一种高速铁路软基沉降计算深度确定方法与流程

1.本发明属于交通工程技术领域，具体的说，涉及一种高速铁路软基沉降计算深度确定方法。


背景技术：

2.目前执行的铁路规范，沉降计算深度采用应力比法，铁路地基压缩层的计算深度按沉降计算深度z处的地基垂直附加应力满足等于0.1倍计算深度z处的自重应力控制。当按此方法确定的计算深度之下仍有软土层时，规范规定应增加计算深度或至软土层底。但当工程中对软基埋深非常大或钻孔未揭穿的情况，沉降计算深度如何确定才能准确控制软基沉降，目前，并没有合理的方法指导，如果计算误差过大，必然不能保证软基的安全施工。特别是对于对沉降按毫米级控制的高速铁路深厚软基路基沉降计算层深度确定，更是缺乏确定方法。


技术实现要素：

3.为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种高速铁路软基沉降计算深度确定方法，可提高软基沉降深度的准确性，且计算精度能达到毫米级。
4.为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
5.高速铁路软基沉降计算深度确定方法，包括以下步骤：
6.(1)根据铁路路基填筑高度及宽度、轨道荷载和列车荷载计算出作用于桩网结构项路的均布荷；
7.(2)采用桩网结构将铁路路基荷载传至下卧压缩层沉降计算起始面；
8.(3)用l/3法确定下卧压缩层沉降计算起始面，该起始面处附加应力值与桩网结构顶面均布荷载相同；计算下卧压缩层沉降计算起始面以下应力；
9.(4)求出下卧压缩层每层土的沉降量和下卧压缩层总沉降量；
10.(5)采用变形比法确定下卧压缩层计算深度，使得最下1m厚土的沉降量与下卧压缩层总沉降的比小于等于0.025。
11.进一步的，如不满足最下1m厚土的沉降量与下卧压缩层总沉降的比小于等于0.025的要求，则加深桩网结构，重复(2)～(5)步，直至满足要求，从而达到控制高速铁路深厚软基沉降的目的。
12.进一步的，桩网结构需满足桩端全断面进入持力层的深度不宜小于2倍桩径，桩端以下该层厚度不小于4倍桩径；桩桩间距不大于6倍桩径。
13.进一步的，步骤(3)中，下卧压缩层沉降计算起始面以下应力以30
°
角向下扩散，下卧压缩层沉降计算起始面以下应力随深度分布为：
[0014][0015]
式中，pi：第i层处附加应力；
[0016]bi
：第i层附加应力分布宽度；
[0017]
p1：第1层处附加应力，其值与桩网结构顶面均布荷载相同；
[0018]
b1：第1层附加应力分布宽度，即桩网结构宽度；
[0019]
i：下卧压缩层土层分层序号，i＝1、2
……
n；
[0020]
n：下卧压缩层土层分层总层数。
[0021]
进一步的，下卧压缩层每层土的沉降量和下卧压缩层总沉降量计算方法为：
[0022][0023]
式中，s：下卧压缩层总沉降量；
[0024]
i：下卧压缩层土层分层序号，i＝1、2
……
n；
[0025]
n：分层总个数；
[0026]
pi：第i层附加应力；
[0027]hi
：第i层层厚；
[0028]esi
：第i层压缩模量。
[0029]
本发明的有益效果：
[0030]
本发明提供了一种高速铁路软基沉降计算深度确定方法，且计算精度可以达到毫米级，为软基施工提供了安全保障。特别是在对软基埋深非常大或钻孔未揭穿软基的情况，可以定量确定高速铁路软基沉降计算深度，从而更有效地控制高速铁路路基深厚软基沉降问题。
附图说明
[0031]
图1是本发明的计算方法示意图；
[0032]
图中，1－列车、轨道结构和路基荷载，2－桩网结构加固区，b
1-附加荷载顶面(桩网结构)分布宽度，p
1-沉降起始面处附加荷载，b
n-计算深度处附加荷载分布宽度，p
n-计算深度处附加荷载，3－附加荷载扩散外缘线，4－下卧压缩层分层及厚度(h1、h2......hn)，h－下卧压缩层范围及厚度，l-桩网加固区及深度。
具体实施方式
[0033]
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0034]
