毕业论文

毕业设计（论文）

中文题目：

浅论高速铁路路基

学习中心： 呼铁局函授站 专 业： 土木工程 姓 名： 李莹 学 号： 13616280 指导教师： 杨舵

2015年 3 月 26 日

远程与继续教育学院

北京交通大学

毕业设计(论文)承诺书

本人声明：本人所提交的毕业论文《 浅论高速铁路路基 》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。论文中所引用的他人无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中明确标注；有关教师、同学及其他人员对本论文的写作、修订提出过且为本人在论文中采纳的意见、建议均已在本人致谢辞中加以说明并深致谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本毕业论文《 浅论高速铁路路基 》是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者：__________李莹_____________（签字） _2015____年____3___月___26___日

指导教师已阅：___________________（签字）

_______年_______月______日

北京交通大学

毕业设计(论文)成绩评议

年级 题目 此处由指导教师填写评语。 指 导 教 师 评 阅 意 见 成绩评定：此处由指导教师填写成绩（优、良、中、及格、不及格） 指导教师： 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 答辩小组负责人： 层次 专升本 专业 土木工程 姓名 李莹 年 月 日

北京交通大学

毕业设计(论文)任务书

本任务书下达给： 级 专业 学生 设计（论文）题目： 一、设计（论述）内容

二、基本要求

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三、重点研究的问题

四、主要技术指标

五、其他要说明的问题

下达任务日期：要求完成日期：答辩日期： 指导教师：

年 月年 月年 月 2

日 日 日

开 题 报 告

题 目：浅论高速铁路路基

报告人： 李莹 2015 年 2 月 1日 一、文献综述

长期以来，我国新建铁路没有把路基当成土工结构来对待，而普遍冠名为土石方。在“重桥隧，轻路基，重土石方数量，轻质量”的倾向下，路基翻浆冒泥、下沉、边坡坍滑、滑坡等病害经常发生，使新建铁路交付运营多年仍不能达到设计速度与质量，经济效益与社会效益较差。

运营铁路路基技术状态不佳、强度低、稳定性差等问题严重威胁铁路运输和安全。

高速铁路的建设作为技术含量较高的工程项目，是体现我国科学技术发展的重要标志，为实现“ 以人为本、服务运输” 的建设理念，高速线路运行的平稳性以及旅客的舒适性是检验基础设施工程质量的重要指标之一。本文针对路基的沉降展开叙述，简单介绍了路基铁路建设的国内外研究现状和高速铁路线路的特点对路基要求的重要性和特殊要求。主要介绍了路基沉降的原因，危害，以及路基处理方法其中重点介绍了路基填筑的要求、对填料的要求等，另外还重点介绍的软基处理的两种方法（CFG桩和旋喷桩）的施工工艺和方法。高速铁路路基沉降控制标准，沉降计算及路基监测等。 由于所学知识、所查文献不够，也没有具体实践，文中还有很多缺点，如沉降计算没有具体的例子，经济技术的比较也不够完善等

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二、选题的目的和意义

我国幅员辽阔，铁路经过的地区较广较复杂，路基作为铁路的重要组成部分，是承受轨道结构重量和列车荷载及各种附加力的基础，路基本体必须有足够的强度和一定范围内的变形，所以作为承载高速铁路的基础—路基的设计得到越来越广泛的重视，把路基作为土工结构物来设计的理念在路基设计中逐步得到体现。在一般情况下，路基给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种处理措施条件下的固结问题，地基沉降变形问题是高速铁路设计中所要考虑的主要控制因素。

为了确保列车安全、平稳运行，路基必须具有强度高、刚度大、稳定性好、耐久性好、且不易变形等特性。随着我国既有线大面积提速改造及快速铁路、高速铁路的修建，如何解决路基沉降这个问题屡屡被提上日程

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三、研究方案（框架）

铁形分变控路沉综路成析形制基降合路病病沉路软监论基害害 降 基地测述 现的沉基计 状 原降 处算 因 理

图3

四、进度计划

2014年12月3日上交论文题目。 2014年12月8日搜集阅读资料。 2015年1月6日实践观测路基情况。 2015年1月15日论文任务书制定。 2015年2月1日开题报告开题。 2015年2月10日论文初稿。 2015年2月20日论文二稿。 2015年3月1日论文终稿。

五、指导教师意见

指导教师： 年 月 日

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中 期 报 告

题目：浅论高速铁路路基 报告人：李莹 一、进展情况

我的论文是在导师的指导下，从选题开始，经过了收集资料、编制论文提纲、完成 （1）提交开题报告，论文题目。（已完成） （2）现场调研铁路路基现状活动。（已完成）。 （3）撰写论文初稿。（已完成）

