V高速鐵路路基結(jié)構(gòu)沉降概述目錄TOC\o"1-3"\h\u28558高速鐵路路基結(jié)構(gòu)沉降概述 159041.1高速鐵路路基概述 1148451.1.1路基本體 1270801.1.2路基排水設(shè)備 286711.1.3路基防護(hù) 3121951.1.4路基接口 3324971.2高速鐵路路基沉降機(jī)理 359271.3高速鐵路路基沉降組成 3113541.3.1瞬時(shí)沉降 4170721.3.2固結(jié)沉降 4285561.3.3次固結(jié)沉降 411021.4運(yùn)營期高速鐵路路基沉降特征 5高速鐵路路基概述高速鐵路路基是軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是經(jīng)過開挖或填筑的土工建筑物。高速鐵路路基的主要作用是承受軌道和列車所產(chǎn)生的荷載、作為軌道的基礎(chǔ)以及提供列車運(yùn)行所需要的條件。在平面上，路基與橋梁和隧道連接共同組成高鐵運(yùn)行所需要的線路，在縱斷面上，路基需要提供列車運(yùn)行所需要的高程。高速鐵路路基工程主要由路基本體、排水設(shè)備、防護(hù)工程等建筑物組成。路基本體路基本體是路基工程中的主體建筑物。它是在天然的地層里挖成的塹槽或在地面上用土石填筑成的堤壩，是路基工程中直接鋪設(shè)軌道結(jié)構(gòu)并承受列車荷載的部分。由填方構(gòu)筑的路基本體稱為路堤，如圖21和圖23所示，由地面開挖形成的路基本體稱為路塹，如圖22和圖24所示。圖21無砟軌道雙線標(biāo)準(zhǔn)路堤橫斷面圖22無砟軌道雙線標(biāo)準(zhǔn)路塹橫斷面圖23無砟軌道單線標(biāo)準(zhǔn)路堤橫斷面圖24無砟軌道單線標(biāo)準(zhǔn)路塹橫斷面路基排水設(shè)備排水設(shè)備屬路基的附屬建筑物、分地面排水設(shè)備和地下排水設(shè)備兩類。地面排水設(shè)備用以攔截地面徑流，匯集路基范圍內(nèi)的雨水并使其暢通地流向天然排水溝谷，以防止地面水對(duì)路基的浸蝕：沖刷而影響其良好狀態(tài)，主要包括排水溝側(cè)溝、天溝。地下排水設(shè)備用以攔被、疏導(dǎo)地下水和降低地下水位以改善地基上和路基邊坡的工作條件，防止或避免地下水對(duì)地基和路基體的有害影響，主要有排水槽、滲水暗溝、滲水隧洞等。路基防護(hù)路基防護(hù)設(shè)備用以防止或削弱風(fēng)霜雨雪、氣溫變化及流水沖刷等各種自然因素對(duì)路基體所造成的直接或間接的有害影響。常用的防護(hù)設(shè)備包括坡面防護(hù)和沖刷防護(hù)。為了防止路基邊坡和坡腳受坡面雨水沖刷，防止日曬雨淋引起土的干濕循環(huán)，防止氣溫變化引起土的凍融變化等因素影響邊坡的穩(wěn)固，常采用坡面防護(hù)。為了防止河水對(duì)邊坡、坡腳或坡腳處地基不斷的沖刷和淘刷，應(yīng)設(shè)沖刷防護(hù)。防護(hù)位置和所采用的類型視水流與運(yùn)動(dòng)規(guī)律和防護(hù)要求而定。路基接口為了滿足高速客運(yùn)專線“四電集成”指電氣、信號(hào)、通信、牽引）的需要，在路基工程中，需要為安裝相關(guān)構(gòu)筑物預(yù)留接口，相關(guān)的設(shè)計(jì)稱之為接口設(shè)計(jì)。高速鐵路路基沉降機(jī)理從土體受力過程看，土體在受到荷載的作用后會(huì)發(fā)生兩種變形，即形狀變形和體積變形。