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在原低标准下建设的数万公里铁路,存在大量软土路基段和病害路基段,直接影响着线路的正常运营,更无法适应铁路提速需要,目前处理这些不良路基的方法如竖直桩加固方式等会对线路的正常运营产生较大的影响。而在运营线路列车限界外作业的倾斜或水平桩加固方式,即倾斜桩复合路基新方法,施工过程可不影响线路的正常运营,整体施工效率高。提出高速列车既有线路的竖直桩复合路基和倾斜桩复合路基的合理设计参数,分析倾斜桩复合路基的作用机理和效果,开展了本论文的写作和研究工作。
本文从理论分析、数值模拟方面入手,对碎石桩复合路基的承载机理进行深入地探讨。用ADINA大型有限元程序,分析比较倾斜桩复合路基和竖直桩复合路基的加固效果。分析了竖直桩和倾斜桩复合路基群桩竖向荷载下的总变形、桩体轴向应力分布随L、D、E、α等因素的变化规律。
在高速列车荷载,既有轨枕宽度和数量条件下,竖直桩加固既有路基的合理设计参数为桩径0.24m、加固深度3.5m时,排距0.55m每排4根碎石桩,加固后路基在列车荷载下的总变形与原路基相比减少20%。倾斜桩加固深度同为3.5m,桩径0.4m排距1.2m每排6根当倾斜角为27°时复合路基比原路基减少变形18%。水平桩和倾斜桩联合进行路基加固处理效果更加明显,对提高承载力、减小沉降和不均匀沉降,增强路基整体稳定性,以及加快施工进度发挥了很好作用。通过专用设备研制或对施工机械进行改进后倾斜桩施工是完全可行的。倾斜碎石桩加固提速铁路路基,施工方便、经济,不影响正常行车。是一种有效的加固方案,具有推广应用价值。