（4）修改论文初稿，完成正稿。（已完成）

二、指导教师意指导教师：

结 题 验 收

一、完成日期 2015年2月8日

年 月

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日

二、完成质量

我耗费了大量的精力和时间来阅读、思考、分析和整理。接下来，按照预期的工作进度，针对论文的文字、格式和内容进行基本的修改，使之精简和升华；其次翻阅一些参考文献、更有针对性的找到例证来支持论点，之后在老师的指导之下，对论文进行梳理。

三、存在问题

在论文撰写的过程中，对论文的结构与逻辑的控制能力不够强，前期写作时，出现了偏离。没有及时与指导教师进行相关的沟通。

在撰写时对论文中涉及到的相关概念理论没有及时学习掌握，导致论文写作出现停滞，需要花费时间进行相关学习和修改。

四、结论

高速铁路的建设作为技术含量较高的工程项目，是体现我国科学技术发展的重要标志，为实现“ 以人为本、服务运输” 的建设理念，高速线路运行的平稳性以及旅客的舒适性是检验基础设施工程质量的重要指标之一

指导教师：

年 月 日

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摘 要

高速铁路代表了世界铁路现代化发展的大趋势，是21世纪交通运输的重大成果，是人类的共同财富。随着经济的迅猛发展，交通运输需求激增，我国铁路客运专线建设已经进入一个高速发展的时期，由于高速铁路运行速度快、技术标准高、因此对路基的要求也很严格，严格控制路基变形已经成为客运专线路基的最大特点。路基变形最明显、危害最大的问题是路基沉降，而路基沉降控制是一个涉及因素较多、具有较大不确定性的工程难题。

路基沉降包括路基施工沉降和工后沉降，工后沉降尤其发生几率大、危害严重。本论文从路基沉降的原因、危害，控制路基沉降的措施、路基工后沉降的机理，控制路基工后沉降的必要性、步骤、措施、以及各种措施的特点，和路基沉方面分析了路基降计算、监测等沉降。

关键字： 高速铁路 路基变形 路基沉降

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Abstract

High-speed railway represents the railway modernization development trend in the 21st century, is the important achievement of transportation, is the common wealth of mankind. Along with the rapid development of economy, the transportation demand, China railway PDL surge has entered a rapid development construction period , Due to the high speed railway running fast, high technical standards , so the roadbed of the strict control of sub grade settlement, has become the biggest characteristics of Sub grade of railway passenger dedicated line. The most obvious harm, roadbed deformation of the biggest problems is the embankment settlement. Embankment settlement control is one which involves many factors, has large uncertainties of engineering problems.

Embankment settlement including sub grade construction settlement and post-construction settlement, post-construction settlement risk , particularly serious harm , This paper from the nature and characteristics of loess embankment settlement, the reason and harm , the control measures of embankment settlement and roadbed settlement mechanism, Control of sub-grade settlement after the necessity , steps and measures, and the characteristics of measures, embankment settlement calculation, monitoring of embankment settlement.

KEY WORDS: High speed railway Sub-grade deformation Sub-

grade settlement

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目录

1．绪论........................................................................................ 错误！未定义书签。

1.1 研究背景.................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 研究目的与意义.......................................................................................... 5

1.2.1 我国铁路路基现状........................................................................... 5 1.2.2 国外铁路路基现状........................................................................... 5

2．路基沉降.................................................................................................................. 6

2.1 路基沉降的原因........................................................................................... 6 3. 控制路基沉降的处理技术...................................................................................... 8

3.1 路基基床的填筑.......................................................................................... 8

3.1.1 客运专线无砟轨道路基的填料要求............................................... 8 3.1.2 客运专线无砟轨道路基填筑的压实标准....................................... 9 3.1.3客运专线无砟轨道路基沉降的控制理念.........................................11 3.2 路基软地基处理的几种方法.................................................................... 13

3.2.1 CFG桩地基加固处理技术.............................................................. 13 3.2.2 CFG桩的质量控制........................................................................ 17 3.2.3 旋喷桩地基加固处理技术............................................................. 19 3.2.4 旋喷桩质量检验标准..................................................................... 22 3.3 路基沉降处理措施的效果评价................................................................ 24 3.4 路基工后沉降控制.................................................................................... 26

3.4.1 路基工后沉降组成分析................................................................. 26 3.4.2 工后沉降控制的重要性与特点....................................................... 26

4．路基沉降监测........................................................................................................ 28

