1、毕业设计（论文）中文题目： 某软土地区铁路线路路基设计 学 院：北京交通大学 专 业：土木工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 2017 年 11 月 5 日远程与继续教育学院摘要本设计的主要内容是根据软土地基的工程特点，结合客运专线路基设计规范针对铁路客运专线软土地基上路堤的设计与施工。首先，提出了两种软土地基加固方案，CFG 桩和袋装砂井，采用条分法和分层总和法对路基分别进行稳定性检算和沉降计算, 并对它们进行经济技术比较，最后提出减少工后沉降的措施。其次，对路堤边坡进行了稳定检算，设计了路基的填筑方案，提出了保证路基基床压实度的措施。最后提出了路基变形监测方案。设计成果满足相关客运专线的
2、规范要求,设计方案和施工方法是比较合理的。关键词：客运专线；软土地基；稳定检算；工后沉降；变形监测AbstratThe main elements of this design is based on the engineering characteristics of soft soil, combined with subgrade design specifications for railway passenger dedicated soft design and construction of embankment. First, we propose two soft soil
3、reinforcement, CFG pile and Sand Wick, stratified by slice summation method and the stability of the roadbed were checking calculation and settlement, and their technical and economic comparison, the final proposed measures to reduce the settlement after. Secondly, on the embankment slope was stable
4、 and calculation of the design of the embankment filling program, proposed to ensure measures of degree of compaction of subgrade bed. Finally, the roadbed deformation monitoring program.Design results to meet regulatory requirements related to passenger line, design and construction is reasonable.K
5、eywords: passenger dedicated line ；soft soil foundation ；stability calculation ；post-construction settlement ；deformation monitoring目 录第 1 章 绪论 .11.1 软土的定义、特点与工程特性 .11.1.1 软土的定义及特点 .11.1.2 软土的工程特征： .11.2 国内外客运专线路基工程处理方法 .11.3 国内外软土地基主要处理方法 .11.4 我国新建客运专线路基对软土地基的要求 .21.5 课题研究的主要内容 .2第 2 章 客运专线路基横断面设计
6、 .32.1 路堤横断面设计 .32.1.1 断面设计原始资料 .32.1.2 路肩宽度设定 .32.1.3 边坡坡率 .32.1.4 填料选择 .32.1.5 线间距 .32.1.6 路基面宽度确定 .42.1.7 排水沟设计 .42.1.8 基床厚度 .42.2 直线地段路基横断面设计 .42.3 圆曲线地段路基横断面设计 .42.4 缓和曲线段路基横断面设计 .5第 3 章 客运专线软土地基处理 .63.1 软土路基常用的处理方法 .63.2 袋装砂井法 .63.2.1 袋装砂井的概念 .63.2.2 袋装砂井的设计优点 .73.2.3 袋装砂井的设计 .73.2.4 固结度计算 .83
