软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工毕业论文.doc

软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工毕业论文目录第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6 3.2.2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83.2.5袋装砂井的施工93.2.6袋装砂井的施工93.3CFG桩复合地基法93.3.1概述93.3.2CFG桩复合地基工程特性103.3.3CFG桩复合地基设计计算113.3.4CFG桩复合地基的施工133.3.5CFG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23 5.3.3未处理的沉降计算235.3.4活载计算275.4CFG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40 8.3.2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附录45附录A外文翻译45附录B设计图纸56 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 AbstratThemainelementsofthisdesignisbasedontheengineeringcharacteristicsofsoftsoil,combinedwithsubgradedesignspecificationsforrailwaypassengerdedicatedsoftdesignandconstructionofembankment.First,weproposetwosoftsoilreinforcement,CFGpileandSandWick,stratifiedbyslicesummationmethodandthestabilityoftheroadbedwerecheckingcalculationandsettlement,andtheirtechnicalandeconomiccomparison,thefinalproposedmeasurestoreducethesettlementafter.Secondly,ontheembankmentslopewasstableandcalculationofthedesignoftheembankmentfillingprogram,proposedtoensuremeasuresofdegreeofcompactionofsubgradebed.Finally,theroadbeddeformationmonitoringprogram.Designresultstomeetregulatoryrequirementsrelatedtopassengerline,designandconstructionisreasonable.Keywords:passengerdedicatedline；softsoilfoundation；stabilitycalculation；post-constructionsettlement；deformationmonitoring 中国XX大学xx学院毕业论文开题报告学生姓名xx学号xx专业班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院课题性质设计■论文□课题来源科研□教学□生产□其它■毕业论文题目软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工一、论文目的对软土地基基础上的铁路客运专线路堤进行设计，给出不同的设计方案并阐述实施该方案的理由和依据，以考虑其技术可行性与经济性为出发点，从而得出最合理的、最经济的软土地路堤的处理方案，达到低经济高效益的目的。二、论文意义我国地域辽阔，从沿海到内陆、山地到平原，分布着不同的地基土。这些地基土，大部分为软土和不良土。其中，软土地基是在工程施工中遇到较多而且必须进行人工处理的不良地基。软土广泛分布在我国东南沿海．环渤海和大部分内陆地域，给铁路工程施工带来了十分大的影响和困难，若处理不好将会带来极大的资源浪费，因此成为铁路工程必须解决的重要问题之一。所以．对软土的科学研究具有重要的现实意义。三、国内外现状由于软土压缩性大、强度低、含水量大、渗透性低、孔隙比大，在软土地基上修筑铁路客运专线路堤，是一项艰巨的任务。在软土地基上修筑路堤，不仅沉降量大，而且时间长，还可能会产生各种破坏失稳现象，如施工期发生路堤开裂、坍塌；施工及运营期间出现长期不断的路堤沉降、滑移等现象。为解决这些问题，目前国内外对软土地基的处理主要有袋桩砂井法、排水砂井法、水泥搅拌桩法、土工格栅法、预压法、碎石桩法、液化土稳定法、CFG桩法等。四、研究内容依照客运专线铁路路基设计规范，为满足等级标准要求的软土路基上铁路客运专线路堤设计的主要内容包括以下几个方面：1.铁路客运专线路基横断面设计2.设计软土路基处理方案3.进行路基稳定性检算4.工后沉降计算5.进行基床表层加固防护设计、路堤坡面防护设计6.提出路堤施工方案7.设计路基变形监控方案 五、研究方案1、根据铁路客运专线路基设计规范，针对给定的软土地基资料、线路等级、曲线半径等指标，分别确定直线段，缓和曲线段，圆曲线段的路基宽度、加宽值、线间距等，并选择合理的边坡坡度、排水方式、新旧路基的结合措施等，设计软土地基处理措施。2、分析软土地基的工程特点和铁路客运专线的特殊要求，查阅参考文献，分别进行两种(袋装砂井、碎石桩和土工格珊)等软土路基施工方案设计，并进行经济技术比较，选出最优方案。3、对最优方案进行路基稳定性检算，检算方法主要有：直线破裂面法，其主要用于以砂、石为填料的路堤边坡稳定性检算；圆弧破裂面法，其主要用于路堤的填料为黏性土或含有30%以上细粒土时的路堤边坡稳定性检算，圆弧破裂面法在路堤中应用最多的是毕肖普法和条分法。本课题采用条分法作图进行分析。4、对不处理的软土路基和处理过的软土路基进行沉降计算(分层总和法)，比较沉降量的大小，分析影响路基工后沉降的原因，提出为减少路基工后沉降应采取的施工措施，如超前预压，严格控制施工进度与质量等。5、基床表层加固防护：基床表层采用优质改良土进行填筑，我国铁路客运专线路基基床表层填料采用级配砂砾石和级配碎石，另外用土工格栅等加固材料进行加固。路堤坡面防护,主要采用植物防护，砌石防护，土工合成材料防护等。6、查阅相关文献，提出能够满足客运专线要求的路堤施工方案，包括路堤填料的改良方案，路基基床表层的填筑工艺以及压实度的保证措施等。7、对于软土地基上修筑的路堤，为了掌握其工后沉降和横向变形的发展规律，需要进行长期的监测。变形监测包括地表位移和土体内部位移，位移方向包括竖向和水平。六、预期结果1.设计出的路堤满足《铁路客运专线路基设计规范》要求；2.根据软土路基的工程特点，掌握软土路基工程处理措施；3.能运用路基稳定性检算和沉降计算的原理和方法；4.认识减少工后沉降应该采取的措施；5.熟悉路基基床表层加固防护方案和路堤坡面防护方案。6.通过理论联系实际，巩固和加强已学专业理论知识，加深理解。7.通过设计使自己的分析实际问题、运算、绘图等基本技能得到提高。七、进度安排1查找相关资料，指导教师下达毕业论文任务书12月10日—12月12日2撰写开题报告12月13日—12月14日3完成开题报告修改，准备开题12月15日—12月16日4毕业论文开题，并完成最终修改12月17日—12月20日5进行中期检查，完成文献综述、论文初稿12月21日—4月15日 6完成英文翻译，毕业论文修改工作，准备答辩4月16日—5月19日7完成毕业论文答辩和最终修改工作5月20日—5月25日八、参考文献：[1]杨广庆．路基工程[M]．北京：中国铁道出版社，2003.[2]陈仲颐，周景星，王洪瑾．土力学[M]．北京：清华大学出版社，1994.[3]池淑兰，孔书祥．路基工程(第二版)[M]．北京：中国铁道出版社，2007.[4]刘玉卓．公路工程软基处理[M]．北京：人民交通出版社，2002.[5]李向国．高速铁路技术[M]．北京：中国铁道出版社，２008.6]王晓谋，袁怀宇．高等级公路软土地基路堤设计与施工技术[M]．北京：人民交通出版社，2001.[7]李峻利，姚代禄．路基设计原理与计算[M]．北京：人民交通出版社，2001.[8]江正荣．建筑地基与基础施工手册(第二版)[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005.[9]武广铁路客运专线建设技术汇编(第一缉)[M]．成都：西南交通大学出版社．2007．[10]龚晓南．复合地基设计和施工指南[M]．北京：人民交通出版社，2003.[11]阎明礼，张东刚．CFG桩复合地基技术及工程实践[M]．北京：中国水利水电出版社．2001.[12]范云．地基加固技术[M]．石家庄：石家庄铁道学院，1999.[13]杨广庆，刘延吉，杨生伟．铁路客运专线路基施工技术[M]．北京：中国铁道出版社，2006.[14]徐日庆，王景春．土工合成材料应用技术[M]．北京：化学工业出版社，2005.[15]叶书麟，叶观宝．地基处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004.[16]中铁一局科技开发部．科技通讯(秦沈客运专线施工技术)[J]．陕西：中铁一局科技开发部，2001.[17]中华人民共和国铁道部．客运专线铁路路基工程施工技术指南(TB10035—2005)[S]．北京：中国铁道出版社，2005.[18]中华人民共和国铁道部．客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准(TB10035—2005)[S]．北京：中国铁道出版社，2005.[19]中华人民共和国铁道部．京沪高速铁路设计暂行规定(TB10035—2005)[S]．北京：中国铁道出版社，2005.[20]中华人民共和国铁道部．铁路特殊路基设计规范(TB10035—2006)[S]．2006.[21]中华人民共和国铁道部．铁路路基设计规范(TB10001—2005)[S]．2005. 指导教师意见：指导教师签名：年月日教研室意见：审查结果：同意□不同意□教研室主任签名：年月日 中国XX大学xx学院毕业设计（论文）任务书学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院毕业设计题目软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工1、设计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；分析软土地基的特点，提出软土地基的处理措施；设计两种（袋装砂井、水泥搅拌桩、土工格栅（土工格室）、CFG桩等）能够满足客运专线工后沉降要求的处理方案，并进行经济技术比较；选择其中一种方案进行路基稳定性检算和工后沉降计算；分析路基工后沉降产生的原因，提出为减少路基工后沉降应该采取的措施；设计基床表层加固防护方案；设计路堤坡面防护方案；熟悉路堤填料的改良方案和路基基床表层的填筑工艺；设计路基变形监测方案，包括所用仪器、布点方案、测试频次。2、设计的要求1）制定设计进度计划，并严格执行，按期独立完成设计任务；2）设计方法与步骤，可参看设计指导书，对于设计疑难问题，首先应独立思考与查阅有关参考资料，确实不能解决时，可向指导教师提出答疑；3）共需完成图纸8张，计算机绘图2～4张，手工图图纸用铅笔绘制或墨绘，力求线条均匀，粗细分明，书写工整，尺寸齐全；4）翻译英文专题资料不少于3000汉字；5）熟悉客运专线路基设计的特殊要求，了解软土路基工后沉降的控制方法；6）掌握铁路路基设计的规范和方法；7）能够结合施工方案进行路基稳定性计算和沉降计算；8）熟练运用所学知识分析实际工程问题；9）提出的方案需要说明理由或依据，应该考虑其技术可行性与经济性；10）提出的方案应该考虑其可行性。 3、毕业设计主要参考资料：3.1线路技术标准铁路客运专线，设计速度350km/h，一般情况下最大纵坡为12‰，为了适应地形，极端情况下不得大于30‰，最小曲线半径一般地段为6500m,困难情况下5500m，电动车组，轨道类型为重型。3.2沿线特征资料（1）地形地貌概况K551+460——K580+600范围均为松软地基（自上而下土层参数分别见下表），其中需要设计的三个断面分别位于直线段、缓和曲线段（ZH点与HY点中间）和圆曲线段，圆曲线半径为950m。（2）地质条件根据地基情况，地基以下2m厚的亚粘土设为一层，软土层6.6m，可分为分别为2.2m厚的三层，粘土层6.4m，可分为3.2m和3.2m。如图1所示。2m亚粘土ω=45.6%、c=6kPa、φ=8°、γ=16.6g/cm3ω=51.2%、c=8kPaφ=6°、γ=15.6g/cm3各2.2mω=49.7%、c=5kPaφ=10°、γ=16.8g/cm3ω=36.3%、c=20kPa各3mφ=35°、γ=17.1g/cm36.6m6.4m12.0m图1地基土分层情况（3）水文条件沿线地下水发育，地表水丰富，由大气降水补给，水量一般比较充足。（4）地震基本烈度K551+460——K580+600范围地震基本烈度六度，路基设计不作防震处埋。（5）气象情况本地区年均降水量为687.9mm。其中5~9月份降水集中，全年最多风向为东南向，极端最高气温37°C，最低-19.8°C,最大冻土深度为32cm。3.3线路平、纵断面图 4、设计的主要任务1）分析路基工后沉降产生的原因，提出为减少路基工后沉降应该采取的措施；2）路路基设计应该考虑的问题，排水、线间距、路基顶宽以及曲线加宽设计；3）分析软土地基的特点，提出软土路基工程措施；4）进行软土地基处理方案的设计，并进行经济技术比较；5）选择一种方案进行路基稳定性检算和工后沉降计算；6）进行基床表层加固防护设计；7）进行路堤坡面防护设计；8）路基加固技术、设计方案；9）路堤填料的改良方案；10）路基基床表层的填筑工艺；11）路基变形监测方案，所用仪器、布点方案、测试频次；12）撰写设计说明。5设计需提交的成果（1）计算分析部分：提交计算依据、方法、模型（物理、数学）、结果以及结果分析等，含文字、公式和图表；（2）方案设计部分：提交设计依据、具体方案，含文字和图表等；（3）英语专题翻译部分：提交原文（pdf格式或复印件，不要word格式）和译文；（4）将以上内容整理形成排版，最后按照教务处编印的毕业设计手册要求的次序和格式装订成册。 毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1查找相关资料，指导教师下达毕业论文任务书12月10日—12月12日2撰写开题报告12月13日—12月14日3完成开题报告修改，准备开题12月15日—12月16日4毕业论文开题，并完成最终修改12月17日—12月20日5进行中期检查，完成文献综述、论文初稿12月21日—4月15日6完成英文翻译，毕业论文修改工作，准备答辩4月16日—5月19日7完成毕业论文答辩和最终修改工作5月20日—5月25日课题信息：课题性质：设计■论文□课题来源：教学□科研□生产□其它■发出任务书日期：指导教师签名：年月日教研室意见：教研室主任签名：年月日学生签名： 第1章绪论1.1软土的定义、特点与工程特性1.1.1软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1.0～1.9之间，饱和度一般大于95%，液限一般为35%～60%，塑性指数为13～30，天然容重在16～19kN/m3；(3)压缩系数为，属于高压缩性土；(4)透水性差。大部分软土的渗透系数在；压缩性高；(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、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、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300~350km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+460—K580+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，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、运行速度等因素确定为5.0m。2.1.6路基面宽度确定根据铁路客运专线路基设计规范的要求，双线铁路直线地段路基面宽度为13.8m，曲线半径为8000m时，圆曲线地段路基面外侧加宽值0.4m，曲线加宽值应在缓和曲线内渐变。因此，确定圆曲线地段路基面宽度为14.2m，缓和曲线地段路基面宽度为14.0m。2.1.7排水沟设计依据客运专线铁路路基设计规范设计坡脚排水沟。排水沟的平面布置，必须结合地形等自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径，徐缓改变方向，保证水流舒畅。排水沟一般底宽为0.4m，深0.6m。排水沟至坡脚应该有一定的距离，这一位置称为天然护道，其宽度一般不小于2m，设护道是为了使水沟或坑内的水不影响路堤的稳定性。2.1.8基床厚度客运专线一般采取基床厚度表层0.7m，基床底层厚度2.3m，本设计路堤厚度采用5.8m。2.2直线地段路基横断面设计根据现行有关铁路路基设计规范，直线地段路基面宽度取13.8m，路堤填土高度按6m设计，边坡坡度取1:1.5，按照规范基床表层厚度取值0.7m，应在路基基床表层增设5~10cm沥青混凝土防排水层，表层总厚度不变，基床底层取厚度2.3m，基床表层填筑级配碎石，基床底层填料只能用A、B组填料或改良土。 基床以下路堤应优先选用A、B组填料和C组碎石、砾石类填料，当选用C组细粒土填料时，应根据填料性质进行改良后填筑。为有利于自然降水的排出，基床表层和基床底层应沿线路中心线向两侧设置4%的排水横坡。直线地段路基横断面图见附录B中01图纸。2.3圆曲线地段路基横断面设计在曲线地段，由于曲线轨道的外轨设置超高，外侧道床加厚，道床坡脚外移，故曲线外侧的路基面应予加宽。其加宽值可按各级铁路的最大允许超高计算确定。曲线外侧路基面的加宽量应在缓和曲线范围内向直线递减。圆曲线地段线路路基顶面需要加宽值由参考文献[1]查得，Ⅰ级铁路、半径8000m圆曲线外侧路基顶面需加宽0.4m，即圆曲线的路基顶面宽度为14.2m，其它尺寸与直线段相同。曲线地段路基顶面加宽计算公式为：(2-1)式中，A――道床顶面宽度；Δ――道床顶面加宽值；b――道床边坡在水平面上的投影长度；c――路肩设计宽度；B――标准路基顶面宽度。曲线地段横断面图见附录B中01图纸。2.4缓和曲线段路基横断面设计在铁路线路上，缓和曲线的主要作用：过渡超高、过渡曲率、过渡加宽。路基面加宽值，从曲线直缓点到缓圆点之间呈线性变化。本设计缓和曲线段的设计加宽值取为圆曲线地段加宽值的一半（即0.2m）。缓和曲线的路基面宽度为14.0m，其他尺寸与直线地段相同。缓和曲线地段横断面图见附录B中01图纸。 第3章客运专线软土地基处理软土是淤泥和淤泥质土的总称，它是在静水和非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的土。在铁路客运专线中，软土路基在列车和轨道荷载在作用下，承载力低、不均匀变形大，且变形稳定历时较长在比较深厚的软土层上，路基沉降往往持续数年或更长时间。因此，要保持地基稳定，保证路基具有足够的承载能力，不致产生过大沉降变形，就必须对软土地基进行加固处理。3.1软土路基常用的处理方法软土地基处理方法有很多种，常用的有换土垫层法、强夯法、复合地基、排水固结法、化学加固法和土工合成材料等。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统包括竖向排水体（普通砂井，袋装砂井、塑料排水板带）和水平排水体（砂垫层）。加压系统包括堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法、联合法等。复合地基法又包括散体桩复合地基（碎石桩、渣土桩、砂桩），一般粘结强度桩复合地基（灰土桩、石灰桩、水泥土桩、夯实水泥土桩），高粘结强度桩复合地基（CFG桩、素混凝土桩、碎石压力灌浆桩）。3.2袋装砂井法3.2.1袋装砂井的概念袋装砂井，就是事先将柔性编织物按地基加固深度做成长袋，在地面上灌砂后放入孔中，或将空袋放入孔中然后用压缩空气灌砂，其中砂井使用含泥量小于3%的砂粘土在地面上搭架灌入砂袋，成孔后放入孔中，砂袋高出地面30cm，再铺一层30cm厚的砂垫层，最后铺土工格栅。其原理是土体的孔隙水通过袋装砂井竖向排至路基表面，再经设置砂垫层作为横向排水通道将水排至路基边沟。排水固结法是处理软土地基的有效方法之一，它可以解决沉降与稳定问题，使地基的沉降在加载预压期间基本完成，减少工后沉降量，提高了路基质量，现在工程中多采取袋装砂井、砂垫层和土工格栅配合使用来加固软土地基。袋装砂井是近年来竖向排水井工艺的发展，是砂井排水法的延续。根据固结理论，砂井的直径越大，间距越密，对某一固结度而言所需的时间越短，或者某一时间内所达到的固结度越大。在同一井径的情况下，砂井间距减少一半，固结时间约缩短3倍；同一间距条件下，井径增大一倍，固结时间约只减少三分之一。因此，缩短间距 比增大井径对加速固结的效果更好，所以应采用“细而密”的原则布置砂井。3.2.2袋装砂井的设计优点首先袋装砂井的直径细小，用砂量少，其费用约为普通砂井的40%，造价低廉。并且由于编织袋是一个整体，能保证砂井的连续性和密实性，不会因地基变形而切断，使用效果良好。其次沙井直径细小，施工时对土层扰动小。另外由于砂井断面小，重量轻，减少施工设备的重量，提高了施工效率。3.2.3袋装砂井的设计3.2.3.1袋装砂井直径的确定砂井直径一般为7～12cm，本设计中取砂井直径为7cm。3.2.3.2袋装砂井间距的确定为满足地基排水固结的要求，沉降过程中不易被截断和被周围土淤塞，一般要求袋装砂井的直径在7～10cm。井径比n范围15～30见文献[4]。根据“细而密”原则，砂井直径取7cm。井径比公式为：(3-1)式中，de――有效排水范围内等效圆直径(cm)；dw――沙井直径(cm)。井距是指两砂井中心间的距离，砂井间距为1.0～2.0m。井距应保证在给定的施工期限内达到要求的地基固结度，使路堤安全填筑。因为缩短间距比增加井径对加速固结的效果更好，本设计砂井间距采用1.5m。砂井的平面布置有两种形式：正方形和三角形排列。在设计中采用三角形布置，砂井的有效排水范围为三角形，在实际计算中，砂井的有效影响范围看作一等体积的等效圆柱体。等效直径de与砂井间距S的关系式：(3-2)等效圆直径和砂井间距分别是和。根据式(3-1)得井径比为，满足范围要求。3.2.3.3袋装砂井长度的确定路堤以下的软粘土层厚15m，假设砂井刚好穿过软粘土层，取定砂井长度为15m。3.2.3.4袋装砂井的平面布置及砂垫层砂井的平面布置，采用等边三角形的较多，这种布置比正方形排列更为紧凑、本设计中也采用三角形布置，其平面布置图如图3-1所示。为了保证袋装砂井内 渗出的水能够顺利排出，一般须在砂井的顶部铺设一层砂垫层，本设计中砂垫层的厚度设为0.5ｍ，砂井的上部外露部分应埋在该层内。图3-1袋装砂井平面布置图3.2.4固结度计算3.2.4.1竖向固结度计算因为袋装砂井双面排水，垂直向最大渗径H=15/2=7.5m=750cm。可得竖向固结度为：3.2.4.2径向固结度计算砂井的平面布置为等边三角形，所以影响圆直径为：井径比为：所以径向固结度为： 袋装砂井处理该地基的平均固结度为：3.2.4.3砂井底部以下部分固结度计算砂井底部以下12.6m范围内均为中粗砂，且为双面排水，由于砂排水很快，两个月后沉降早已完成，这部分的沉降在工后沉降中可不用考虑。最终施工参数确定为：①袋装砂井直径：7cm；②袋装砂井长：15m；③间距×排距：1.4m×1.3m；④每排袋装砂井数：24～25根；⑤砂垫层厚度：50cm。3.2.5袋装砂井的施工袋装砂井的施工流程：平整场地初压放样桩机就位振动沉管投料振动拔管继续投料反插复打，扩桩，挤密成桩。3.2.6袋装砂井的施工(1)应按规定做好砂的质量控制，抽查砂袋的物理力学性质的缝制尺寸。(2)施工所用钢套管的内径宜略大于砂井直径，以减少施工进程中对地基土的扰动。(3)套管上应划出控制标高的刻划线，以保证砂井打入长度符合设计要求；当拔套管将砂袋带出长度约大于0.5m时，必须重新补打。(4)砂袋应防止扭结、缩颈、断裂和磨损；砂袋灌制要饱满密实。(5)袋装砂井施工允许偏差按表3-1的要求。表3-1袋装砂井施工允许偏差序号项目允许偏差1井位（纵横向）50mm2井深符合设计要求3井身垂直度1.5%4砂袋直径±5mm5砂袋埋入砂袋层长度＋100mm03.3CFG桩复合地基法3.3.1概述CFG桩是英文CementFly-ashGrave的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由 碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。CFG桩加固软土路基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。如图3-2所示。其加固软弱地基主要有三种作用：(1)桩体作用；(2)挤密作用；(3)褥垫层作用。(1)桩体作用CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料，在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了“桩体作用”。(2)挤密作用CFG桩身具有一定的粘结强度，在垂直荷载作用下桩身不会出现压胀变形，桩承受的荷载通过桩周的摩阻力和桩端力传到深层地基中。CFG桩采用振动沉管法施工，对土体产生振动和挤压，使土得到“挤密作用”，使加固后桩土的力学性能大为改善，从而使复合地基的承载力显著提高。基础褥垫层桩土层(3)褥垫层作用图3-2CFG桩复合地基示意图3.3.2CFG桩复合地基工程特性 (1)承载力提高幅度大，可调性强CFG桩桩长可以从几米到20多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%～75%之间变化，使得复合地基承载力提高幅度大并且具有很大的可调性。当地基承载力较高，荷载又不大时，可将桩长设计得短一点，荷载大时可设计得长一些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高时，用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求，CFG桩复合地基则比较容易实现。(2)适应范围广对于基础形式而言，CFG桩既适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱形基础。就土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。当CFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密分量，又有置换分量；当CFG桩用于不可挤密土时，承载力的提高只与置换作用有关。(3)刚性桩的性状明显对柔性桩，特别是散体桩，如碎石桩，砂石桩，它们主要是通过有限的桩长（6～10）d传递垂直荷载。当桩长大于某一数值后，桩传递荷载的作用已显著减小。CFG桩像刚性桩一样，可全桩长发挥侧阻，桩落在好的土层上时，具有明显的端承作用。(4)桩体的排水作用CFG桩在饱和粉土和砂土中施工时，由于沉管和拔管的振动，会使土体产生超孔隙水压力。较好透水层上面还有透水性较差的土层时，刚刚施工完的CFG桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排出，直到CFG桩体结硬为止。这样的排水过程可延续几个小时。(5)时间效应利用振动沉管机施工，将会对周围土产生扰动，特别是对灵敏度高的土，会使结构破坏、强度降低。施工结束后，随着恢复期的增长，结构强度会有所恢复。(6)复合地基变形小复合地基模量大，沉降量小是CFG桩复合地基的重要特点之一。3.3.3CFG桩复合地基设计计算3.3.3.1确定桩径桩径取决于设计时所选用的施工设备，一般设计桩径为350～600mm，设计中定为500mm。3.3.3.2确定桩间距一般桩间距s=(3～5)d，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性与施工机具。在桩长、桩径确定后，计算桩间距之前需确定天然地 基承载力标准值、计算单桩承载力和计算复合地基承载力标准值。3.3.3.3确定桩长从地质条件和土的物理力学指标可以看出，路堤标高15m以下为砂粘土，厚度为12m，是较理想的桩端持力层，设计时把CFG桩端落在这一层上，桩长l初步确定为15m。3.3.3.4确定天然地基承载力由路堤标高可以看出，路堤基底落在亚粘土层①层，该层承载力标准值为90kPa。3.3.3.5计算单桩承载力查文献[13]中的附表1确定各土层CFG桩的极限侧阻力标准值；①亚粘土：50kPa　　②软土：20kPa③粘土：66kPa桩端落在中粗砂④层上，极限端阻力标准值取2000kPa。单桩承载力标准值可按式（3-1）计算：(3-3)式中，──CFG桩单桩承载力标准值，kN；──桩的周长，m；──第i层土与土性和施工工艺有关的极限侧阻力标准值，kPa；──第i层土厚度，m；──与土性和施工工艺有关的极限端阻力标准值，kPa；K──安全系数，取2.0；──CFG单桩截面面积，m。