4.1 路基沉降监测的目的................................................................................ 28 4.2 路基沉降的监测内容及要求.................................................................... 28 5结论........................................................................................... 错误！未定义书签。 5.1研究成果............................................................................................................... 31 5.2不足展望............................................................................... 错误！未定义书签。

参考文献…………………………………………………………………………………………

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1绪论

1.1研究背景

在我国铁路“十五计划”中已明确指出，要加强快速客运专线的建设，逐步建成以北京、上海、广州为中心，连接各省会城市和其它大型城市铁路快速客运系统。2004年1月7日，国务院主持通过的《中长期铁路网规划》为我国铁路发展描绘了宏伟蓝图。至2020年，我国铁路运营总里程要达10万公里，要建设“四纵四横”快速客运专线及三处城际快速轨道交通系统，实现主要繁忙干线客货分线运输。建设高标准的铁路客运专线，是《中长期铁路网规划》中的一项重要内容。2005年6月11日，石太铁路客运专线的开工建设，揭开了我国铁路客运专线大规模建设的序幕，继同年6月23日武广客运专线开工之后，国家批准的其他9条客运专线即京津、郑西、武合、合宁、甬台温、温福、福厦、广深港、广珠客运专线，也相继全面开工建设，11条客运专线的总建设规模将达到3243公里。

1.2研究目的与意义

我国幅员辽阔，铁路经过的地区较广较复杂，路基作为铁路的重要组成部分，是承受轨道结构重量和列车荷载及各种附加力的基础，路基本体必须有足够的强度和一定范围内的变形，所以作为承载高速铁路的基础—路基的设计得到越来越广泛的重视，把路基作为土工结构物来设计的理念在路基设计中逐步得到体现。在一般情况下，路基给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种处理措施条件下的固结问题，地基沉降变形问题是高速铁路设计中所要考虑的主要控制因素。 为了确保列车安全、平稳运行，路基必须具有强度高、刚度大、稳定性好、耐久性好、且不易变形等特性。随着我国既有线大面积提速改造及快速铁路、高速铁路的修建，如何解决路基沉降这个问题屡屡被提上日程

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1.2 铁路路基

1.2.1 我国铁路路基现状

长期以来，我国新建铁路没有把路基当成土工结构来对待，而普遍冠名为土石方。在“重桥隧，轻路基，重土石方数量，轻质量”的倾向下，路基翻浆冒泥、下沉、边坡坍滑、滑坡等病害经常发生，使新建铁路交付运营多年仍不能达到设计速度与质量，经济效益与社会效益较差。

运营铁路路基技术状态不佳、强度低、稳定性差等问题严重威胁铁路运输和安全。如今，全国铁路网已相继完成四次提速，开发了一批最高运行速度为140～160km/h的“快速列车”。运营时速为200km/h的秦沈客运专线的建成通车，使我国铁路路基设计施工水平有了较大幅度的提高，同时也极大地促进了铁路路基工程的进步。

1.2.2 国外铁路路基现状

国外铁路发展的方向是重载及高速铁路。发展重载铁路(250～360KN)的国家有美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯等；发展高速铁路的国家有法国、日本、德国等。这些国家制订了较高的路基标准和严格的施工工艺。其特点如下：

(1)结合路基工程规定了详细的岩土分类，要求进行详细地调查，为设计、施工及养护提供必须的依据资料。

(2)加强了轨道基础的路基基床部分，包括路堤、路堑及不填不挖地段，特别是对基床表层的材料(日本新干线要求设置加强基床，很多国家设置基层或防护层、垫层)有严格条件并规定了强度要求。

(3)对路堤各部分的填土规定了相应的填料标准，填土质量标准要求较高。 (4)为控制路基发生过大的下沉，对路堤填土提出了规定及处理要求。 (5)加强路基的排水系统、边坡和灾害的防护。

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2．路基沉降

2.1 路基沉降的原因

一、路基填土压实度不足

由于压实度不足，往往导致填方路基的不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝，路基土体压实度不足的主要原因有以下几点：

(1)施工受实际条件的限制。路基施工时，天气太干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足致使路基压实度不均匀；暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；某些加减速车道与行车道没有同步施工，当拼接处理得不好时，其拼接处也会产生压实度不足的情况。

(2)考虑到施工安全和进度，使得压力或压力作用时间不足，路基压实不充分，致使路基压实度达不到规范要求。

(3)由于填方土体的最佳含水量控制不好，压实效果达不到规范要求。 (4)在填方路堤施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题，对于较高的填方路基，通常都要做相应的处治。

