高速铁路轨道软弱地基变形止沉及补偿研究

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1、高速铁路轨道软弱地基变形止沉及补偿研究第1章绪论1.1问题的提出统观近几年，我国铁路建设发展如火如荼，特别是高速铁路建设发展速度已经超过日本、美国与德国等国家。因此，为保证我国高速铁路建设发展稳定性和协调性，交通运输部在我国各地试验段做了高速铁路无砟轨道试验与研究[1]。在试验研究中，得出高速铁路无砟轨道板对本身结构能力的调整有缺陷，同时又对地基沉降的影响反应比较灵敏[2]。关于永久变形，无砟轨道板通过采取调整扣件才能让轨道的变形得到补偿。由于高速铁路无砟轨道自身的特殊性，规范对高速铁路无砟轨道路基的工后沉降中要求高速铁路无砟轨道地基工后沉降量不能大于轨道扣件可以上下调整

2、的区域（规范中一般规定小于或等于20mm）[3]。在列车运行过程中，轨道基底结构受到的荷载不仅要上部结构的恒荷载，而且还要周期性的受到列车动载。上述因素均会导致地基的工后沉降，进而使得高速铁路无砟轨道板的结构发生改变甚至有可能造成破坏。无砟轨道板结构的变化又会造成路基的荷载效应发生改变，进而造成整个地基系统的不稳定以及破坏。一般情况下，如果路基发生破坏而造成相应的病害会使得高速铁路无砟轨道板与支撑层脱离而产生裂缝，进而形成了局部的不均匀性沉降。在施工过程中，高速铁路天窗时间比较短，这在一定程度上也加大了养护维修列车线路的难度以及增加了工作量。土体的变形一般可恢复的可能性较

3、小，在控制地基沉降时，一般是通过采取对土体进行加固来控制软柔地基工后的主固结压缩量、加固区次固结压缩量以及下卧层次固结压缩量数值的大小，只有合理控制三个压缩量目标才可以保证软弱地基的工后沉降值控制在相应规范要求的范围内。1.2国内外研究现状关于高速铁路无砟轨道结构层，其本身的重力造成的沉降通常包括如下三部分的内容：第一，瞬时沉降；第二，固结沉降；第三，次固结沉降。瞬时沉降是无砟轨道结构层，在加载一瞬间发生的变形，与其相关的因素包括路基填土高度、填土材料种类与地基处理方式。如果把这些影响因素对结构荷载沉降量的影响全部考虑起来，这不仅是很复杂，而且现实中也没有可以借鉴的成熟的

4、计算理论与方法。一般情况下，随着时间发展，固结沉降与次固结沉降也会发生相应变化，而这固结沉降与次固结沉降刚好也是导致无砟轨道结构自重引起地基工后沉降的重要原因。在日本，其列车相关规范规定如下几点：（1）有砟轨道路基的工后沉降量小于或等于100mm；（2）列车路基的工后沉降速率通常不大于每一年30mm；（3）桥台台尾过渡段路基工后沉降量小于或等于50mm；（4）对于板式无砟轨道路基工后沉降量，必须保证其在30mm以内，主要原因是轨道板扣件调整范围小于30mm以及折角小于0.004。但是在国内，规范规定无砟轨道路基的工后沉降量的小于或者等于15mm；对于沉降均匀且地质优良的路

5、段，工后的最大沉降量可以放大控制到30mm以内，但是路隧和路桥相交叉位置的沉降高差应该小于或等于5mm，同时规范特别要求在路隧与路桥相交叉位置，其相应的沉降造成的路基与隧道以及桥梁的折角小于或等于0.001。在德国，双块式无砟轨道依据刚度递减原则，结构按照从大到小，主要包括：道床板、支承层、路基表层以及路基基床等[4]。关于双块式无砟轨道结构，其主要是通过轨下弹性垫板保证结构整体刚度稳定性。第2章注浆抬升机理理论分析2.1注浆概述注浆材料在注浆技术施工中，其是主要的组成成分之一，注浆可以起到对加固体防渗巩固效果，根本原因是在注浆施工过程中，浆液凝结成固体起到加固土体的作用

6、效果。在注浆施工过程中，能不能科学合理地选取一种高效的注浆材料，其对注浆工程的效果与经济性影响重大。注浆材料与注浆发展史的发展历程基本存在一致性。在早期，一般是以粘土浆液或者水泥浆液作为注浆材料缓慢发展，经过一段时期的发展，把水玻璃类作为注浆液的化学浆液逐步发展到了注浆工程中。特别是经过第二次世界大战后，有机高分子注浆材料在岩土工程领域处理地基中得到广泛运用。一般情况下，在注浆抬升施工过程中，注浆材料主要包括有如下两大类：第一，水泥浆材；第二，化学浆材。把水泥浆材作为注浆材料，其凝固体强度通常比较高、成本比较低廉、材料易于寻取、浆液配置、注浆操作也比较简单，且在目前注浆工

7、程中，水泥浆材是人们在实践中选用可能性最大的一种浆液材料。然而，普通水泥粒径不小，在一定程度上使得了其适用范畴受到或多或少的限制约束。相比而言，化学浆材却有着水泥浆材而没有的一些优点：浆液的粘性比较低、注浆的可操作性比较优良以及能够注入到岩土层或者裂缝间隙中。但是，化学浆材也有其他一些缺点，主要是：浆液凝固体强度比较低、价格比较高昂，并且一般带有一定的毒性，对环境影响很大。一般而言，按照注浆目标以及对注浆要求的效果不一样，选择的注浆材料有各异。..2.2注浆分类在国内外，有很多成熟的先进注浆的方法，在许多领域都得到了推广和应用