7、.2.5 袋装砂井的施工 .93.2.6 袋装砂井的施工 .93.3 CFG 桩复合地基法 .93.3.1 概述 .93.3.2 CFG 桩复合地基工程特性 .103.3.3 CFG 桩复合地基设计计算 .113.3.4 CFG 桩复合地基的施工 .133.3.5 CFG 桩复合地基质量检验 .153.4 两种软基处理方案的技术比较 .163.4.1 工期方面 .163.4.2 沉降量方面 .163.4.3 造价方面 .163.4.4 比选结论与最终方案选择 .16第 4 章 边坡稳定性检算 .174.1 稳定影响因素 .174.2 条分法原理 .174.3 稳定检算 .184.3.1 计算参
8、数取值 .184.3.2 确定滑弧圆心位置 .184.3.3 划分土条 .194.3.4 稳定性计算 .194.4 稳定计算的结论 .20第 5 章 软土地基沉降量计算 .225.1 地基沉降概述 .225.2 分层总和法简介 .225.2.1 分层总和法基本原理 .225.2.2 分层总和法计算步骤 .225.3 未作处理的软土地基的沉降量计算 .235.3.1 地基土分层 .235.3.2 路堤基底附加应力计算 .235.3.3 未处理的沉降计算 .235.3.4 活载计算 .275.4 CFG 复合地基工后沉降计算 .285.5 工后沉降产生的原因 .305.6 减少工后沉降的可采取的施
9、工措施 .305.6.1 超载预压 .305.6.2 路堤填料处理 .305.6.3 增加排水路径 .305.6.4 加强基础的刚度和强度 .315.6.5 其它注意事项 .31第 6 章 基床表层加固和路堤边坡防护 .326.1 基床表层加固 .326.1.1 基床表层作用 .326.1.2 基床表层加固措施 .326.2 边坡防护 .326.2.1 路基坡面防护 .32第 7 章 路堤施工方案 .347.1 路堤施工 .347.2 路堤填料改良方法 .347.3 路堤的填料 .347.4 施工方法及工艺 .357.4.1 施工方法 .357.4.2 施工工艺 .357.5 基床以下路堤填料
10、的压实标准 .367.5.1 压实度的保证措施 .36第 8 章 路基变形监测 .388.1 路基变形监测的意义及目的 .388. 2 软土路堤施工监测 .388.2.1 软基路堤施工监测的原则 .388.2.2 软基路堤施工监测应注意的问题 .388.2.3 软基路堤施工监测测量仪具 .398.3 软土路堤施工变形监测技术 .398.3.1 地表沉降观测 .408.3.2 土体内部沉降观测 .408.3.3 土体水平位移观测 .41第 9 章 总结与展望 .429.1 总结 .429.2 展望 .42参考文献 .43致谢 .44第 1 章 绪论1.1 软土的定义、特点与工程特性1.1.1 软
11、土的定义及特点软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙 比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少置腐殖质所组成的土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物 理力学性质相差较大等特点。1.1.2 软土的工程特征：(1)颜色以深色为主，颗粒成分以细颗粒为主，有机质含量高；(2)天然含水量高，孔隙比大。含水量在 34%72%之间，孔隙比在 1.01.9 之间，饱和度一般大于 95%，液限一般为 35%60%，塑性指数为 1330，天然容
12、重在1619kN/m3；(3)压缩系数为 ，属于高压缩性土；-10.52MPa(4)透水性差。大部分软土的渗透系数在 ；压缩性高；8610cm/s到(5)具有触变性。一旦受到干扰，土的强度明显下降，甚至呈流动状态；(6)抗剪强度低；软土的抗剪强度与加荷速度及排水固结条件密切相关；(7)流变性显著其长期抗剪强度只有一般土质抗剪强度的 40%80% ；从这些物理、力学特性上可以看出，在软土地区不宜建筑重型建筑物。对一般建筑物和铁路路基基底应采取相应的处理措施。1.2 国内外客运专线路基工程处理方法目前国内主要的处理方法有：1、碾压及夯实。2、换土垫层。3、排水固结。4、振密挤密。5、置换及拌入。6
13、、土工聚合物。客运专线对软土地基地段采用复合地基处理方式，如粉喷桩、水泥搅拌桩、钢渣桩、碎石桩等，以减少地基沉降，提高地基刚度，同时在基床表层填筑级配碎石并压实。国外主要的处理方法有：1、真空-堆载联合预压技术。2、轻型填方施工法。3、加固填方施工法。4、使用土工织物处理软土地基。5、冻结施工法和注入化学药剂施工法。6、深层搅拌法。1.3 国内外软土地基主要处理方法目前，国内外工程中软土地基处理方法主要包括密实法、换土垫层法、复合地基法、加筋法和灌浆法，其中密实法包括：堆载预压法、真空预压法、降水法、电渗法、静力碾压法、振动碾压法、重锤夯实法、强夯法；换土垫层法又称置换法，包括：粗粒填土垫层、