填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和，在自重作用下就会发生沉降变形。但附加应力的影响会使沉降继续，这些附加应力主要来自以下几个方面：①车载，尤其超载情况②含水量变化造成土体容重的改变③地下水位升降而导致浮力作用改变④土体饱和度改变，引起负孔隙水压力改变。这些附加应力引起土体中有效应力改变，从而导致土体发生压

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缩变形。

土体压实度不足还会导致填土路基的侧向变形。目前采用的地基沉降计算方法是假定侧向完全受限，仅有竖向变形，实际路基土中存在有侧向变形，这种侧向变形会引起沉降。

二、路堤填料不均匀，控制不当

在公路施工过程中，对填料级配很难得到有效的控制，这些填料性质差异大、级配也相差很远。一方面，在施工过程中，如果分层碾压厚度过大，小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实，在荷载的长期作用下，回填料会产生不协调沉降变形，路面会产生局部沉陷，刚性路面还可能产生裂纹。另一方面，由于回填料的性质不一样，特别是有的回填料具有膨胀性，在路基排水系统局部失效后，水的渗入会使路面局部隆起，影响行车舒适度，严重的会使路面破坏。

控制不当体现在一下几个方面：(1)选用了稳定性较差的路堤填料，如采用高液限粘土、粉质土或使用淤泥、腐殖质含量较高的土料填筑路堤，会使路堤产生整段或局部的变形。(2)采用不同土质填筑路堤时，因土的性质不同如果填筑方法不相应改变，碾压成型后易造成不均匀性沉降。 三、地下水的影响

在地下水的交替作用下路基土体内含水量反复变化，土体容重在一定范围内波动更为重要的是由毛细管张力引起的负孔隙水压力可以达到相当的数值，再加上水的软化、润滑效应，使土体产生沉降变形。路基或地基中地下水的动态特征对路基不均匀沉降影响很大，路堤及其地基中的地下水主要补给来源有3种类型，即地下水侧向补给、降雨补给、地表水侧向补给。其动态变化及侵蚀作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度从而导致路基的不均匀沉降。

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3. 控制路基沉降的处理技术

3.1 路基填筑

3.1.1 客运专线无砟轨道路基的填料要求

针对快速铁路对填料及压实标准的高要求，一方面要在施工中积累资料，同时需要开展大量的室内外试验研究工作，研究制定出与填料适用的试验方法与判别标准。建立一套适合我国地域特点并适用于路基设计和施工的填料分类。

由于地域不同，路基填料也千差万别，这就要求在勘测设计阶段和施工前对土源进行详细判别。工程实践表明，采用优质的填料可以减少路基的后期沉降，且有较高的安全储备，能保证路基稳定。国内外对高速铁路的路基沉降观测结果也表明，采用级配良好的粗颗粒填料可大大减少路堤的后期沉降。铁路路基填料的分类主要依据土类和小于0.075mm细颗粒含量两个指标来划分的，考虑与压实要求的相关性质和适用条件分成A、B、C、D、E五个组，如表1所示。其中，D组为高液限粉土、粉质粘土、粘土，很少用作填料：E组为有机土类，不能作为填料。

表1 我国铁路路基填料分类组别

填料 A组 级配良好的碎石、含土碎石 B组 级配不好的碎石、含土碎石，细粒含量为15%-30％的土质碎石 C组 细粒含量大于30％的土质碎石 细粒含量大于30％的土质碎石类 砾石类 级配良好的粗圆砾、级配不好的粗圆砾、粗

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粗角砾、细圆 砾、角砾、细圆砾、细角砾，粗圆砾、土质粗角砾、土细角砾，级配良好的含土粗圆砾、含土粗级配不好的含土粗圆砾、含土粗角砾、含土质细圆砾、土质细角砾 角砾、含土细圆砾、细圆砾、含土细角砾、含土细角砾 细粒含量为15%-30%的土质粗圆砾、土质粗角砾、土质细圆 砾、土质细角砾 级配良好细砂，级配不级配良好砾砂、粗好的砾砂、粗砂、中砂、级配不好的细砂，含土细砂，粉砂 砂类土 砂、中砂，含土砾砂、细粒含量大于15％的含含土粗砂、含土中砂 土砾砂，含土中砂，含土粗砂 细粒土

低液限粉土，粉质黏土，黏土 路基填料和压实质量都是控制路基沉降的两个方面，填料选择和压实质量控制不好，将会加大路基的工后沉降或路基与结构物之间的不均匀沉降。国内有关客运专线及高速铁路的规范已对无砟轨道路基填料及压实标准进行了严格的限定：基床表层采用级配碎石，基床底层采用A、B组填料或改良土，基床以下的路堤应优先选用A、B组填料和C组的块石、碎石、砾石类填料，选用C组细粒土填料时应根据土源性质进行改良后填筑。设计施工中应严格限制填料粒径，特别是A、B组填料，个别线在施工过程中反映填料粒径过大(但满足规范要求的基床底层不大于10cm，基床以下不大于15cm)，填料难以达到压实标准，建议基床底层填料粒径不大于5cm，基床以下不大于10cm作为控制标准。