3.3.3.6计算复合地基承载力标准值复合地基承载力标准值可由下式(3-4)计算：（3-4）式中，──复合地基承载力标准值，kPa；──天然地基承载力标准值，kPa；m──面积置换率；p──CFG单桩截面面积，m； α──桩间土提高系数，，为加固后桩间土承载力标准值，取1.0；β──桩间土强度发挥系数，宜按地区经验取值，无经验时可取β=0.75～0.95，取0.9；──CFG桩单桩承载力标准值，kN。桩间距初步设为1.4m，布桩形式采用正方形。式中，──CFG单桩截面面积，m；──CFG单桩影响面积，m。3.3.3.7褥垫层厚度及材料的选用褥垫层技术是CFG桩复合地基的一个核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关，褥垫层有如下作用：(1)保证桩、土共同承担荷载刚性桩复合地基通过设置褥垫层，在上部荷载作用下，桩体一定程度“刺入”褥垫层中，使桩间土充分发挥作用，保证桩、土共同承担荷载。如不设置褥垫层，在桩体沉降很小的情况下，上部荷载主要由桩体本身承担，与桩基可作用机理相近，桩间土不能充分发挥作用。(2)调整桩、土应力比随着褥垫层厚度的增加，复合地基桩、土应力比变小，直至接近于1。(3)减少基础底面的应力集中当不设褥垫层或褥垫层较薄时，桩对基础的应力集中很显著，需要考虑桩对基础的冲切破坏；当褥垫层厚度大到一定程度时，基础反力接近于天然地基的反力分布，已不存在基础底面的应力集中，无需考虑桩对基础的冲切破坏。(4)调整桩、土水平荷载的分担刚性桩复合地基不设置褥垫层时，水平荷载主要由桩来分担，随着褥垫层的设置和增厚，桩枯承受的水平荷载逐渐减小。当褥垫层厚度大到一定程度时，水平荷载主要由桩间土来承担，这样桩体发生水平折断的可能性就很小，在复合地基中失去工作能力的机会就很小。褥垫层的合理厚度为50～60cm，一般为路基填高的10%～20%，褥垫层材料宜采用中砂、粗砂、级配碎石或碎石等，最大粒径不宜大于30cm，本设计中褥垫层厚度取50cm。褥垫层材料采用中砂。最终施工参数确定为：①CFG桩直径：500mm；②CFG桩长：15m；③间距×排距：1.4m×1.4m； ④每排CFG桩数：22～23根；⑤褥垫层厚度：50cm。CFG桩处理软土路基的布置图见附录B-02号图纸。3.3.4CFG桩复合地基的施工3.3.4.1施工准备(1)核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。(2)测量放样，平整场地，清除障碍物。(3)选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。(4)按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的配合比。(5)施工前进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不得少于2根。3.3.4.2施工方法CFG桩常用的施工方法有振动沉管灌注施工法和长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工法。本设计中拟用振动沉管灌注施工法，下面只介绍这种施工方法。(1)机械按设计桩位就位。(2)振动沉管至设计深度。沉管过程中每沉1m计录电流表电流一次，并对土层变化处予以说明。(3)用搅拌机拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，检查其坍落度。坍落度、拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不得小于1min。(4)拔管速率应按试桩确定参数进行控制，拔管过程中不允许反插，如上料不足，须在拔管过程时空中加料，不允许停拔再投料，拔管至桩顶。施工桩顶标高宜高于设计标高50cm，浮浆厚度不超过20cm。(5)桩顶采用湿黏土封顶。(6)机械移位。(7)施工流程如图3-5所示。图3-5CFG桩振动沉管灌注施工流程图原地面处理测量放样沉管机就位下沉至设计深度停机混合料入管均匀拔管至桩顶沉管机移位3.3.4.3施工控制 （1）原材料的控制。原材料是否合乎技术规范要求，直接影响桩体质量的好坏。因此，必须严格控制原材料的质量。碎石必须满足5～40mm的连续级配要求;黄砂必须满足Ⅱ区中砂要求，含泥量<3%;水泥宜采用3215级以上普通硅酸盐水泥;粉煤灰质量标准应达到二级以上，烧失量<8%。（2）配合比的控制。施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm，振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为30～50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。（3）沉管垂直度的控制。垂直度是衡量CFG桩质量的一个重要指标,一般要求桩倾斜度≤l%。若倾斜度过大,势必减小有效桩长,同时更影响桩体的受力情况，满足不了既定桩体承载力的要求。因此CFG桩施工前,应对作业面进行平整，对桩位及高程进行测量放样,桩管套入的预制钢筋混凝土尖或桩管下端的活瓣尖在下沉前,其轴线与桩管轴线应竖直一致并处于桩孔中心。这一点可在塔架上端悬挂一测锤进行校核。同时成孔设备就位后,必须平正、稳固,确保在施工中不发生倾斜移动及CFG桩的垂直度。（4）控制拔管的速度。实践表明,拔管速度控制在112～115m/min是最适宜的。应该指出，这里的拔管速度不是指平均速度。除启动后留振5～10秒钟之外,拔管过程中不再留振，也不得反插。（5）桩距、桩长的要求。试验表明，在其它条件相同时，桩距越小，复合地基承载力越大；当桩距小于4倍桩径时，随桩距的减小复合地基承载力的增长率明显下降，从发挥桩、土作用考虑,桩距大于4倍桩径较适宜。桩距的大小也与土性有关,通常若土的挤密性良好,则桩距可小一些。设计桩顶标高离地表的距离不大时≤15m,保护桩长取50～70cm;桩顶标高离地表的距离较大时取70～100cm。（6）控制合理的褥垫层厚度。褥垫层材料多为级配砂石、碎石最大粒径一般不超过3cm，粗砂或中砂等褥垫层厚度一般为10～30mm,由设计给定。虚铺后多用静力压实,当桩间土含水量不大时,亦可夯实。当桩间土含水量较大,特别是灵敏度较高的土,要注意施工扰动对桩间土的影响,以免产生橡皮土。褥垫层宽度比基础宽度要大,其宽出的部分不宜小于褥垫层的厚度。（7）控制跳打施工。在饱和软土中成桩,桩机的振动力较小,但当采用连打作业时,由于饱和软土的特性,新打桩将挤压已打桩形成椭圆或不规则形态,产生严重的缩颈和断桩。此时,应采用隔桩跳打施工方案,跳打应在相邻成型的桩达到设计强度的60%以上时进行;对松散性和流态淤泥质土,不宜多振,以边振边拔为宜。而在饱和的松散粉土中施工,由于松散粉土振密效果好,打桩施工后土体密度会显著增加。而且桩打的越多,土的密度越大。在补打新桩时加大沉管难度,非常容易造成已打桩断桩,此时，隔桩跳打不宜采用。当整面布桩时不宜从四周向内推进,须从中心向外或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变不能完全避免新打桩的振动对已打桩产生影响。应采用螺旋钻引孔的方案,避免新 打桩的振动造成已打桩的断桩。此外，还应注意：(1)冬期施工时混合料人孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。(2)清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。3.3.5CFG桩复合地基质量检验施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d后进行。试验数量宜为总桩数的0.5%～1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。并应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性3.4两种软基处理方案的技术比较3.4.1工期方面袋装沙井需要的排水固结时间长，对于施工工期要求短施工紧张的路段不适用尤其现在的客运专线要求工期比较紧张，而CFG桩则能在较短时间内达到所需强度满足施工要求。3.4.2沉降量方面砂井沉降量远大于搅拌桩，一般达到搅拌桩沉降量的2倍以上。在当前工程建设对工后沉降要求越来越高的情况下，特别是客运专线、高速铁路，砂井是无法满足的，而CFG桩则能满足工后沉降的要求。3.4.3造价方面CFG桩和袋装砂井加固软土地基对的方法都要使用成孔机械，所以在机械使用方面，两种方法造价差不多。3.4.4比选结论与最终方案选择(1)在当前工程建设周期短、见效快的建设指导思想下，对工期的要求越来越高，CFG桩加固软土地基无疑是一种比较好的方法。 (2)对工后沉降要求严格的工程，在资金条件允许的情况下，应优先选择CFG桩加固软土路基。(3)袋装砂井加固软基造价最便宜，但其要求的工期长，在工期不受限制的条件下，可以考虑采用。本设计为铁路客运专线软基路堤设计，工后沉降要求十分严格，需控制在5cm之内，且工期需尽量缩短，综合各个因素考虑，本设计中选用CFG桩加固软土路基。 第4章边坡稳定性检算4.1稳定影响因素因软土地基松软，在软土地区修筑路堤，可能会产生各种破坏现象，如施工期发生路堤开裂、坍滑；施工及运营期间出现长期不断的路堤下沉，或突然大量的下降、滑移等现象。这主要是由于地基中土体应力状态发生变化，在土体自重及外荷载作用下，土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对另一部分土体产生移动，这种现象称为失稳。土坡在发生滑动之前，通常在坡顶首先出现明显的裂缝，坡脚附近的原地面则有较大的侧向位移并微微隆起，随着坡顶裂缝开展和坡脚侧向位移的增加，部分土体突然沿着某一滑动面急剧下滑，造成工程事故。决定软土地基稳定的因素有很多方面，不仅取决于路堤的断面形式、填土高度、加荷速率、地基土性质，而且与软土成因类型、地层成层情况、地层经历历史等有关。软土地基稳定分析的方法较多，由于均质软土路基的滑动多呈弧形滑面，多采用圆弧法进行检算。圆弧滑动面法在路堤中应用最多的是条分法。4.2条分法原理条分法为检算设计断面路堤边坡的稳定性，可在路堤体内作假想的圆弧滑动面，检算土体的稳定安全系数。当滑动面为圆弧面时，应先求得作用在圆弧面上各点的抗滑力和下滑力，因圆弧面上各点的抗滑力和下滑力均切于圆弧面，以极限平衡理论作稳定分析时，便可用圆弧面上各点的抗滑力矩之和的比值来确定检算滑动面上的土体的稳定性。条分法就是为了实现上述的检算要求而提出来的，具体做法是把滑动面以上的土体，分为许多竖直条，为了保证检算的精度，土条宽应不大于2～4m。在分条确定后，便可按各分条的断面面积，以纵向延长为1m求体积，根据已知路基土的密度求各分条的重量。作通过重心的垂线和圆弧段相交，求交点切线与水平面的夹角，便可得出土条在该圆弧面段的法向分力和切向分力以及圆弧面段土的计算指标和，取圆弧面段的段长为，则抗滑力为。将各土条圆弧面上土的抗滑力与下滑力分别乘以对滑动圆弧圆心的力臂，可得表示滑动面上土体稳定性的稳定安全系数为：(4-1) 公式(4-1)是条分法稳定检算的基本公式。当通过圆心的铅垂线可把滑动圆弧面分为两部分时，在圆心垂线外侧部分的圆弧面上，其土条的切向分力和半径相乘形成的力矩，因切向分力的作用方向与滑动力方向相反而成为抗滑力矩。所以，在符合以上情况时，式应改写成下式：(4-2)式中，――切向分力为负值的各条分号；――圆心垂线外侧分条的切向分力。以条分法作边坡稳定检算时，为求得设计边坡的最小稳定安全系数，需进行大量的试算才能得出。在以圆弧滑动面法作边坡稳定检算时，第一要寻求危险圆弧滑动面在路堤横断面形成的部位；第二要寻求与危险圆弧滑动面形成部位相应的圆心点的规律。圆弧滑动面形成和许多因素有关，可参考经验，双线路基的危险圆弧端点在填料强度较高时会向两线的中部移动，危险圆弧的半径与地基良好与否和路堤填料性质有关。这在下面有说明。4.3稳定检算4.3.1计算参数取值本路段路堤填土高度6m，填土容重19kN/m3，换算土柱容重19kN/m3，粘聚力为0。摩擦角35º，换算土柱宽度2.8m，高度3.4m，基床表层和基床底层填土容重在实际工程中是不同的，设计计算中统一按19kN/m3计算，计算所得到的稳定系数偏于保守，但对于运营后路基稳定只有好处没有坏处，假设滑弧通过边坡坡脚。4.3.2确定滑弧圆心位置确定滑弧圆心位置，按“线法”确定滑弧圆心位置，经验证明，从换算土柱的顶缘直接引一条与水平面成的直线为检算圆心的轨迹线，常称线。其绘法如图4-1所示。 图4-1360线法示意图360具体做法是：沿坡顶直接引一条与水平面成36º的直线，假设该条直线为检算圆心的轨迹线，然后连接坡脚与假定破坏点，再作该条连线的垂直平分线，使其与36º圆心轨迹线相交，交点即为破坏滑弧圆心，连接圆心与假定破坏点，以连线长度为半径做圆，即得到了滑动圆弧。4.3.3划分土条以通过划弧圆心的铅垂线为基准线，向两侧以1m为宽度划分土条，划分至滑弧两端后，如果剩余土条宽度不足1m，就仍划分为一个土条，由于破坏点所在位置对土条划方式分影响不大。见图4-2。图4-2条分法4.3.4稳定性计算在解题时可将土柱重量单独计算，视其为独立土条，与其它土条同样计算。其结果见表4-1。 表4-1边坡稳定检算(条分法)数据表分条号分条面积分条重量倾角函数下滑力抗滑力10.030.61.140.0710.10.6Tan35o×629.4=440.720.5610.60.50.030.990.310.531.2323.40.50.030.9924.9223.241.84351.50.090.993.234.752.3945.52.50.140.996.44562.8954.93.50.190.9810.453.873.3363.24.50.240.9715.261.383.7070.35.50.290.9620.467.594.0076.16.50.340.9425.971.5103.8372.97.50.390.9228.467113.3363.38.50.440.927.857122.7552.39.50.490.8725.645.5132.0739.410.50.530.8520.933.5141.2924.511.50.570.821420.1152.5247.812.80.60.828.738.2251.820.4629.4440.7根据公式(4-2)，最后得：。借助于最危险圆心辅助线，用上述检算方法，可求出圆心辅助线上4个圆心O1、O2、O3、O4相应的稳定系数，用同一比例尺作K1、K2、K3、K4垂直圆心辅助线，得四点联成K曲线，作圆心辅助线的平行线切K曲线与一切点，切点处作圆心辅助线的垂直，其长度即为Kmin。与圆心辅助线的交点O即为最危险圆弧的圆心，其所对应的圆弧为最危险圆弧。4.4稳定计算的结论 规范要求的稳定安全系数为1.15，通过验算一个稳定安全系数远大于要求值，就代表其他也满足，故忽略不算。