软土地基上工程堆载对临近高铁路基影响分析及保护设计文献综述

 2022-11-20 11:11
  1. 选题背景和意义:

随着地方的建设和快速发展,临近运营高速铁路建筑物及堆载工程日益增多,而大量新建建筑物及堆载作用使得高铁线下的土体区域受力平衡被打破,引起土体应力重分布,最终对高铁的路基和桥梁,乃至线上轨道结构产生附加沉降和水位变形影响,特别是在软土地区,土质条件大多为粉土、软黏土,土体压缩模量和地基承载力较低,导致软土地区修建的高铁更容易受到临近施工的影响。在临近高铁的新建建筑物及堆载若处理不当,势必会引起高铁桥基侧移、路基竖向及水平向位移等问题。

经调查,新建建筑物和堆载已成为引起运营高铁产生附加变形的重要因素,如沪宁高铁的K165 898~K166+202段,由于临近基坑抽水、路堤北侧堆土使得高铁路基德最大沉降量达到了56.50mm,最大水平位移达到了26.7mm。沪杭客专K45 130~K1 230,由于路基左侧堆载,使得高铁路基最大沉降达到了24.89mm,水平位移79mm。新建建筑物及堆载对运营高速铁路桥梁桩基的影响也非常大,京沪高铁大胜关大桥K1007 668一侧堆载导致墩体最大水平偏移达23.4mm。堆载对武黄城际桥墩产生的最大横向偏差达366mm,对高铁产生的危害是非常大的。综上分析,新建建筑物及堆载对运营高铁产生的变形影响非常严重。而对此类相关工程在进行前,未进行相应的影响评估也是诱导运营高铁产生变形的重要原因。根据规范要求,高速铁路无砟轨道对桥梁和路基的沉降变形以及轨道的平顺性要求极为严格。《高速铁路设计规范(试行)》要求无砟轨道路基工后沉降量应符合扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求,路基的工后沉降不宜超过15mm,路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5mm,不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。对于桥梁结构,控制的墩台均匀沉降不应大于20mm,相邻墩台的沉降差不应大于5mm。

综上对高铁两侧新建建筑物、堆载工程进行安全评估已成为当前迫切需要解决的问题。而国内外在此方面的研究尚处于探索阶段,如何较为准确评估新建建筑物、堆载工程对高铁路基、桥梁以及轨道结构的影响是本课题研究的核心。本文将采用数值模拟的方法对宁德市滨海大道及周边围填海项目对温福铁路的影响进行评估,预估高铁路段的竖直和水平位移,进而从规划、设计、施工工艺等方面合理优化,并尽可能的将影响控制在允许范围内,以避免影响铁路运营的安全性和舒适性,确保高铁运营安全。

二.研究现状

1.国内外关于堆载对既有建筑物的影响的研究现状

近年来,由于堆载预压法在处理软土地基中的广泛应用使得堆载在各项施工中越来越常见,大面积矿料,煤炭,钢铁的堆放也常常引起对仓库厂房等建筑物的破环,堆载对于周边其他既有结构的影响也突出的表现出来。对此,各个专家学者运用了现场测试,理论计算,数值模拟的方法就堆载对于周边路基,桥梁桩基,既有建筑,边坡的影响进行了一系列研究。

同济大学的周建,张超[1]等通过对某矿石堆场周围的建筑进行了一年半的长期监测,发现大面积堆载将引起堆场周围建筑物的沉降,垂直堆场方向建筑物离堆场越近沉降越大,平行堆场方向越靠近堆场中部沉降越大。堆场堆载会引起堆场周围土体的侧向位移,地表土体朝向堆场方向移动,而深层土体受挤压远离堆场方向运动。

石晓东,陈卫[2]等对某堆放钢卷厂房的案例进行了理论计算,对厂房柱基复合地基进行承载力验算,和变形稳定性验算。得出了地面堆载引起地基土侧向变形而挤压桩基,使桩挠曲、水平移动,甚至断裂; 地面堆载引起桩周地基土的固结沉降变形,土将相对桩向下移动,在桩身产生向下的摩擦力——负摩擦力,其结果是增加桩的轴向荷载并产生附加沉降,造成不均匀沉降是厂房塌陷的根本原因。

孙中菊[3]运用理论计算和数值模拟的方法对地面堆载下埋管道的力学性状进行了分析,研究表明,管道类型,埋藏深度,土层情况,堆载类型对结果都有比较大的影响。并从控制堆载位置,设置隔离墙 ,进行地基处理,卸荷等方面提出了保护方法。

杨敏,朱必堂[4]对某厂房的坍塌的原因进行了探究,发现是由于附近长期堆载使桩产生了很大的侧向位移引起的。并提出了堆载的控制标准,可作为工业厂房运行管理的依据。

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