3.1.2 客运专线无砟轨道路基填筑的压实标准

铁路路基压实质量是保持线路稳定与平顺、保证列车能高速、安全运行的重要条件，而控制和检测压实质量的标准、方法和设备，则是保证压实质量的重要措施。客运专线铁路路基质量检测参数主要包括相对密度Dr，空隙率n(或压实系

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数K)，地基系数K30、变形模量EV2、动态变形模量Evd四项指标。空隙率n是土体中空隙体积与土的三相体积的比值；压实系数K是指工地碾压时达到的干容重与相应的击实试验得到的最大干容重之比，即相对理论压实的比例，均反映土体的松密程度；地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小，是我国原有铁路规范对路基压实质量的强度检测指标；变形模量Ev2是通过圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后，再进行第二次加载，测得的应力—位移曲线上0.3?0max与0.7?0max之间的位移割线斜率确定，用来分析土体的变形性质和承载能力；动态变形模量Evd是指土体在一定大小的竖向冲击力Fs和冲击时间ts作用下抵抗变形能力的参数，可直接用于评判路基的压实质量。

虽然地基系数值K30是反映路基土强度及变形关系的参数，但试验的荷载—沉降曲线是一次加载得出的，其沉降包括了填料的弹性变形和塑性变形。变形模量EV2的荷载-沉降曲线是在逐级加载后，逐级卸载，再二次加载得出，可认为其沉降(变形)消除了填料的塑性变形，测试结果离散性小，更能反映路基土的真实强度，比地基系数K30更科学、更合理。变形模量EV2和地基系数K30都是采用小于300mm的静态平板载荷试验仪，通过在压实填土表面做静压试验测得，二者反映的都是静态应力作用下土体抵抗变形的能力，而铁路路基承受的是列车运行时产生的动荷载，采用Evd可以有效地反映列车在高速运行条件下产生的动应力对路基的真实作用状况，是客运专线路基质量检测的发展方向。表2是客运专线路基填筑质量检测参数K30、Ev2：Evd与三项指标的对比情况。

表2 K30、Ev2与Evd三项指标的对比

项目 载荷板直径 预加载 K30 300㎜ 0.01MPa（以前0.035MPa） 10

Ev2 300㎜ 第二次加载 Evd 300㎜ 三次冲击荷载

5结论

5.1高速铁路的建设作为技术含量较高的工程项目，是体现我国科学技术发展的

重要标志，为实现“ 以人为本、服务运输” 的建设理念，高速线路运行的平稳性以及旅客的舒适性是检验基础设施工程质量的重要指标之一。本文针对路基的沉降展开叙述，简单介绍了路基铁路建设的国内外研究现状和高速铁路线路的特点对路基要求的重要性和特殊要求。主要介绍了路基沉降的原因，危害，以及路基处理方法其中重点介绍了路基填筑的要求、对填料的要求等，另外还重点介绍的软基处理的两种方法（CFG桩和旋喷桩）的施工工艺和方法。高速铁路路基沉降控制标准，沉降计算及路基监测等。

5.2

由于所学知识、所查文献不够，缺乏具体实践，文中还有很多缺点，如沉

降计算没有具体的例子，经济技术的比较也不够完善等，不过我会在今后的工作与学习中不断磨练自己积累经验，通过自身的努力学习是自己对高速铁路路基的知识更加全面，为祖国的高速铁路做出自己的贡献。

参考文献

[1]《TB10751-2010高速铁路路基工程质量验收标准》：中国铁道出版社，2011

[2]王炳龙主编《高速铁路路基》北京：中国铁道出版社，2007

[3]何贤军主编《高速铁路路基工程施工技术》北京：中国铁道出版社，2013 [4]王媛琳主编《高速铁路路基施工及维护》成都：西南交通大学出版社，2010 [5]周平主编《铁道概论》北京：中国铁道部出版社，2008

[6]梦怒、干昆蓉著《21世纪的铁路》北京：清华大学出版社，2012 [7]中国建筑科学院研究院《JGJ79-2012建筑地基处理技术规范》〔S〕：北京：中国建筑工业出版社，2012

[8] 王其昌《高速铁路土木工程》 成都 ，西南交通大学，2007

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