因此，通过设置护堤、挡土墙、抗滑桩及其他加固措施，可以提高路基稳定性。 第5章软土地基沉降量计算5.1地基沉降概述软土地区路堤的沉降主要由地基沉降造成。地基沉降量的大小与地基土的性质、路堤修筑引起的附加应力大小等因素有关。地基沉降一般用分层总和法进行分析计算。5.2分层总和法简介5.2.1分层总和法基本原理分层总和法是目前最常用的地基沉降计算方法其基本原理为：(1)分别计算基础中心点下地基中各分层土的压缩变形量Si，认为基础的平均变形量S等于Si的总和，即(5-1)(2)计算Si时假设土层只发生竖向压缩变形，没有侧向变形，因此可用上式计算。5.2.2分层总和法计算步骤：(1)在地质剖面图上绘制基础中心下地基中的自重应力分布曲线和附加应力分布曲线，自重应力分布曲线由天然地基底面算起，基底压力p由有作用于基底上的荷载计算；(2)确定计算深度(亦称受压层深度)，对于一般建筑物按下列经验公式计算深度Zn为：(5-2)式中，B――基础宽度(m)。需要注意的是，如果在确定计算深度以下尚有压缩性较大的土层时，沉降应继续算到该土层地面为止； (3)确定沉降计算深度范围内的分层界面。沉降计算深度范围内压缩性不同的天然土层的界面均应取为沉降计算分层面，地下水面上下，土的容重不同，也应取为界面，这是不言而喻的。此外，由于附加应力随深度变化是非线性的，为避免沉降计算产生加大误差，分层厚度不宜过大，一般要求分层厚度不大于基础厚度的0.4倍或4m，遇到同一压缩深度天然土层，其厚度超过此值时，应进一步分层计算；(4)计算各分层土的沉降量Si。假设个土层都是在侧限压缩条件下；(5)计算基础平均沉降。5.3未作处理的软土地基的沉降量计算5.3.1地基土分层根据地基情况，地基以下2m厚的亚粘土设为一层，软土层6.6m，可分为分别为2.2m厚的三层，粘土层6.4m，可分为3.2m和3.2m。如图5-1所示。2m亚粘土ω=45.6%、c=6kPa、φ=8°、γ=16.6g/cm3ω=51.2%、c=8kPaφ=6°、γ=15.6g/cm3各2.2mω=49.7%、c=5kPaφ=10°、γ=16.8g/cm3ω=36.3%、c=20kPa各3mφ=35°、γ=17.1g/cm36.6m6.4m12.0m软土粘土砂粘土图5-1地基土分层5.3.2路堤基底附加应力计算基底附加应力是指引起地基沉降的压力。包括两部分：活载产生的基底应力和路堤本身自重产生的基底应力。即（5-3）5.3.3未处理的沉降计算中轴线上地基中各点附加应力随深度Z的计算 ，中轴线上地基中各点（从地面算起）应力的计算见表5-2。表5-1中轴线上地基各点应力表Z(m)a/zI(kPa)(kPa)0/0.52=1.0125.8202.04.50.4982=0.996125.3233.24.02.250.4882=0.976122.844.46.01.580.4692=0.938118.055.68.01.1250.4402=0.880110.7266.810.00.90.4172=0.834104.9379.6812.00.750.3852=0.77096.8893.2814.00.640.3602=0.72090.59106.8815.00.60.3512=0.70288.33113.6817.00.530.3302=0.66083.04127.8819.00.470.3052=0.61076.75142.0821.00.430.2902=0.58072.98156.2823.00.390.2822=0.56470.96170.48 25.00.360.2552=0.51064.17184.6827.00.330.2362=0.47259.39198.88应力系数I值查参考文献[5]中梯形长条荷载下的地基中垂直应力曲线图，应力曲线见图5-2，应力单位为kPa。 亚粘土2m软土6.6m粘土6.4m砂粘土12.0m2m8.6m15m27m033.270.16113.68198.88125.82125.32104.9388.3359.39图5-2应力应变图垂直沉降见表5-2。 表5-2垂直沉降表计算分层深度z(m)分层厚度H0（cm）土层自重(kPa)平均自重（kPa）附加应力（kPa）平均附加应力（kPa）（kPa）孔隙比孔隙比102016.6125.82125.5142.11.141.330.1916.3233.2125.322238.8124.0162.81.131.270.1412.9444.4122.83250.0120.4170.41.121.250.1311.87655.6118.04261.2114.3175.51.101.230.1311.7866.8110.75273.2107.8181.01.091.210.1210.841079.68104.96286.4100.9187.31.081.190.119.921293.2896.887210093.7193.81.081.170.098.9014106.8890.5981110.289.4199.71.081.160.083.8815113.6888.3392120.785.6206.40.410.430.022.3717127.8883.04102134.979.8214.80.410.430.0141.9619142.0876.75112149.174.8224.00.410.420.0081.1221156.2872.98122163.371.9235.30.410.420.0060.8423170.4870.96132177.567.5245.10.410.420.0060.8425184.6864.17.142191.761.7253.50.4150.420.0060.8427198.8859.39150.6201.059.2260.20.410.420.0060.8427.6203.1459.14∑95.12 从表5-2数据可以看出，未经加固处理的软土地基有很大的压缩性，如直接在其上修筑建筑物，会造成建筑物在施工期间和施工结束后产生很大的沉降，因此，在软土地基上修建路堤必须提前对软土地基进行加固处理。由表5-2得未处理过的地基垂直沉降量Sc=94.28侧向变形引起的沉降量Sd是指在条状荷载下，弹性变形阶段引侧向变形而产生的沉降量。变形沉降公式见参考文献[13]，为下式：(5-4)式中，F——沉降系数；q——地基顶面中心线处垂直附加应力；E——地基各层土弹性模量的加权平均值；B——换算荷载的宽度。侧向变形引起的沉降量计算根据已知资料kPa，，kPa，，。(Z取15m，是由于15m以下的砂粘土侧向变形引起沉降量小，故忽略不计)查表得，代入公式(5-4)得：cm。则未处理地基的总沉降量为：cm5.3.4活载计算路堤活载应力计算时，以无限长条形三角棱体代替路堤，三角棱体顶点作用有连续集中荷载P0，见图5-3。每延米长的路堤上，列车及轨道重量之和为P，则有式子(5-5)式中，P――列车与轨道荷载209.6kN/m；b――路基顶面宽度一半(m)；m――路基边坡坡率；γ――路堤填筑容重(kN/m3)。填土容重γ取19kN/m3，换算土柱高3.4m，宽2.8m。路基面宽13.8m ，底长为m。路堤高度H=6.0m，边坡率m=1.5，根据公式(5-5)带入数据得：kN<0。根据规范规定，当时，取，所以，kN。按照弹性力学的计算公式，集中荷载P0传到地面时，在路堤中心线处的垂直应力分量为：(5-6)路堤本身自重在地面中心线处的应力为：(5-7)式中，，如图5-3所示。则基顶面中心线处的应力计算：图5-3mmkN/m2 5.4CFG复合地基工后沉降计算一般情况下，CFG桩复合地基沉降由三个部分组成，加固区的变形量，下卧层的变形量和褥垫层的变形量，由于本设计中下卧层为中粗砂，其固结沉降很快就能完成，在工后沉降中可忽略不计，数量很小也可忽略不计。加固区土层压缩量的计算：采用复合模量法（）法：将复合地基加固区中桩体和桩间土两部分视为一复合地基，采用复合压缩模量来评价复合土体的压缩性。采用分层总和法计算加固区土层压缩量。将加固区土层分为n层，每层复合土体的复合压缩模量为，加固区土层压缩量表达式为（5-8）式中，──第i层复合土上附加应力增量；──第i层复合土的厚度。复合压缩模量通常采用面积加权平均法计算，即（5-9）式中，──桩体压缩模量，MPa；──桩间土压缩模量，MPa；m──复合地基置换率。对于CFG桩，=100，取2600kPa，MPa根据文献[11]，取亚粘土=4.2MPa，软土=4.6MPa，粘土=6.5Mpa。CFG桩各土层的压缩量如表5-2所示。表5-2CFG桩复合地基沉降计算表计算分层深度(m)土层厚度(cm)平均附加应力(kPa)桩体置换率m桩体压缩模量(MPa)桩间土压缩模量(MPa)复合地基压缩模量(MPa)沉降量(cm)12200123.80.102604.229.780.8324200122.40.102604.630.140.8136200119.10.102604.630.140.7948.6260112.20.102604.630.140.97 510140105.80.102606.531.850.47612200100.30.102606.531.850.6371420093.10.102606.531.850.5881510088.10.102606.531.850.28=5.36由于在施工过程中，土体本身会在自重应力和附加应力的作用下发生固结沉降。假设固结时间为两个月，CFG桩顶面铺设有50cm厚的褥垫层，为双面排水，2H=15m，，=23.9%所以最终沉降量为cm。即工后沉降满足要求。5.5工后沉降产生的原因工后沉降产生的原因很多，主要由于地基中软土层一般总为饱和软土层，位于地下水位以下，而饱和软土层沉降变形总是以渗透固结和次固结沉降为主，并需要相当长的时间才能基本完成，路基填土及车载等在软土层中产生附加应力，这个附加应力首先被软土层中的水承担，如果对软土层没有采取强化排水措施或较长时间的超载预压，软土层中的超孔隙水压力消散时间就很长，有效应力增长缓慢，沉降变形就会长时间持续进行。路基下部深处的地基土在施工期间没有完全完成固结沉降，在铺轨工程开始后以及运营过程中由于列车动荷载和轨道及路基上部结构荷载的共同作用下，使下部深处地基土继续固结沉降产生新的压缩变形，从而使其上的路基继续沉降。5.6减少工后沉降的可采取的施工措施5.6.1超载预压预压荷载分超载、等载与欠载三种类型。超载预压是减少工后沉降的有效方法，这种处理方法是在施工期间在地基上方施加一个比永久荷载大的暂时荷载，使 地基在一定时间内产生比永久荷载条件下大的沉降，这样就增加了施工期间的地基沉降量，从而减少了工后沉降。对于天然地基及砂井处理地基，应尽可能采用超载或等载预压形式。5.6.2路堤填料处理路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土，不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50，塑性指数大于26的土一般不宜作为路基填土。5.6.3增加排水路径工程实践证明，在施工过程中，增加路基下软土的排水路径，增加其固结度，同样可有效增加地基施工期间的固结度，增加施工期间的沉降，从而减少工后沉降。在具体施工中，增加排水路径的具体做法主要有：尽量增大砂井或袋装砂井的长度，同时适当减小间距，使路基下部土层在施工期间充分排水；在其它排水措施的基础上设置塑料排水板，加速地基土孔隙水排出，以及在地基顶面设置砂垫层等。5.6.4加强基础的刚度和强度目前，在软基处理中，常用这种方法形成复合地基，既能提高地基的承载力，又能大大降低工后沉降。常用的方法有：粉体喷射搅拌桩、高压旋喷桩、CFG桩、混凝土灌注桩等。5.6.5其它注意事项（1）严格控制填土含水量，施工时要高于最佳含水量1%～2%。（2）加强路基边部压实（3）注意不良地质段的施工（4）注意挖方段、填挖交界处施工 第6章基床表层加固和路堤边坡防护6.1基床表层加固6.1.1基床表层作用基床表层是铁路路基的重要组成部分，是轨道的直接基础，其作用大致有如下几点：(1)增加线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一定的刚度，使列车通过时的弹性变形控制在一定范围之内。(2)将作用到基床底层顶面上的动应力扩散，使其不超出基床底层填料的临界动应力。(3)防止道砟压入基床及基床土进入道砟层。(4)防止雨水浸入基床使基床土软化，发生翻浆冒泥等基床病害，并保证基床肩部表面不被雨水冲刷。(5)防冻等。6.1.2基床表层加固措施路基基床加固应依据土质及压实度、降水量、地下水类型及其埋藏深度、加固材料来源等，经比较选择合理的加固措施。(1)加固基床表层必须保证组成材料质量，使混合料有良好的级配，并控制好细粒土的含水量及塑性指标，施工中将混合料搅拌均匀，在最佳含水量下压实，达到要求的压实度。就能形成较高的抗压抗剪强度。(2)选择合理的压实机械和合适的压实遍数，提高基床表层的压实度，达到规范的要求，满足地基系数K30和孔隙率的要求。(3)当地降雨量大时，加强排水是施工中的关键技术。水浸入基床土中，就会导致碎石压入底层，严重时会发生翻浆冒泥等基床病害，因此，必须增设地面和地下排水设施，拦截、引排或降低，疏干基床范围内的水分。(4)在基床表层设置土工合成材料。当降水量大，同时基床土为亲水性强的填料时，可在路基面铺设不透水的土工膜或复合土工膜；当水源为地下水时，可在路基面铺设透水的无纺土工织物；当基床土为软弱土层时，可在基床表层铺设土工格室。综上所述，基床表层加固措施有四条：合理选材、控制碾压、加强排水最大干密度。6.2边坡防护 6.2.1路基坡面防护坡面防护主要就是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减小湿度及温度变化的影响，防止或延缓软弱岩土表面的风化、剥落等演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性。坡面防护设施本身不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体固牢。此外坡面防护排水设施相配合，以便雨水能尽快排出路基范围。图6-1种草示意图30种植土10020~3050~100(1)植物防护坡面种草如图6-1所示，适用于边坡坡度缓于1：1.25的土质。草籽可播撒或沟播、点播并应注意选用适宜生长的草中。当土质较差时，可补充适宜草子生长的种植土和化肥。铺草皮防护适用条件与坡面种草相同，其成活速度更快，抵抗水流冲蚀能力也更强一些。但要求有适宜的成活草皮。铺设方法可满铺，也可与方格骨架护坡结合使用。种植灌木树种选择容易成活、根系发达的灌木，种植灌木亦可与种草同时配合进行。(2)坡面补强及加固对易风化的岩质路基而言，可采用坡面补强及加固措施。补强及加固措施包括抹面、喷混凝土、和灌浆。抹面适用于易风化的黏土岩类边坡，抹面材料采用有一定强度、良好防水性的三合土或其他材料。喷混凝土护面适用于边坡稳定，地下水不发育，坡度较陡且干燥的边坡。