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我国的高速铁路客运专线目前正在大规模建设中,高速行车要求为其提供一个高平顺和稳定的轨下基础,所以控制沉降变形是路基设计的关键。采用CFG桩进行地基处理,可以有效控制地基沉降变形,但由于需要在高速铁路软土路基处理时大面积使用,且高速铁路多采用无碴轨道,对沉降变形控制的要求更高,需要作更深入的研究。本文对CFG桩复合地基在高速铁路上的运用进行了比较系统的研究。
本文内容分为以下几个部分:
(1)介绍了CFG桩复合地基变形机理以及褥垫层的作用和特点,收集国内外关于CFG桩复合地基沉降变形的计算理论和方法,详细分析比较各种方法的优缺点。其中复合模量法的缺点是不能反映桩长作用和端阻效应,同时计算复合模量时需要知道桩体的模量,但在实际工程中,桩体的模量很难直接测定。
(2)研究分析软土的性质,以及高速铁路软土路基的沉降特点,介绍高速铁路CFG桩复合地基的沉降控制方法,并选取适合高速铁路软基沉降计算的方法。由于建筑地基规范法的计算参数更容易通过现场试验和计算获取,所以本文选取建筑地基规范法对CFG桩复合地基的最终总沉降量进行计算。
(3)介绍甬台温高速铁路某路基工点CFG桩复合地基的沉降监测内容,并获取相关沉降变形资料,利用其中一个检算断面的实际沉降观测数据,采用双曲线回归法预测CFG桩复合地基的施工期最终沉降量。
(4)结合甬台温高速铁路某工点的具体情况,采用建筑地基规范法和综合压缩模量法两种不同的计算方法,对CFG桩复合地基的最终沉降变形进行计算并分析比较;然后在此基础上计算分析路基的工后沉降量,看其是否满足工后沉降控制标准;进而验证理论计算的合理性,为高速铁路软基处理中CFG桩复合地基的沉降变形控制提供理论依据。
本文的主要工作是选取适合高速铁路软基沉降计算的方法,结合甬台温高速铁路工程实例,对CFG桩复合地基的沉降变形计算进行详细的理论分析,分别采用建筑地基规范法和综合压缩模量法计算复合地基的最终总沉降量。将利用Excel来计算CFG桩复合地基沉降变形,使得最终总沉降的计算更为容易明了。在此基础上计算路基的工后沉降量,并进行铺轨评估,判断该段路基是否满足工后沉降控制标准和铺轨要求。
高速铁路CFG桩复合地基的沉降变形是以建筑地基规范法为基础进行设计计算,还需要得到了现场实测沉降数据的验证,从而更好地为高速铁路CFG桩复合地基设计工作服务。由于综合压缩模量法以现场观测数据为基础,其计算出的最终总沉降更能反映出施工期复合地基的具体沉降情况,也更符合现场实际。
当CFG桩端落在较坚硬的地层上时,复合地基的模量提高系数会比较大,即加固效果会更明显;而当软弱层较厚,CFG桩端落在软弱层中时,不能提供有效的端阻力,则复合地基的模量提高系数会偏小,加固效果不明显,同时下卧层也会有较大的沉降量。
现有研究成果对高速铁路施工期总沉降和运营期间有轨道和列车荷载作用下的最终总沉降的计算区分的并不是很清楚,本文详细介绍了两种情况下总沉降的不同,在此基础上对路基的工后沉降量进行分析。
本文将运营期间的轨道及列车荷载P换算为宽乘高的土柱进行计算,但列车行驶时多为动荷载,所以对作用在CFG桩复合地基上的外荷载需要作进一步的研究,以便更准确的分析有荷载作用下的复合地基沉降变形。
本文的计算结果为高速铁路沉降计算参数的取值提供了参考,并为高速铁路软基处理中CFG桩复合地基的沉降变形控制提供理论依据。