本发明的一种高速铁路软基沉降计算深度确定方法，包括以下步骤：
[0035]
(1)根据铁路路基填筑高度及宽度、轨道荷载和列车荷载计算出作用于桩网结构项路的均布荷；
[0036]
(2)采用桩网结构将铁路路基荷载传至下卧压缩层沉降计算起始面。桩网结构桩端地层要求厚度稳定，强度相对较好，且满足桩端全断面进入持力层的深度不宜小于2倍桩径，桩端以下该层厚度不小于4倍桩径。桩网结构中的桩可以是钻孔灌注桩或预制桩，桩间距不大于6倍桩径。
[0037]
(3)用l/3法确定下卧压缩层沉降计算起始面，即桩网结构的下1/3处，该面处附加
应力值与桩网结构顶面均布荷载相同，该面以下应力以30
°
角向下扩散。下卧压缩层沉降计算起始面以下应力随深度分布计算方法如下：
[0038][0039]
式中，pi：第i层处附加应力；
[0040]bi
：第i层附加应力分布宽度；
[0041]
p1：第1层处附加应力，其值与桩网结构顶面均布荷载相同；
[0042]
b1：第1层附加应力分布宽度，即桩网结构宽度；
[0043]
i：下卧压缩层土层分层序号，i＝1、2
……
n；
[0044]
n：下卧压缩层土层分层总层数。
[0045]
(4)采用分层总和法求出下卧压缩层每层土的沉降量和下卧压缩层总沉降量：
[0046][0047]
式中，s：下卧压缩层总沉降量；
[0048]
i：下卧压缩层土层分层序号，i＝1、2
……
n；
[0049]
n：分层总个数；
[0050]
pi：第i层附加应力；
[0051]hi
：第i层层厚；
[0052]esi
：第i层压缩模量。
[0053]
(5)采用变形比法确定下卧压缩层计算深度，使得，最下1m厚土的沉降量与下卧压缩层总沉降的比小于等于0.025。
[0054][0055]
式中，sn：下卧压缩层最下1m分层的沉降量；
[0056]
s：下卧压缩层总沉降量。
[0057]
其中，sn：下卧压缩层最下1m分层的沉降量；
[0058][0059]
式中，sn：下卧压缩层最下1m分层的沉降量；
[0060]
n：分层总个数；
[0061]
pn：第n层附加应力；
[0062]hn
：第n层层厚，为1m；
[0063]esn
：第n层压缩模量。
[0064]
(6)根据下卧压缩层的总沉降量分析得出工后沉降量是否满足最下1m厚土的沉降量与下卧压缩层总沉降的比小于等于0.025的要求，如不满足要求，则加深桩网结构，重复(2)～(5)步，直至满足要求，从而达到控制高速铁路深厚软基沉降的目的。
[0065]
应用实例
[0066]
如图1所示，本证实例为某段有砟高铁路堤，堤高3m，路基面宽16m，路基底宽26.5m。基底地层为：0～29m为软塑状黏土，压缩模量3mpa；29～47m为硬塑状黏土，压缩模量
6mpa；47m以下为未揭穿硬塑状粉质黏土，压缩模量9mpa。
[0067]
地基处理采用预应管桩桩网结构，桩径0.5m，桩间距2.5m，宽度同路基底宽。
[0068]
经换算后路堤和轨道荷载为44.8kpa，列车荷载为4.7kpa
[0069]
采用桩长48m时，桩网结构进入硬塑状粉质黏土1m，由l/3法得下卧压缩层起始面为地面下32m。当下卧压缩层厚为22m时，采用分层总和法求得由路堤和轨道荷载引起的总沉降和最下1m沉降分别为102.4mm和2.5mm，2.5与102.4的比为0.024，满足其值小于或等于0.025的要求，同理求得由列车荷载引起的总沉降和最下1m沉降分别为10.8mm和0.27mm，0.27与10.8的比为0.025，满足其值小于或等于0.025的要求。
[0070]
按施工完成时基底地基处理沉降完成65％计，工后沉降为：
[0071]
102.4mm*(1-0.65) 10.8mm＝46.64mm
[0072]
根据高铁规范有砟轨道路基段工后沉降为小于等于50mm，故上述桩网结构地基处理满足基底沉降控制要求。
[0073]
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。