(3)砌石护坡砌石防护适用于坡度缓于1:1的各类土质及岩质边坡。当坡面受地表水冲刷产生沟沟，表层滑塌或剥落时，均可用砌石防护。砌石防护包括浆砌片石和干砌片石。干砌片石厚≥25碎石和砂砾厚≥10干砌片石≥50≥50图6-2干砌片石护坡图浆砌片石适用于不陡于1:1的易风化岩石边坡和土质边坡，厚度一般为30～40cm，用水泥砂浆砌筑，浆砌片石护坡可以作为边坡的补强措施。对高边坡可分级设置平台，宽度大于1.0m高度小于20m ，沿线路方向设置伸缩缝并在护坡下部设置泄水孔。施工时在边坡土体沉实后进行施工，防止因土体下沉而开裂。本设计中采用浆砌片石拱形骨架护坡干砌片石护坡适用于不陡于1:1.25的土质边坡，且有少量的地下水渗出的情况。路堤坡面防护设计图见附录B03。若土体为粉质粘土、松散砂土时应设不小于10cm厚的碎石或砂砾垫层。第7章路堤施工方案7.1路堤施工路基工程设计范围广，影响因素多，灵活性也较大，尤其是岩土内部的具体变化，设计阶段难以尽善，有待在施工过程中进一步完善。路堤施工工艺是一种以工序管理为中心，以工序质量保工程质量，以工作质量保工序质量的全面质量管理方法。按照系统分析原理，整个路基土石方填筑应划分为三阶段、四区段、八流程。三阶段：施工准备阶段、施工阶段、整修验收阶段。四区段：填筑区、平整区、碾压区、检验区。八流程：施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、洒水晾晒、碾压夯实、检验签证、路基整修。7.2路堤填料改良方法改良方法有填料改良、物理改良、化学改良，其中填料改良应用广泛。7.3路堤的填料由于铁路客运专线路堤填料的标准比一般铁路要求要高，使用的填料应该是最好的，这样既可以减少工后沉降，又可以有较高的安全储备以保证路堤的稳定，并保证不产生病害。因此基床表层填料采用级配碎石，其规格应符合下列要求：（1）粒径大于1.7mm的集料的洛杉矶磨损率不大于30%。（2）粒径大于1.7mm的集料的硫酸钠溶液浸泡损失率不大于6%。（3）粒径小于0.5mm的细集料的液限不大于25%，其塑性指数小于6。（4）不得含有黏土及其它杂质。级配碎石的粒径级配应符合表7-1中规定表7-1基床表层级配碎石粒径级配范围表孔筛孔边长（mm）0.10.1.77.122.431.545过筛质量百分率（%）0~117~3213~4641~7567~9182~100100 基床表层填料材质、级配必须经室内试验及现场填筑压实工艺试验，保证其孔隙率、地基系数、变形模量及动态变形模量符合设计要求并确定填筑工艺参数，方可正式填筑。7.4施工方法及工艺7.4.1施工方法(1)施工前应做好级配碎石备料工作，拌合场内不同粒径的碎石集料应分别堆放。(2)基床表层级配碎石必须采用厂拌法施工。拌和设备应计量准确，混合料必须进行材质及级配试验，材质及级配均要符合设计和规范的要求。正式拌合前，调试厂拌设备。(3)基床表层填筑前应检查基床底层几何尺寸，核对压实标准，不符合标准的基床底层应进行修整，达到基床底层验收标准。(4)在大面积填筑前，应根据初选的摊铺、碾压机械及试生产出的填料，进行现场填筑压实工艺试验，确定填料级配、施工含水率、混合料颗粒密度、松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案、施工组织等工艺参数。试验段长度宜大于100m。(5)床表层的填筑宜按验收基床底层、搅拌运输、摊铺碾压、检测修整“四区段”和拌合、运输、摊铺、碾压、检测试验、修整养护“六流程”的施工工艺组织施工。摊铺碾压区段的长度应根据使用机械的能力、数量确定。区段的长度一般宜在100m以上。各区段或流程只能进行该区段和流程的作业，严禁几种作业交叉进行。(6)基床表层的填筑按试验段总结的施工工艺流程组织施工，同时在施工中，根据实际情况不断完善施工工艺和质量控制措施，确保路基压实质量。7.4.2施工工艺(1)填筑前对所需的材料作全面的检查，并提前作好储料的一切准备工作，并有足够的储料场和储料设备，保证基床表层的正常铺筑。(2)验收基床底层：基床表层填筑前应检查基床底层几何尺寸，核对压实标准，不符合标准的基床底层应进行修整，达到基床底层验收标准。(3)测量放样：在施工现场附近引临时水准点，报监理审批，严格控制标高；按10m一桩，放中线和边线，设置钢丝绳基准线。 (4)拌和：级配碎石混合料用级配碎石拌和设备在拌和厂集中进行拌和，混合料需拌和均匀，采用不同粒径的碎石和石屑，按预定配合比在拌和设备内拌制级配碎石混合料。在正式拌制级配碎石混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，使混合料的颗粒组成、级配和含水量都能达到规定的要求，并通过试验段的试拌、试铺总结的各种施工参数进一步合理的调整和确定拌和需要各种级配的碎石数量，以使基床表层的级配碎石填层具有更好的强度和刚度。(5)运输：装料时，车要有规律的移动，使混合料在装车时不致产生离析。采用大对吨位自卸车运输。并保证足够的运输车辆，确保摊铺机能够不间断的连续摊铺。车辆运输过程中用防水蓬布覆盖。运料汽车在摊铺机前10-30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中汽车挂空档，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度。(6)摊铺：摊铺时以日进度需要量和拌和设备的产量为度，合理计算卸料需要量。基床表层下层的级配碎石的摊铺可采用摊铺机或平地机进行，顶层必须用摊铺机摊铺。每层的摊铺厚度应按工艺试验确定的参数严格控制。用平地机摊铺时，必须在路基上采用方格网控制填料量，方格网纵向桩距不宜大于10m，横向应分别在路基两侧及路基中心设方格网桩。用摊铺机摊铺时，应根据摊铺机的摊铺能力及拌和厂的拌和能力配置运输车辆，使摊铺机的摊铺作业能够不间断的连续进行。(7)碾压：采用三轮压路机、重型光轮振动压路机进行碾压，按试验段确定的碾压遍数和程序进行压实，使其达到规定压实度，且表面须平整，各项指标符合设计要求。直线地段，应由两侧路肩开始向基床中心碾压；曲线地段，应由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压遵循先轻后重、先慢后快的原则。各区段交接处应相互重叠压实，纵向搭接压实长度不小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3.0m。(8)检测：每层施工完成后进行自检，合格后报验监理工程师抽检的压实质量，严格按照规范要求的试验方法、试验点数、检验频次，逐层分段、分部进行试验检测。拌和、运输、摊铺、碾压、检测这一系列作业，需要在工艺性试验中确定工艺流程，组织好一个作业段的施工，并制定相关标准，如碾压遍数，做到达到要求的遍数，经一次检验能够合格。各类填料及压实标准应符合规定，凡检验不合格者，不得进行下一道工序施工。7.5基床以下路堤填料的压实标准表7-2高速铁路基床以下路堤填料的压实标准填料压实标准细粒土粗粒土碎石类A，B，C地基系数≥90≥110≥130 组填料及改良土压实系数≥0.90——孔隙率n(%)—＜31＜317.5.1压实度的保证措施路堤填料压实是使土中孔隙体积减少，从而达到提高堤身稳固性和减少堤身沉降的目的。填料的压实，不仅和压实工具压实功能有关，也和各种填料的级配，压实层厚度，压实标准有关。当压实的功能一定时，相应的压实干密度和含水量之间有一定的关系，土中含水量较小，则土颗粒间相对移动使得减小孔隙体积的摩擦阻力较大，因此土体不易被夯压密实。相反，土中含水量过大，则夯压土体的外加荷载不能全部或根本没有转变为土颗粒之间的有效应力，而是大部分或全部为土粒间的水承受了，水又不能及时排出，因此，同样达不到压密土体的目的。能使土体产生最大干密度的含水量称为最佳含水量。压实功能愈大，最大干密度愈大，最佳含水量愈小。因此关键是得出最佳含水量，因为只有在最佳含水量的情况下压实效果最好。这一般可通过填土的标准击实试验求得。压实功能主要指压实机具重量，碾压遍数，作用时间等，根据规律，工程中可增加压实功能，可以提高路基强度和压实度。但是必须指出，当土偏干时此规律有效。当土偏湿时，则无效。这就要求有效控制现场压实功能。最后，控制压实机械也可以提高压实度。在路堤施工过程中，压路机行驶过慢则影响生产率，行驶过快则对土的接触时间短，压实效果较差。尤其对压实度要求高及填筑层较厚时，行驶速度较慢些。碾压开始时宜用慢速，随着土层逐渐密实，速度逐步提高。压实时的单位压力不应超过土的强度极限，否则土体将会遭到破坏。开始时，土体较疏松，强度低，故宜先轻压，随着土体密度的增加，再逐步提高压强。 第8章路基变形监测8.1路基变形监测的意义及目的铁路路基因组成材料颗粒之间存在空隙，在运营荷载的长期作用下，沉降变形是不可避免的。铁路客运专线的路基，为满足在列车高速运行条件下线路的平顺，保障运营舒适和行车安全，必须对路基总沉降量和工后沉降有所掌握并严格控制。路基沉降变形监测的目的，是以实际变形监测数据为基础，采用科学的方法对路基的沉降变形综合分析和评估，验证设计并检验施工质量，全面掌握路基的变形动态，分析和推算路基的最终沉降量和工后沉降。这既是保障客运专线路基工程质量的需要，也是铁路工程科学设计、科学施工的重要体现和基本要求。8.2软土路堤施工监测8.2.1软基路堤施工监测的原则(1)监测点应设在观测数据容易反馈的部位。地基条件差、地形变化大和设计问题多的部位和土质调查点附近均应设置观测点。(2)无论在路堤的纵向还是横向，测点越多，测得的结果越能反映路堤真实情况。从满足监测需要与施工便利性考虑，一般路段沿纵向每隔100～200m设置1个观测断面，桥头路段应设计2～3个观测断面。(3)沿河、临河等凌空面大且稳定性差的路段，必要时应进行地基土体内部水平位移的观测。对于成层软土路基需进行土体内部竖向和水平向位移观测。(4)测点的设置不仅要根据设计的要求，同时还应针对施工中掌握的地质、地形等情况增设。(5)在施工期间位移观测应每填筑一层土观测一次；如果两次填筑时间间隔较长，每3d至少观测1次。路路堤填筑完成后，堆载预压期间观测应视地基稳定情况而定，一般每半月或每月观测1次。对于孔隙压力的观测，每填筑一次，应每隔1h观测1次，连续观测2～3次。(6)当路堤稳定出现异常情况而可能失稳时，应立即停止加载工采取果断措施，待路堤恢复稳定后，方可继续填筑。8.2.2软基路堤施工监测应注意的问题为了检验软土地基处理的效果，通常在同一地点分别在处理前后进行测试，以进行对比，并注意下列问题： (1)前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一标准进行。(2)由于各种测试方法都有一定的适用范围，因此必须根据测试目的和现场条件，选择最有效的方法。(3)无论何种方法，都有一定的局限性，故应尽可能采用多种方法，进行综合评价。(4)测试位置应尽量选择有代表性的部位，测试数据按有关规定要求进行。8.2.3软基路堤施工监测测量仪具量测仪具的功能和质量极为重要，往往是测试成果优劣的决定性因素。测量仪具按测试原理分为电测式和非电测式两大类。(1)非电测式非电测式量测仪具包括机械式和液压式。它的特点是性能可靠，使用简便，对环境适用性强；缺点是一般灵敏度较低，不便于遥测和测试记录的自动化，机械式量仪具还不能进行结构内部和岩土内部应力、变形的量测。常用的机械式量测仪具百分表有：百分表、千分表、挠度计、测力计、水准式倾角计、手持式应变计等。液压式量测仪具利用液体的不可压缩性和流动性来传递压力和变形，常用的有液压式压力盒等。(2)电测式电测式量测仪具的特点是：元件轻、量程大、灵敏度高，便于量测结构内部岩土内部的应力应变，便于遥测和测试记录自动化，但有些电测式量测仪对环境的适用差，长期稳定性不好。电测式量测仪具一般由传感器、放大器、记录器组成，其种类较多。按原理，常用的有：电阻应变式、差动电阻式、差动变压器式、振弦式等。利用这些原理做成的量测仪具有：电测百分表、电测位移式、电测应力计、电测应变计、电测钢筋计、钢弦式土压力盒、埋入式应变计等。随着电力、激光、微电脑等新技术的应用，电测技术正迅速向多功能，微型人化，高灵敏度、高稳定性以及控制、数据采集和处理的高度自动化方向发展。8.3软土路堤施工变形监测技术对于软土地基上修筑的路堤，为了掌握其工后沉降和横向变形的发展规律，需要进行长期的变形监测。变形监测主要包括地表位移和土体内部位移，位移方向包括竖向位移和水平向位移。水平向位移又包括垂直路堤中心线的横向水平位移和平行路堤中心线的水平位移。 沉降及水平位移观测，通常可在地基上安设固定标点，用精密水准仪、经纬仪等仪器，按精密测量方法即可求得。地基及路堤内部沉降通常采用电磁式、深层沉降板。测点沉降时，埋入不同土层深度中的标点发生沉降，计算其与初始位置的差值，即可求出测点某一深度的沉降增量。深层土层的沉降，也可用刚性标杆引出地表，用地表测量方法测量。土层内部水平位移，一般用测斜仪来测量。沉降与水平位移观测应配合进行，沉降已基本稳定或已基本掌握其变化规律后，可根据工程重要性适当减少或停止观测。8.3.1地表沉降观测地表沉降观测对控制和保证软基路堤、高路堤等工程质量，确保工程工后沉降量满足要求非常重要。通过系统连续、正确完整的观测及分析，掌握、控制工程地基沉降量，预测沉降趋势，可验证和指导工程设计及施工。(1)所用仪器和设备地表型沉降计，沉降板，DS1型水准仪，配用水准尺。(2)布点方案水准点应设在垂直于线路中心线50m以外，土质坚硬，便于长期保存和使用的地点，并埋设混凝土水准标石。本设计中将水准点设在垂直于线路中心线100m处，每200m布设一个。监测断面也是每200m布设一个，沉降观测点设在横断面的中点。(3)沉降板的制造及埋设沉降板由200mm长，直径为25.4mm的钢管和600mm×600mm×9mm的沉降板组成。施工人员按设计的桩号断面将沉降板埋入铺好的砂垫层下。实际操作时，当第一层土压实后，在压实面上挖土坑（深度为20～30cm），铺上5cm左右的砂垫层，层面要水平，将沉降板放在砂垫层上，管底应低于压实面5～8cm，随即测量管顶至底板的高差，填土夯实至管顶，并测量管顶标高（初读数），当第二层土施工完毕后，在管顶位置接上第二节钢管。(4)沉降观测的精度指标及频率通常沉降观测的精度指标与沉降量有关。沉降量越小，观测精度越高，在铁路施工中，沉降量的变化与路堤填筑、预压、铺轨及建完后运行等四个阶段有关。沉降观测的频率取决于沉降量的大小，加载方法和观测目的等。边桩及沉降在施工期间每天观测1次。在沉降量突变的情况下，每天观测2～3次。当两次填筑间隔时间较长时，每2d观测一次，路堤经过分层填筑达到预压高程后，以预压期的前2～3个月内，每5d观测一次；三个月后10d观测一次；半年后一个月观测一次，一直观测到预压期末。预压期后每三个月观测一次直至移交，当沉降速率变化大时，增加观测次数。8.3.2土体内部沉降观测(1)所用仪器和设备：电磁式分层沉降仪，沉降管。 目前沉降观测使用最多的是电磁式分层沉降仪。它的基本原理是在钻孔的不同深度埋设铁环，当探头经过铁环时，磁场能量变化发出声音，由此确定铁环的位置。(2)电磁式分层沉降仪主要技术性能指标。