形狀變形主要是剪應(yīng)力引起，剪應(yīng)力超限會(huì)破壞土體，從而使土體不斷發(fā)生變形。而正應(yīng)力則引起體積變形，體積變形只會(huì)減少土體體積，并不會(huì)使土體整體發(fā)生破壞。本文主要研宄計(jì)算正應(yīng)力引起體積變形的沉降[30]。從土體變形過程看，土體在受到荷載的作用分為兩部分；一是荷載作用使土體顆粒壓縮，土體在受到壓力下會(huì)產(chǎn)生側(cè)脹和壓縮，由于土顆粒本身的壓縮量很小，在一定的壓力范圍內(nèi)，土體不會(huì)產(chǎn)生特別明顯的變化，可忽略不計(jì)；二是主要變形部分，土體顆粒孔隙中的水或其他流體在受到力的作用而排出，土體在受力之后，顆粒之間作用力增強(qiáng)，互相擠壓，流體隨著壓力的作用從孔隙排出，降低了土體的孔隙比，壓縮了土體體積，從宏觀上看，即土體發(fā)生了沉降變形[31]。高速鐵路路基沉降組成高速鐵路路基沉降可分為瞬時(shí)沉降Sd、固結(jié)沉降Sc（t）和次固結(jié)沉降Ss（t）三個(gè)部分，如所示，總沉降的計(jì)算公式可表示為：S圖25路基沉降組成瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降是外部荷載作用的瞬間，土體中的孔隙水不能及時(shí)排出時(shí)所發(fā)生的路基沉降，其實(shí)質(zhì)是土體在不排水條件下加載產(chǎn)生的剪切變形引起的豎向位移，土體只發(fā)生形變并沒有發(fā)生體變。瞬時(shí)沉降量的影響因素很多，主要的是加載方式和加載速率，這是由于不同增量加載時(shí)刻，土中有效應(yīng)力隨著土體的固結(jié)而增大，土體的變形模量也相應(yīng)增大。固結(jié)沉降固結(jié)沉降是荷載置于地基上后，隨著時(shí)間的增長，孔隙水從土體中排出，土體體積隨之減小，地基逐漸發(fā)生沉降。在此階段水流的速率受到土的孔隙壓力、滲透性以及壓縮性的影響，隨著孔隙壓力的消散，水流的速率將降低，隨后孔隙壓力消散基本完成，達(dá)到不變的有效應(yīng)力狀態(tài)。這部分變形為固結(jié)變形，與時(shí)間有關(guān)，且主要發(fā)生體積的變化，對(duì)應(yīng)的沉降為固結(jié)沉降。次固結(jié)沉降在穩(wěn)定的荷載作用下，路基土中的超孔隙水壓力完全消散后，固結(jié)沉降完成。但土體仍然會(huì)出現(xiàn)沉降變形，這是由于路基土中土顆粒骨架在持續(xù)荷載作用下蠕變引起的，稱為次固結(jié)沉降。瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降并不是完全獨(dú)立分開的三個(gè)過程，它們都是在加載瞬間就開始發(fā)生的，只是在不同階段以一種沉降變形為主而已，且不同性狀的土三個(gè)組成部分的相對(duì)大小和發(fā)生時(shí)間是不同的。通常在地基處理設(shè)計(jì)中所計(jì)算的都是固結(jié)沉降量。上述的三部分沉降變形，只考慮了在法向力作用下的變形，忽略了剪應(yīng)力引起的變形。運(yùn)營期高速鐵路路基沉降特征高速鐵路對(duì)行車平順性有很高要求，且無砟軌道結(jié)構(gòu)在高速鐵路使用較多，運(yùn)營期高速鐵路對(duì)沉降變形特別是不均勻沉降變形有嚴(yán)格的要求。通常路基結(jié)構(gòu)在鋪設(shè)無砟軌道時(shí)完成