孔機(jī)械能量規(guī)定較大，設(shè)備基本條件不易達(dá)成，過大的樁徑也會(huì)影響擠密后土的均勻性。結(jié)合我國目前的施工機(jī)具和設(shè)備情況,樁徑一般以300mm～600㎜為宜，大多用400(3)樁長(zhǎng)樁孔深度應(yīng)按濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級(jí)、濕陷類型及成孔設(shè)備的能力等方面考慮,對(duì)于濕陷性黃土地基，解決深度應(yīng)為基礎(chǔ)以下濕陷起始?jí)毫π∮谏喜亢奢d傳遞給地基的附加壓力和土層的飽和自重壓力之和的所有黃土層。此外還要考慮加固層和下臥層土體的工后沉降是否能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。(4)地基置換率復(fù)合地基置換率為樁體的橫斷面積與該樁體相應(yīng)的復(fù)合地基面積的比值，若樁體按等邊三角形，則置換率為：(4－6)一般規(guī)定地基置換率不小于10％(6)地基承載力計(jì)算①單樁所承受的荷載V=②單樁豎向承載力國內(nèi)計(jì)算法。(4－7)其中,為樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力，kPa；成為極限端阻力，kPa；K為安全系數(shù)，一般取3.0。日本樁網(wǎng)法。(4－8)其中，為灰土樁極限端阻力，kN；為灰土樁樁周極限摩阻力，kN；為安全系數(shù)，一般取3.0。3.5.2樁板結(jié)構(gòu)樁板結(jié)構(gòu)重要由鋼筋混凝土樁基、樁周土體、托梁和承臺(tái)板四大部分組成。其重要的工作機(jī)理是：通過承臺(tái)板將上部荷載傳到樁體，樁體把荷載擴(kuò)散到樁間土、下臥層或樁基底巖石層，從而達(dá)成控制松軟土路基沉降與變形破壞的目的。相比于橋梁結(jié)構(gòu)，樁板結(jié)構(gòu)更合用于挖方以及低填方路段，也合用于既有軟弱路基的提速加固解決。由于樁周土體對(duì)樁基的側(cè)向抗力，樁板結(jié)構(gòu)縱橫向剛度大；因樁基豎向穿透松軟土層，樁板結(jié)構(gòu)可嚴(yán)格控制高速鐵路路基工后沉降；可與上部無砟軌道結(jié)構(gòu)較好匹配、合理銜接，適應(yīng)高速行車；路基土體可對(duì)承臺(tái)板提供豎向支撐，樁板結(jié)構(gòu)承載能力增強(qiáng)。此外，樁板結(jié)構(gòu)施工機(jī)具通用，施工方法簡(jiǎn)易，且與樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)等解決措施相比具有一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因此有望在我國高速鐵路路基工程中得到合理廣泛的應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)曾在德國紐倫堡一英戈?duì)柺┧馗咚勹F路及荷蘭—比利時(shí)高速鐵路軟土地基情況復(fù)雜線路應(yīng)用，取得了成功但