测量深度：50m或100m；灵敏度：±1mm；标尺误差：±1mm/10m。密封性能：＞1MPa。(3)沉降管的埋设步骤①在测点钻孔。钻孔直径设为120mm；②下沉降管，注意与接头密封；③下沉降环，在土体中每间隔2.0m放置一个沉降环，从下往上，用送环器沿管壁下放，到规定深度后放开叉簧片，使其固定于土体中；④每埋一个沉降环，及时进行回填，直至上一个沉降环位置；⑤整个钻孔沉降环埋设结束后，进行第一次测量，记录环的初始位置，并及时测量孔口高程；⑥作好埋设记录，内容包括：包括工程名称、观测孔编号、孔深、孔口坐标、高程、沉降环数量、初始位置、主要埋设人员、日期等。(4)沉降环测试要点是：①每次必须测量孔口标高；②对每一沉降环均应重复测量；③应由同一人、同一仪器测量同一只孔。8.3.3土体水平位移观测(1)所用仪器和设备：测斜仪，测斜管。目前测量土体内部发生水平向位移及其方向大多使用测斜仪。其工作原理是测量测斜管轴线与铅垂线之间的夹角变化，从而计算土体在不同高程的水平位移。(2)测斜仪的结构及技术指标测斜仪的精度主要由探头的精度控制，其主要技术指标是：量程、灵敏度、稳定性及抗渗性能。(3)测斜管埋设步骤①钻孔：要求定位准确；倾斜度小于1°；钻孔直径与测斜管匹配。②检查测斜管：对于外观质量较差、受力后弯曲变形、老化、受损的不合格管子，应予报废。③下管准备：下管前计算好长度，节数。④下管：用经纬仪确定导向槽的方向，逐节连接下管。⑤孔壁回填：当测斜孔较浅(一般小于20m），且埋管与观测时间间隔较长(大于两个月)时，可采用回填或自然坦塌落消除孔壁空隙。当测斜孔较深，或埋管与观测时间间隔较短时，此时应采用孔壁注浆的方法。 ⑥孔口设置：测量测斜管顶端坐标及高程，安装保护盖，测斜管四周砌设混凝土墩，并做好标志。(4)观测将测头导轮卡置在测斜管的导槽内。轻轻将测头放入测斜导管中，放松电缆使测头滑至孔底，记下深度标志。测头在孔底停留6min，以便在孔内温度下稳定。将测头拉起至最近深度标志作为测读起点，每0.5m测读一个数，利用电缆标志测读至导管顶端为止。将测头调转180°重新放入测斜导管中，将测头滑至孔底，重复上述步骤。第9章总结与展望9.1总结本文根据设计资料，结合要求，通过查阅有关参考资料，对软土路基铁路客运专线路堤进行设计与施工，主要设计了：(1)软土路堤横断面设计，包括线间距、路肩宽度、路基面宽度、边坡坡率等的设计；(2)软土地基加固方案设计，采用了袋装砂井、CFG桩两种方案进行了软基加固处理，并进行了技术比较，通过方案的对比，最终选择CFG桩加固软基这一方案；(3)对CFG桩复合地基进行了工后沉降计算，计算结果表明未作处理软土路基总沉降量很大，经过地基加固后沉降量大大减小，设计的CFG桩复合地基工后沉降达到了客运专线工后沉降要求；(4)对CFG桩加固的路堤进行了稳定性检算；(5)提出了基床表层的加固方案和坡面防护方案；(6)提出了路堤施工方案，包括路堤填料的改良方案，路基基床表层的填筑工艺和保证压实度的措施；(7)提出了路基变形监测方案，包括所用仪器、布点方案、测试频次等。9.2展望作为软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工的研究，软土地基的加固处理是这领域研究的核心内容。由于各方面的原因，尚且不能对地基处理方法做全面额的检算。此次设计让我认识到现今的软土地基处理方法还远不能达到预想要求，还存在一些不足之处，但相信随着科技的发展，一定会有更好更科学的处理方法出现。 参考文献[1]杨广庆．路基工程[M]．北京：中国铁道出版社，2003.[2]陈仲颐，周景星，王洪瑾．土力学[M]．北京：清华大学出版社，1994.[3]池淑兰，孔书祥．路基工程(第二版)[M]．北京：中国铁道出版社，2007.[4]刘玉卓．公路工程软基处理[M]．北京：人民交通出版社，2002.[5]李向国．高速铁路技术[M]．北京：中国铁道出版社，2008.[6]王晓谋，袁怀宇．高等级公路软土地基路堤设计与施工技术[M]．北京：人民交通出版社，2001.[7]李峻利，姚代禄．路基设计原理与计算[M]．北京：人民交通出版社，2001.[8]江正荣．建筑地基与基础施工手册(第二版)[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005.[9]武广铁路客运专线建设技术汇编(第一缉)[M]．成都：西南交通大学出版社．2007．[10]龚晓南．复合地基设计和施工指南[M]．北京：人民交通出版社，2003.[11]阎明礼，张东刚．CFG桩复合地基技术及工程实践[M]．北京：中国水利水电出版社．2001.[12]范云．地基加固技术[M]．石家庄：石家庄铁道学院，1999.[13]杨广庆，刘延吉，杨生伟．铁路客运专线路基施工技术[M]．北京：中国铁道出版社，2006.[14]徐日庆，王景春．土工合成材料应用技术[M]．北京：化学工业出版社，2005.[15]叶书麟，叶观宝．地基处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004.[16]中铁一局科技开发部．科技通讯(秦沈客运专线施工技术)[J]．陕西：中铁一局科技开发部，2001.[17]中华人民共和国铁道部．客运专线铁路路基工程施工技术指南(TB10035—2005)[S]．北京：中国铁道出版社，2005.[18]中华人民共和国铁道部．客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准(TB10035—2005)[S]．北京：中国铁道出版社，2005.[19]中华人民共和国铁道部．京沪高速铁路设计暂行规定(TB10035—2005)[S]．北京：中国铁道出版社，2005.[20]中华人民共和国铁道部．铁路特殊路基设计规范(TB10035—2006)[S]．2006.[21]中华人民共和国铁道部．铁路路基设计规范(TB10001—2005)[S]．2005. 致谢毕业设计即将结束，我的四年大学生活也即将走到尾声，通过此次的毕业设计，让我对专业知识有了进一步巩固和掌握，对将要面临的工作方向有了深入的了解。感谢我的指导老师xx讲师对我的指导和关怀。在xx老师的认真和耐心的指导下，我们共同解决了许多设计中碰到的难题，少走了不少弯路，并在一次次辅导中使我的专业素质得到很好的培养和锻炼。同时，在这次设计中，通过同学们的商量与讨论，使我的毕业设计进度更快，质量更好。让我深刻感到了老师、同学们之间相互帮助的重要性感谢这段时间里所有给予过我帮助和支持的人。 附录附录A外文翻译(英文)StudyonsettlementofsuperhighwayroadbedAbstract:inordertoanalyzethesettlementruleofspeedwayroadbed,thetestsectionofQing-YingspeedwayinHebeiprovinceisselectedtomonitorthesettlementruleofroadbed.Thesettlingtubecombinedwithtestpileattheroadshoulderisacceptedtomonitorthesettlementruleandtheteatdataisget.Accordingtothetestresults,thispaperanalyzesthesettlementofthetestsectioninHebeiprovinceofQing-Yinspeedway.Thispaperalsomakestwo-dimensionmodeltoanalyzeandforecasttherulebyADINA-afiniteelementsoftwareandconcludedsomedistortionruleoftheroadbed.Bycontrastingandanalyzingthemeasuredvalueandthecalculatedvalue,theconclusionisdrawn.theresultisthatthemostsettlementcompcompletedinconstructionperiodandthesettlementaftercompletedissmallerandthesettlingratebecomessmaller,too.Thatistosaytheincreasesettlingvaluebecomessmallerwiththesettlementincrease.Sothesettlementaftercompletedincreaseliesontheconsolidation.Butthemostsettlementcompletedatconstructing,sothesettlingvaluemostliesontheheightofembankment.Thesettlementvalueincreaseswiththeheightofembankmentincreases.Soweshouldcontroltheheightofembankmenttocontrolthesettlementofspeedwayroadbed.Keywords:settlement;finiteelement;settlemonitor1.IntroductionThesettlementanddistortionstudyonspeedwayroadbedemphasizeparticularlyontheintensiondestroyandcontrolthesettlementanddistortionindex.Beforetheintensiondestroyofroadbedoccurred,thesettlementanddistortionimpermissibleofroadbedwilloccuratthespeedwaywhichtaketheintensionasthefirstdesignindex.Thismakestheroadbedcrackorsink.Theoversizeorunevendistortionwillreflecttothepavementandthiswillmakethepavementsettleandcrackwhichhasastrongimpactonthetransportationproperty.LongitudinalcrackswhichisafewkmevenovertenkmoccurattheJing-QinspeedwayHebeisectionwhichcompletedat1999.ThesimilarquestionsalsooccurattheCang-Huangspeedwaywhichcompletedat2000.Thesequestionsimpacttheusingstrongly.Allofquestionsshowthattakingtheintensionasthefirstdesignindexisunreasonableandshouldtakethesettlementanddistortioncontrolasthefirstdesignindex. Thestudyfocusonthesoftsoilbedandsockbedfortakingintensionasthefirstdesignindexofspeedwayandhaveadisregardofnormalroadbed.ThispaperstudiesthesettlementofnormalroadbedatQing-Yinspeedwaytestsection.ThesectioninHebeiprovinceofQing-Yinspeedwayisthecomponentof“fiveportraitandsevenlandscapeorientation”nationalmaintrunkline,is183.551kmlong.ThissectionlocatesatthesouthwestofHuabeiplainandattheforeproluvialfanofTaihangMountain.Thegroundelevationisbetween25mand44m.thissectionis450mlongandtheengineeringgeologyisclayeysoil,stiffplasticityandbearingcapacityupto120-200kPaandthesidewallfrictionresistanceupto15-35kPa.ThefillingcompactnessdemandseestheTable1.Inordertoachievethecompactness,thelooselayingdepthshouldlessthan30cmandfillingshouldplacementandramminginlayers.1.SettlemonitorSelectingthe6.0mhightestsectionatQing-Yinspeedway,andplacethesettlementgaugingattheembankbottomtostudythesettlementruleduringconstructionandaftercompleted.Thesettlementgaugingincludesthedigitaldisplayslidingtypesettlementgauging,settlingtube,highresponseprobeandthecablewhichjointtothegauging.Inordertostudythesettlementruleofnormalroadbed,placingthesettlingtubeatthetestsectiontocontrolthesettlementaftercompletedandplacingthetestpileattheroadshoulderwhentheembankmentcompleted(seetheFig.1). Thesettlingtubecanmeasurethesettlingvalueofgrosssection.Thepurpose-madePVCtubeisplacedintotheembankanddrawthehighresponseprobeattachedservoaccelerationsensorformtheoneendtotheotherendofthetube.Thesensorisatvengeancedirectionandtheprojectionatsensinghorizontalaxisbytheaccelerationofgravity,whichcanmeasuretheangleoftheprobelength.Thetwoendheightdifferenceofprobeaccumulatedtothesettlementattheeverypointofthesubgradecross-section.Theadvantageofthesettlinggaugingis①highprecision.Thetestveritythereadingerrorshouldthan0.1mmeverytimesandtheaccumulatederrorwhichtesting50mlengthshouldlessthan5mm;②operationfacility.Thewholetestingsystem(probe,cableanddrawingwire,recordingapparatus)canbecarriedbyonepeopleandmoveveryconvenience.Sothetestingsystemcanoperateonlyonepeople;③thesettlementcurveofsubgradecross-sectioncanbetestbythisgaugingsystem.Thevalueobservationlongto363daysatthistestingsectionbeforetheembankmentcompleted,thefore63dayisthefillingconstructionstage.Thesettlementaftercompleteddoesn’tacquire.ThispaperaccordingtotheFEMforecasttocalculatethesettlementaftercompleted.1.FEMsimulationandcalculationThispapertakestheMohr-coulombtosimulateandcalculatethesettlementanddistortionoftheroadbed.Fortheaxialsymmetryofembankandground,themodelissetuptakingonesecond.Theembankmentandgroundmaterialisappointedastheelastic-perfectlyplasticmaterialwhichaccordswithMohr-coulombyieldcriterionandappointgroundastheporousmedium.3.1Constitutiverelation Theelastoplasticityconstitutiverelationofsoilmassisdescribedasaugmenterform.TheaugmentermethodistodividethewholeloadtosomelittleaugmenterandthecalculationiscarriedwithFEMbystep.Tocalculateeachaugmenter,assumingthematerialpropertiesdoesn’tchangeandgettheaugmenterofstrain,stressanddisplacement.Thematerialpropertiesandstiffnessmatrixchangehasreflectedthenonlinearrelativebetweenstressandstrain.Thismethodactuallyisusingtheaugmentationlinetoapproachcurveline.Theelementstressstatedifferentundertheloadincrement｛ΔRσ｝action.Whentheelementfallintotheelasticrange,thestiffnessmatrixshouldadopttheincrement［D］;whentheelementcomestoplasticyield,thestiffnessmatrixmusttousetheplasticelasticitymatrix［Dep］.Usingtheincrementalmethodastheelastoplasticitycalculatestep:⑴assumethematerialastheelasticmaterialandusetheelasticitymatrix［D］toform［K］,whichisusedtogetthedisplaceandtocalculatetheelasticstressincrement.Thefinalstress｛σ*｝=｛σ｝B+｛Δσ*｝.⑵usingtheyieldruletojudgethestressvariationsiswhat,whichisthekeytoadopt［D］or［Dep］.⑶whenelastoplasticityfiniteelementcalculationisdoing,themidincrementisadoptedtocalculate［D］or［Dep］.3.2ModeldimensionandkeyparameterThehalfgroundis69mextensionfromtheroadcenterline.Theembankmentis6mhighandtheuppersurfacewidthis14mandthebottomwidthis23m.Thetwodimensionelastoplaticitymodelis30cmeverylayer.ThematerialparametersusedinFEMcalculateandanalyzingaregotfromthelaboratorytest,whichincludesthecompressiontest,sheartestandpermeabilitytest.ThemainparameterislistintheTable2.3.3ConstructstepbystepsimulationTheloadistheself-weightofembank.Atnormalstressdeformationcalculating,assumetheembankfilltothetoponlyonceandtheloadisappliedonlyonce,too.Soeverypartoftheloadisholdbythestructure.Actuallyduringloadapplyingstepbystep,acertainheightreached,whichthefilledembankmentunderisusedtobeartheloadandtheupperunfilledsoildoesn’ttakeeffectandtheuppersoildoesn’taffecttheundersoil.TheconstructrealizebyelementdeathandbirthinADINAandaccordingtotheactualfillingcoursetoactivetheaccordinglylayerattheaccordinglytimeandmeshthefilledsoilbodyonly. 4.Contrastsettlingprocesson-spottothecalculatedsettlingprocessThesettlementdatecanbedrawnbysurveyingtheplacedsettlingtubeatthesection.ThesettlementcanbesimulatedandcalculatedbyFEManddrawthesettlementatthe0m,4.5m,9m,16mand23mdayshouldbedrawintheFig.2.FromtheFig.2thesettlingcurveonthespotandthecalculatedcurvecanmeetverywellattendency,butthecalculatedvalueislessthanthevaluemeasuredonspot.Themaincausefordifferencegeneratingisthatthemodelissetupbythenormalfoundation,buttheconsolidaterateofnormalfoundationisdifferenttotheactualfoundation.Inordertoforecastthesecularsettlementofroadbed,thispaperforecastthesettlementatthe1563thdaywithFEM.FromtheFig.3thesettlingtakelessengraduallyandgettostabilizationwiththetimeincreasingandthesettlingvalueaftercompletedislessthanthevalueatconstruct.Takethemidroadbedasexample,thesettlingvaluereachto0.0938mfrom0.063matcompletion.Fromthis,wecanfindthatthesettlementhappenonlyduringconstructandthesettlingvalueaftercompletedisverylittle.Wealsofindthatthetendenceofthepointsatundersurfaceisaccordanceandthesettlingvaluedependsonthefillingheight-theloadquantity.Thefillingdepthisequalatthemidroadbedandthe16mfromthetubeend,thatistosaytheloadsequal,sothesettlingvalueisalmostequal.Attheroadshoulder(9mfromthetubeend),thoughthefillingdepthisequaltothemidroad,therightsidefillsoilisdecreasegradually,thatistotheloadisdecreasegradually,sothesettlingvalueislessthanthemidroad.InFig.4,thecalculatedsettlementofpointatthe1563thdayisdrawn.FromFig.3andFig.4,wecanfindthesettlingtendenceofpointatthefoundationsurface,whichmeetwiththeactualcurve. TheconvenientposttreatmentofADINAofferskindsofcloudchart.Fig.5isthesettlementcloudchartatelevationdirectionatthe1563thday.FromFig.3,wecanfindthepositivesettlementatelevationdirectionis0.6cm,whichhappenatalmost4mfromslopetoeandthenegativesettlementatelevationdirectionis10.6cm,whichhappenatalmostonethirdofembankment.5.ConclusionAccordingtothetestresults,thispaperanalyzesthesettlementofthesectioninHebeiprovinceofQing-yinspeedway.ThispaperalsoanalysisandtheforecastthesettlementbyADINA-afiniteelementsoftwareandconcludedsomedistortionruleofthenormalground.Themostsettlementcompletedinconstructionperiodandthesettlementaftercompletedissmaller.Thesettlingvolumeliesontheheightofembankment.Atthesametime,theactualsettlementisalittlemorethancalculatedatthesametimeandthesettlingtendenceismet.Thefirstcausationwhichbringsdifferenceistherateofconsolidation.Reference（1）YinGuang-zhi,ZHANGDong-ming,andWEIZuo-an.Testingstudyoninteactioncharacteristcsbetweenfinegrainedtailingsandgeosynthetica.ChineseJournalofRockMechanicsand Engineering,2003,23(3):426-429（1）Goodman,RE.Taylor,RLandBrekke,TLAmodelforthemechanicsofjoinedrock.SoilMechAndFound.Engrg.Div.,ASCE,1968,94(3):637-660（2）Desai,CS.andNagaraj,BK.Modelingforcyclicnormalandshearbehaviorofinterfaces.Engrg.Mech,ASCE.1988.8(1):1198-1217（3）LUTing-hao,BAO,Fu-bo.Acoupledconstitutivemodelforinterfacethin-layerelement.ShuliXuebao,2000,2:71-75（4）YINZong-ze,ZHUHong,andXUGuo-hua.NunsericalsimulationofdeformationintheinterfacebetweensoilandstructuralYantuGongchengXuebao,1994,16(3):14-22（5）LVPeng,YANGGuang-qing.Researchofinterfacebehaviorforsafetyofreinforceddam.ProgressinSafetyScienceandTechnology(2005APSS).Beijing:SciencePress,2005:374-378（6）SONGEr-xiang.Finiteelementanalysisofsafetyfactorforsoilstructure.ChineseJournalofGeotechniqueEngineering,1997,19(2):1-7GriffithsD.V,LancP.A.Slopestabilityanalysisbyfiniteelement.Geotechnique.1999,49(3):387-403 附录A外文翻译(中文)高速公路路基沉降研究摘要：为了分析高速公路路基的沉降规则，河北省Qing-Ying高速公路的测试部分被选择去监测路基沉降的规则。