14、细粒填土垫层；复合地基法包括：挤密碎石桩、干振碎石桩、砂桩、渣土桩、石灰桩、水泥土桩、CFG 桩、素混凝土桩；加筋法包括：土工织物、加筋土；灌浆法包括：压力灌浆法等。砂井是利用各种打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌人中、粗砂形成砂柱。由于这种砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用，又称排水砂井。砂井顶面应铺设垫层，以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于 5m 的软基处理。最大有效处理深度 18m。比较常用的是袋装沙井。CFG 桩（水泥粉煤灰碎石桩）是指用振冲、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，将水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和形成的混
15、合料灌注压入已成的孔中，形成较大直径的桩体，从而与周围软土形成复合地基，它是近年来新开发的一种地基处理技术。1.4 我国新建客运专线路基对软土地基的要求为了满足高速铁路设计速度的要求，必须严格控制路基的工后沉降量，按照时速300350km 客运专线铁路设计暂行规定 ，有砟轨道路基工后沉降量不应大于 5cm，沉降速率应小于 2cm/y，无砟轨道地段路基的工后沉降应满足扣减调整和线路竖曲线圆顺的要求，工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高量 15mm。而软土由于本身的大孔隙比和高压缩性，路堤建成后，不仅沉降量大，而且持续时间长，按照以前的处理标准，工后沉降是基本不满足要求的。所以，对软土地基的处理
16、要更加严格，关键是要控制沉降和稳定性，满足规范的要求。1.5 课题研究的主要内容根据铁路客运专线路基设计规范，充分考虑软土地基的工程特点，设计满足规范要求的软土地区路基，对软弱土层进行加固地基处理，提出相应的处理方案，对加固后的地基进行稳定性和工后沉降验算，并在一定程度上对方案进行经济技术比较。本文主要采用 CFG 桩处理地基，对处理后地基进行稳定性检算；应用固结理论进行沉降计算，并对工后沉降进行分析。第 2 章 客运专线路基横断面设计2.1 路堤横断面设计2.1.1 断面设计原始资料客运专线，设计速度 350km/h，轨道类型为重型。最小曲线半径为 8000m。地质条件：K551+460K5
17、80+600 段均为松软地基，必须考虑软弱地基处理；沿线地下水发育，地表水丰富，大气降水补给充足。路基面形状应为三角形，并设计为由路基面中心向两侧有 4%的横向排水坡。选择三个断面分别位于直线、缓和曲线、圆曲线进行断面设计。2.1.2 路肩宽度设定路肩虽不直接承受列车荷载作用，但它对保证路基受力部分的稳定十分重要，路肩宽度取决于以下几个因素：(1).路基稳定的需要，特别是浸水以后路堤边坡的稳定性；(2)养护维修的需要；(3)保证行人的安全，符合安全退避的要求；(4)为路堤压密与道床边坡坍落留有余地。我国铁路客运专线路肩宽度确定为两侧均为 1.4m。2.1.3 边坡坡率依据软土路基规范16规定，
18、设计整个路堤上部边坡坡率设为 1:1.5，下部反压护道坡率设为 1:1.75，反压护道与路堤设计连接处设置反压护道平台，宽度设为 2m。2.1.4 填料选择基床表层填料选用级配碎石。铁路客运专线路基基床底层填料只能使用 A、B 组填料或改良土，设计中选用 A 组填料；基床以下路堤应选用 A、B 组填料和 C 组碎石类、砾石类填料，设计中采用 B 组填料。2.1.5 线间距由于高速列车运行时会产生列车风，相邻线路高速列车相向运行所产生的空气压力冲击波易振碎列车的玻璃，旅客感到不舒服，甚至影响列车运行的平稳性，因此高速线路的线间距较普通铁路有所增大，确定线间距标准是个灵活性相当大的问题，线间距窄，会车压力波大，对机车车辆的设计和制造提出了很高的要求，但可以节省土建工程投资。根据我国铁路客运专线线间距根据所采用机车车辆类型、运行速度
