重载铁路路基沉降预测及稳定性概述

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1、重载铁路路基沉降预测及稳定性概述第一章绪论1.1研究目的及意义铁路是我国目前主要的交通运输方式之一，作为国民经济大动脉，也是国家重要的基础设施，在国民经济和社会发展中起到十分重要的作用。在铁路运营期间，路基的过大沉降变形、不均匀沉降等会影响列车运行时的平顺性、稳定性、安全性，这就需要对路基的沉降进行控制。根据《铁路路基设计规范的相关规定，I级铁路的工后沉降应控制在20cm以内，沉降速率不能超过每年5cm。重载铁路由于列车轴重普遍在25t以上，列车货运量至少5000t，年运输能力高达上亿t，因此重载铁路运输对路基的沉降变形提出了严格的限制，为了给重载铁路轨道提供一个可靠的轨下基础，路

2、基不仅要求稳定性高，还要将累积变形控制在一定范围内。由于路基的工后沉降而导致线路的不平顺，直接影响列车的行车安全，因此在工程实际中，需要对铁路路基的工后沉降进行实时监测，通过分析实测的沉降数据，为路基的维修和养护作业提供数据支持。目前常用的路基沉降变形监测方法主要依靠人工观测和记录，安装设备复杂，数据采集慢，测量周期长，结果不直观，并且只能在天窗时间作业[2]。因此，对路基沉降长期、自动、实时地监测，能减少运营成本，提高工作效率和测量精度，使管理人员在任何地方都能监测铁路路基状态，准确掌握路基的沉降情况。通过对大量监测数据进行分析，预测路基未来一段时间内可能发生的沉降值，以确定线路

3、何时需要维修，在下次维修前还能运行多少次列车，及时处理可能存在的问题，最大限度的减小事故发生的概率。对铁路路基工后沉降的研究，目前国内主要根据经验公式来计算和预测路基工后沉降，而影响路基沉降的因素很多，一般的计算方法都是对其进行了简化，不能完全地反映路基的实际状态，因而与实际测得的路基工后沉降相比有一定的误差，找到接近实际路基工后沉降的计算方法或者对现有方法进行改进使其更好地反映路基工后沉降的实际情况是必要的。..1.2国内外研究现状随着铁路往高速化和重载化方向发展，路基作为铁路的重要组成部分，承担着支撑轨道结构、传递列车荷载的作用，其技术标准必须满足铁路运输的相关要求。重载铁路由

4、于其运量特别大，货物运输效率高，且运输成本低，因而在世界各国的矿产、粮食等大宗货物运输中得以广泛使用，且列车轴重和运量不断加大，对路基强度和稳定性的要求也越来越高。路基作为以土石等散体颗粒材料为填料并修建在地基上的结构物，其特点在于岩土介质的非均质和不连续性，且土石的工程性质会随着自然因素或人类活动的作用下而不断发生变化。路基除了受到各种复杂地形、地质、地貌的影响，在严寒酷暑、暴风雨以至地震等极端自然条件下，还会产生各种病害，如南方多雨引起的边坡坊塌，寒冷地区冻融引起的路基下沉、翻装冒泥，西北风烛砂埋路基等。路基除了易受自然环境的影响，列车运行产生的动荷载、轨道结构的静荷载及路基自

5、重是路基承受荷载的主要。对于由散体材料建筑的有昨轨道结构，由于列车运行时产生的反复荷载作用，使得路基的永久变形逐渐累积。因而路基的变形问题是重载铁路路基设计中的重要控制因素。以往按照强度破坏来设计路基，而路基在达到强度破坏之前，就可能出现过大变形，产生各种病害，造成线路变形严重超限，影响铁路的正常安全运营。由于我国过去铁路路基技术水平低，不能保证路基的强度和稳定性，对铁路运输安全造成了严重的威胁。随着国民经济的不断发展，列车运行速度和运量不断增大，现有路基超负荷工作状态一直没有得到缓解。根据有关数据，到1999年底，全国6.6万公里的运营线路中，路基总长6.2万公里，占线路总长的9

6、3.5%，路基发生病害的地段8.1万余处，累计长1.2万公里，占线路总长的18.2%，可见路基质量问题导致的路基病害是铁路设计和施工的重难点环节。..第二章铁路路基沉降监测系统方案2.1沉降监测方法综述沉降杯法需要沉降杯、进水管、排水管、排气管、量测板等设备。将沉降杯埋设在土中所要监测的地方，与沉降杯相连的三根管子引出至填土以外，其中进水管外部与观测杯相连。向沉降杯中注水，每次都需将沉降杯中的空气气泡排完。沉降杯注水以后，当土内沉降杯和外面的进水管都处于同一大气压下时，且沉降杯注满水后，其水位与填土外部的观测杯的水位相同，则可以通过观测杯水位，测得杯口高程的变化即可得到沉降杯的沉降

7、量，也就是该点的相对竖向位移。沉降杯法构造简单、.设备成本低，但是如果三根管的埋设不平顺，会引起气泡阻塞水管，无法进行测量，而且沉降杯法需要水，水在气温低时结冰后会影响设备的正常使用。主要由底板、测杆及护套等组成：底板用钢筋混凝土板制成，尺寸一般设计为边长50cm、厚3cm；测杆为钢管，直径40mm,在测量时分段安装。第一段垂直于底板并固定在底板的中间位置，如需增加测杆长度，用丝扣连接各分段，测杆的护套采用塑料管进行保护，防止测杆受外界的干扰而变动。当沉降板底板跟随路