高速鐵路無砟軌道路基及過渡段結構長期測試分析.pdf

1、隨著高速鐵路的建設發(fā)展，基于變形控制的設計理念，對路基工后沉降提出了嚴格的要求。由于路基工后沉降受地基土性質、地基處理方式、路堤填筑材料、路基結構形式、動靜荷載作用及環(huán)境變化等諸多因素影響，國內外專家、學者進行了大量的試驗和理論分析，得到了較多的研究成果，但對于采用高強度樁復合地基處理技術與優(yōu)質填料構筑而成的路基及過渡段結構在高速鐵路中的應用經(jīng)驗還不夠豐富，尤其是關于高速鐵路路基及過渡段結構的長期系統(tǒng)測試研究還較少。因此，開展高速鐵路路

2、基及過渡段結構的長期力學響應測試分析具有重要的應用價值及工程意義。
　　 本文基于傳感器網(wǎng)絡路基自動測試系統(tǒng)開展了京津高速鐵路試驗工點、京滬高速鐵路試驗工點的現(xiàn)場原位觀測。京津高速鐵路試驗工點系統(tǒng)地觀測了路堤及地基壓密下沉、地基及扶壁式擋土墻水平位移、基床結構累積下沉、基床和地基土表層含水率及溫度變化、地下水位升降、摩擦板與橋臺差異變形、端刺與路堤填土差異沉降、軌道板與支承層三向相對位移及區(qū)間路基兩塊相鄰軌道板間縱向相對變形等變

3、化規(guī)律，重點分析了列車與路堤長期荷載以及外界環(huán)境作用下的路基結構的工程特性；京滬高速鐵路試驗工點觀測了復合地基筏板與承臺相對變形、復合地基樁土應力及沉降、CFG樁及橋臺樁基應變、橋臺樁基沉降、橋臺背土壓力、橋臺縱向水平位移、橋臺與路基差異沉降、路堤壓密累積下沉、路堤填土含水率、地下水位等的變化趨勢，著重分析了過渡段結構力學響應，主要結論如下。
　　 一、京津城際高速鐵路試驗工點(1)支承層邊緣基床表層、擋墻項面處路基表層及地基表

4、層體積含水量出現(xiàn)夏季大、冬季小的周期性變化規(guī)律，一個年周期體積含水量的變化分別為18％～56％、17.5％～55.7％、8.6％～41.5％。地下水位與地溫受季節(jié)影響也出現(xiàn)夏季較高、冬季較低的周期性變化，一個年周期內地下水位變化約為1.3m～2.1m，路基面及地基面下2m范圍的溫度變化幅度約36℃。
　　 (2)鋪軌完成后，在路堤坡腳地基中豎向鉆孔埋設了6根長度分別15m、30m、45m、50m、50m、60m的基準管樁進行單點

5、沉降測試，近三年的地基累積沉降測試值為1.95mm～9.8mm。地基沉降總體己趨于穩(wěn)定，但個別測點沉降仍在緩慢發(fā)展。同時，在路基面鉆孔埋設了2根路堤填土范圍的基準管樁進行單點沉降測試，路堤累積沉降測試值前期變化相對較大，18個月后逐漸趨于穩(wěn)定，近三年的路堤累積沉降測試值約0.81mm～1.18mm。
　　 (3)過渡段摩擦板與橋臺間沿線路縱向出現(xiàn)夏季接近、冬季拉開的周期性變形，一個年周期內的摩擦板與橋臺縱向相對變形最大值為8.2

6、mm；其垂向差異沉降也逐漸增加，一年后逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后的垂向差異沉降值約為0.8mm～1.65mm。區(qū)間路堤兩塊相鄰軌道板的縱向相對變形也出現(xiàn)了隨季節(jié)的周期性變化，一個年周期內的相對變形最大值為1.26mm。
　　 (4)軌道板與支持層垂向相對變形出現(xiàn)夏季變形小，冬季變形大的周期性變化，一個周期內的變形最大值為1.32mm，其變形量占CA砂漿厚度(30mm)的4.40％，垂向溫度梯度變化比較明顯，軌道板有微小的上翹現(xiàn)象；軌道

7、板與支承層的縱向相對變形出現(xiàn)周期性變化，且測試值逐漸增大，營運三年的縱向相對變形最大測試值為0.64mm；軌道板與支承層橫向相對變形出現(xiàn)周期性變化，一個周期內的相對變形最大值為0.44mm。
　　 二、京滬高速鐵路試驗工點(1)鎮(zhèn)江工點，CFG樁及樁間土壓力隨路堤填筑高度增加而增大，樁對角中心土壓力增長速率大于樁軸線中心土壓力增長速率，鋪軌完成穩(wěn)定后的樁頂土壓力平均測試值為450.52kPa，樁間土壓力平均測試值為81.86kP

8、a，即樁土應力比為5.5。沉降穩(wěn)定后的樁頂及樁間土沉降平均測試值分別為7.67mm、15.17mm，樁間土沉降值是樁頂沉降值的1.98倍。路堤填筑完成后，6個月的路堤土體累積沉降值為0.17mm。
　　 (2)鎮(zhèn)江工點，橋臺樁基應變自樁項向下先增大后逐漸減小，應變在3.5m附近達到最大，最大測試值約115.96με，樁項下28.5m處樁身應變減小到20.95με，穩(wěn)定后樁頂下1.0m、3.5m、8.0m、21.5m、28.5m的

9、樁身應變值分別為30.5με、115.96με、68.57με、21.57με、20.95με。復合地基CFG樁頂下1.6m、3.6m、4.6m、6.6m的樁身應變穩(wěn)定平均值分別為3.95με、6.89με、17.73με、33.61με，CFG樁側摩阻力發(fā)揮不明顯。
　　 (3)鎮(zhèn)江工點，路堤與橋臺垂向差異沉降逐漸增大，兩年累積差異沉降測試值為2.76mm，其中，鋪軌結束后近一年的差異沉降測試值約0.46mm；滄州工點，過渡段

10、地基筏板與承臺縱向、垂向差異變形隨時間增長而逐漸增加，筏板與承臺27個月的差異沉降累積測試值為21.58mm，縱向相對變形測試值9.85mm。
　　 (4)鎮(zhèn)江工點，路基面下1m與5m處的體積含水量變化比較穩(wěn)定，一個年周期內的變化范圍為2.0％～5.1％；滄州工點，路基面下4m和6m處體積含水量變化規(guī)律一致，出現(xiàn)夏季含水量大，冬季含水量小的周期性變化，一個年周期內的體積含水量變化范圍為5％～20％。
　　 (5)滄州工點