连接在路肩上的沉降管和测试堆用来监测沉降规则和得到接头数据。根据测试结果，本文分析了河北省Qing-Ying高速公路的测试部分的沉降。本文同时做了二维模型去分析并由ADINA-a有限元素软件分析和展望规则并且对路基的某一畸变规则做出结论。通过对比和分析测量数据和计算数据，做出结论。结果是，大多数的沉降在基建期间就完成了，而在完成之后的沉降是极小的，并且沉降的频率也变得更小。这就是说，在沉降增加的情况下，增加的沉降值变得更小。因此，在完成后的沉降增加取决于加固。但是大多数的沉降完成在修建中，因此沉降值大多数取决于路基的高度。沉降值随着路基高度的增加而增加。因此我们应该控制路基的高度去控制高速公路路基的沉降。关键词：沉降；有限元素；沉降监测1.引言高速公路路基的沉降和畸变的研究特别在压力破坏和控制沉降和畸变系数。在路基的压力破坏发生前，路基的可允许沉降和畸变将会发生在把压力作为首要设计系数的高速公路上。这样就使得路基裂缝和下沉。特大或参差不齐的畸变将反应在公路，而且这将使得有对运输物产的强烈的冲击的路面安定和崩裂。有长期的裂缝发生在1999年建成的青银高速公路河北段上的几千米甚至几十千米路段。相似的问题也发生在在2000年完成的仓-黄高速公路。这些问题对道路的使用有强烈的冲击。所有的问题表明把压力作为首要的设计参数是不合情理的，而且应该把沉降和畸变作为首要设计参数。在软土床和岩床的研究把压力作为高速公路的首要设计参数并且无视正常路基。本文研究青银高速公路测试部分的正常路基的沉降。河北青银高速公路测试部分是“五纵七横“国家主干线的组成部分，长183.551Km。这部分位于华北平原的西南和太行山脉前面的洪积。地面海拔在25米到44米。这部分有450米长并且工程地质为粘土，硬塑性和容许压强在120-200KPa,而且侧面摩擦阻力高达15-35KPa.填充物密度分布见表一。 为了达到密度，深部的松软层厚度应该少于30cm并且填充物应该放在并夯实在底层。1.沉降监测选择青银高速公路上6.0M高测试部分，把沉降测量器放在筑路基的底部，在建设中和完成后监测沉降规则。沉降仪包括数字显示滑动型沉降仪，沉降管，高反应探测器和联结至仪器的缆线。为了研究正常路基的沉降规则，在完成后把沉降管安在测试部分去控制沉降，当筑路基完成后把测量堆放在路肩上。（见图.1）沉降管能测量交叉部分的沉降值。这种特制的PVC管放在筑路基里面，连接到从一端到管子另一端的与伺服加速传感器相连的高反应探测器。传感器在相反方向，投射在由重力的加速度产生的水平轴，可能测量探针长度的角度。探针二个结尾高度区别积累了在横断面上的每点的沉降。沉降仪的优点在于①高精度。测试标准为可读错误应该少于0.1mm/每次并且测试50m长度的累积错误应该小于5mm;②操作简易。整个的测试系统（管、堆和连接线，记录设备）能够由一个人移动且可以方便的移动。因此测试系统能够由一个人操作；③次级交叉部分的沉降曲线能由这个测量系统测绘。测试部分在筑路基完成之前的观察值长达363天，前面63天是填装结构物阶段。完成之后的沉降无法获取。本文根据有限单元法预测来计算完成后的沉降。2.有限单元法模拟和计算本文以莫尔-库仑模拟并计算出路基的沉降和扭曲。对于轴向对称的筑路基和地面，这个模型简历只需要一秒。筑路基和地面的材料设想为理想弹塑性材料，其中符合莫尔-库仑屈服准则，并设定地面为多孔介质。3.1本构关系土体的弹塑性本构关系被描叙为 增强因子的形式。改增强因子的方法是分化整个荷载为一些小因子，计算采用有限单元法一步步进行。为了计算每个因子，家丁材料性能不变而且已知因子的应变、应力和位移。材料的性能和刚度矩阵变化反映了非线性相对之间的应力和应变。这种方法实际上是利用增广线得到曲线。元素压力在荷载增量｛ΔRσ｝下呈现不同状态。当元素落入弹性范围内，当刚度矩阵应采用增量【D】；当元素达到塑性屈服，刚度矩阵必须使用塑料弹性矩阵［Dep］。用增量法作为弹塑性计算步骤：⑴假定材料作为弹性材料，并利用弹性矩阵【D】形成后[k]，它可以用来获得位移，并计算出弹性应力增量。最终应力｛σ*｝=｛σ｝B+｛Δσ*｝。⑵用屈服规则来判断应力变化的是什么，这是采用［D］或［Dep］的关键。⑶当弹塑性有限元计算在进行的时候，增量是通过计算［D］或［Dep］得到。3.2模型尺寸及关键参数半地面是69米扩展形成道路中心线。堤防是6米高的且上层表面宽度是14米和底宽是23米。这两个层面弹塑性模型是30厘米每层。   材料参数中使用的有限元计算及分析是从实验室试验得到，其中包括压缩试验，剪切试验和渗透试验。主要参数清单见表2。3.3构建一步步模拟荷载是路基的自重。在正常应力变形计算中，假设路基填补到顶部只有一次同时负载也只适用一次。所以每一个部分的负荷都是由结构承受。实际上，在负载一步步作用，达到一定的高度，其中填方路堤下的是用来承受荷载，而上部为填充土壤不起作用，并且上部土壤不影响下部土壤。建构实现由要素死亡和出生在ADINA，并根据实际灌浆进程，以积极的相应层，在相应的时间和网格填充土壤。1.对比沉降过程现场和计算沉降过程沉降过程能通过测量该部分的沉降堆来描叙。 沉降能够通过有限元法模拟和计算，并在沉降为0m、4.5m、9m和23m是应该每天绘图描叙如图2。在图2中，沉降曲线的黑点和计算曲线大体上相交较好，但是计算值比测量值要小。导致不同的主要原因是由于模型是建立在正常基础上，但是正常基础的加固等级与实际基础不同。为了预测路基的长期沉降，本文用有限元法预测了第1563天的沉降。在图3中，沉降逐渐减少，并随着时间的延长达到稳定，沉降值在完成后比在建时的值要小。以道路路基中线为例，沉降值达到0.0938m而完成后为0.063m.由此，我们可以发现，沉降只发生在建造期，而完成后的沉降值很小。我们也发现在地表以下点的趋势是一致的，沉降值依赖于填充高度和荷载量。填充深度是与路基中线和离管末端16m处不相上下的，也就是说荷载相等，沉降值几乎相等。在路肩上（离管末端9m），尽管填充深度等于道路中间深度，右侧的填充土慢慢减少，也就是说荷载逐渐减小，因此，沉降值少于路中。在图4中，在第1563天的计算的沉降点被描叙出来。从图3到图4，我们能够发现在基础及表面沉降点的走向满足实际曲线。ADINA的快捷方便的处理提供了各种各样的云图。图5是在海拔方向上在第1563天时的沉降云图。在图3中，我们可以发现在海拔方向的沉降是0.6cm,其中发生在坡脚是4m,而在海拔方向的负沉降为10.6cm,发生在几乎三分之一的路基。1.结论根据测试结果，本文分析了河北省青银高速公路某段沉降。本文还分析和预测沉降 ADINA—一种有限元软件，并得出一些正常地面扭曲规则的结论。大多数的沉降在建设期中完成并且完成后的沉降更小。沉降量大小取决于路基的高度。同时，实际沉降比同一时间计算的大，并且满足沉降趋势。使结果不同的首要原因是加固的等级不同。参考文献（1）YinGuang-zhi,ZHANGDong-ming,andWEIZuo-an.Testingstudyoninteactioncharacteristcsbetweenfinegrainedtailingsandgeosynthetica.ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering,2003,23(3):426-429（2）Goodman,RE.Taylor,RLandBrekke,TLAmodelforthemechanicsofjoinedrock.SoilMechAndFound.Engrg.Div.,ASCE,1968,94(3):637-660（3）Desai,CS.andNagaraj,BK.Modelingforcyclicnormalandshearbehaviorofinterfaces.Engrg.Mech,ASCE.1988.8(1):1198-1217（4）LUTing-hao,BAO,Fu-bo.Acoupledconstitutivemodelforinterfacethin-layerelement.ShuliXuebao,2000,2:71-75（5）YINZong-ze,ZHUHong,andXUGuo-hua.NunsericalsimulationofdeformationintheinterfacebetweensoilandstructuralYantuGongchengXuebao,1994,16(3):14-22（6）LVPeng,YANGGuang-qing.Researchofinterfacebehaviorforsafetyofreinforceddam.ProgressinSafetyScienceandTechnology(2005APSS).Beijing:SciencePress,2005:374-378（7）SONGEr-xiang.Finiteelementanalysisofsafetyfactorforsoilstructure.ChineseJournalofGeotechniqueEngineering,1997,19(2):1-7GriffithsD.V,LancP.A.Slopestabilityanalysisbyfiniteelement.Geotechnique.1999,49(3):387-403 附录B设计图纸01路堤横断面图02CFG桩分布示意图03路堤坡面防护设计图 中国XX大学xx学院毕业设计中期检查表学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院毕业设计题目软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工已完成工作、存在的问题及下一步的打算一、已完成工作1查找相关资料，指导教师下达毕业论文任务书2撰写开题报告3完成开题报告修改，准备开题4毕业论文开题，并完成最终修改5进行中期检查，完成文献综述、论文初稿二、存在的问题文献综述不理解具体些什么内容，设计中还存在很多细微问题，有待于解决。对具体的论文规范要求还不能掌握。三、进一步打算与老师沟通进一步解决上述问题学生签名：年月日检查意见指导教师签名：年月日 中国XX大学xx学院毕业设计（论文）指导教师评阅书学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院设计题目软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工指导教师评语（学生的基础理论、专业知识、独立工作能力及学风，论文选题意义、引用资料，实验结果及数据的准确性，论文的创新点及写作的规范性、逻辑性，论文的不足之处等）：是否同意答辩（论文成绩）：论文成绩：指导教师（签名）：年月日中国XX大学xx学院毕业设计（论文）专家评阅书 学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院设计题目软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工对论文的评语（包括选题意义，引用资料，实验结果及数据的准确性，论文的创新点及写作的规范性、逻辑性，论文的不足之处等）：是否同意安排论文答辩（论文成绩）：论文成绩：评阅专家（签名）：年月日 中国XX大学xx学院毕业设计（论文）答辩记录表学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院答辩时间5月25日答辩地点中国XX大学xx学院毕业设计题目：软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工答辩记录：答辩秘书签名：年月日 答辩秘书签名：年月日 中国XX大学xx学院毕业设计（论文）答辩评分表学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院设计题目软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工答辩日期年月日答辩地点中国XX大学xx学院序号评价项目评价内容满分评分1论文选题选题有重要理论意义或实用价值。立题依据充分。102文献引用阅读、引用文献资料较广泛，较全面了解本领域学术动态，综合分析能力较强。10 3报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确，重点突出，内容完整；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨；论文结果有应用价值。304创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。105报告过程准备工作充分，时间符合要求；个人言行、仪表恰当。106答辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确、有深度。30总分100评分专家（签名）：年月日 中国XX大学xx学院毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名xx学号xx班级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院毕业设计题目：软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工论文内容提要依照客运专线铁路路基设计规范，为满足等级标准要求的软土路基上铁路客运专线路堤设计的主要内容包括以下几个方面：1.铁路客运专线路基横断面设计2.设计软土路基处理方案3.进行路基稳定性检算4.工后沉降计算5.进行基床表层加固防护设计、路堤坡面防护设计6.提出路堤施工方案7.设计路基变形监控方案成绩比例指导教师30%评阅专家一30%评阅专家二答辩成绩40%总成绩注：1.本表与学生毕业论文（设计）一同在系存档。2.毕业设计（论文）总成绩，由指导教师、评阅专家和答辩小组的评分组成，三部分的比例分别为30%，30%，40%。 中国XX大学xx学院毕业设计（论文）答辩评定表学生姓名xx学号xx年级土木工程四班指导教师xx职称讲师单位中国XX大学xx学院毕业设计题目：软土地基上铁路客运专线路堤的设计与施工答辩小组成员姓名职称答辩成绩姓名职称答辩成绩答辩小组评语：答辩小组组长（签名）：年月日答辩成绩：注：1.本表与学生毕业论文（设计）一同在系存档。2.答辩小组各成员给定成绩的平均分作为该学生答辩成绩。