高速铁路路基施工技术 毕业设计

'2013—2014学年第2学期材料工程技术专业毕业设计题目：高速铁路路基施工技术班级：材料3112姓名：学号：04303110210指导老师：2013年11月18日 材料工程技术专业毕业设计任务书一、设计题目：高速铁路路基施工技术二、相关资料：长期以来，我国新建铁路没有把路基当成土工结构物来对待，而普遍冠名以土石方。在“重桥隧、轻路基，重土方数量、轻质量”倾向下，路基翻浆冒泥、下沉，边坡坍塌，滑坡等病害经常发生，使新建铁路交付运营后乃至运营多年不能达到设计速度与运量，使得经济与社会效益较差。运营铁路路基技术状态不佳，强度低，稳定性差，严重威胁铁路运输和安全，已成为铁路运输的上要薄弱环节。三、设计任务：1.对目前正在施工的铁路工程项目进行调研和查阅相关的文献资料；2.熟悉和掌握当前常用的路基沉降监测方法、测试原理和适用范围；3.掌握施工质量检测的方法，对压实度和力学指标的检测技术，并结合工程实例对质量检测和沉降监测技术的应用有了深刻的理解。4.掌握路基施工质量的最新检测方法（压实系数和相对密度与地基系数），编制检测实施方案。5.根据所得观测数据，进行分析并提出试验检测方案改进方法。四、时间安排此设计任务共计用时6周，具体分配如下：1.查阅高速铁路路基设计、施工和检测方面的文献资料1周；2.熟悉高速铁路路基沉降观测在路基工程中的应用2周；3.掌握高速铁路路基质量控制及施工质量检测技术2周；4.设计答辩1周。 材料工程技术专业毕业设计指导书一、做好毕业设计必要的思想准备毕业设计是学生在校学习的最后一个重要环节，它是对学生在校所学知识的有机串联、综合应用、结合生产实际进行上岗前的实战训练、再次深入学习的机会，也是对学生在校期间的学习及掌握专业知识和技能到底达到何等程度的一次检验，因此，同学们应正确理解毕业设计的重要意义，积极做好努力完成此次设计的思想准备，以高昂的姿态投入设计活动。二、做好毕业设计的资料准备1.铁道部第四勘察设计院.高速铁路.北京：中国铁道出版社，19842.钱仲侯主编.高速铁路概论.北京：中国铁道出版社，19943.孙翔编译.世界各国的高速铁路.北京：西南交通大学出版社，19924.杨广庆主编.路基工程.北京：中国铁道出版社，20035.杨广庆主编.高速铁路路基设计与施工.北京：中国铁道出版社，19996.孙明漳，杨志宏等编著.路基填土压实及检测技术.北京：中国铁道出版社，19947.铁道部第一勘察设计院.铁路工程设计技术手册·路基.北京：中国铁道出版社，19928.铁道部第一工程局.铁路工程设计技术手册·路基.北京：中国铁道出版社，19949.《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册.北京：中国建筑工业出版社，198810.《铁路路基施工规范》TB10202-2002三、做好毕业设计的知识准备认真仔细阅读设计任务书，掌握与设计有关的各种条件，搜集即将用到的有用资料，复习、深化和拓宽与设计有关的文化、专业知识。在设计中学会查阅资料、利用标准设计、借鉴实际经验和自学相关知识。抓住重点，理清思路建立正确的逻辑关系，广泛利用所学专业知识点，规定时间内完成设计任务。四、有关要求：1、必须在指导教师指导下独立完成设计；2、应在学院指定时间、地点从事设计工作，不得迟到、早退和无故缺席，缺席时间在三分之一以上者，设计按不及格论；3、其它要求详见《材料工程技术专业毕业设计说明》。 目录第1章绪论31.1选题背景及意义31.2我国铁路路基现状31.3黄土41.3.1黄土的颗粒组成会及结构41.3.2黄土的多孔性41.3.3黄土的湿陷性与变形特性51.3.4黄土的结构性问题6第2章路基沉降的原因及影响72.1路基沉降72.1.1路基沉降的原因72.2路基不均匀沉降的影响和危害82.2.1路基不均匀沉降对铺轨施工的影响82.2.2路基对称将对高铁运营的危害82.3影响路基沉降的因素82.3.1影响沉降稳定的自然因素82.3.2影响沉降稳定的人为因素9第3章路基沉降的控制103.1湿陷性黄土路基处理方法及效果评价103.1.1试验段工程地基处理方法103.1.2地基处理效果方法103.1.3湿陷性黄土路基的沉降控制措施103.2路基工后沉降113.2.1路基工后沉降组成分析123.2.2工后沉降控制的重要性与特点123.3控制工后沉降的主要途径133.3.2重视黄土地质核查133.4工后沉降的控制步骤133.4.1施工前的控制措施133.4.2施工过程中的控制措施143.4.3加强路基沉降分析与预测143.4.4做好路基沉降观测15 3.4.5客运专线无砟轨道路基填筑的压实标准153.4.6沉降控制标准163.4.7客运专线无砟轨道路基的填料要求173.5通过地基设计来控制黄土路基沉降183.5.1桩网地基设计183.5.1.1CFG桩桩网复合地基193.5.1.2灰土桩桩网结构243.5.2桩板结构263.5.2.1整体构造分析263.5.2.2结构几何尺寸优化273.5.2.3承台板设计273.5.2.4托梁设计283.6.2.5桩基设计28第4章路基沉降监测314.1路基沉降监测的目的314.2路基沉降的监测内容及要求314.2.1沉降观测基本要求324.2.2路基沉降监测的技术要求324.3合理选择观测设备334.4观测元件埋设说明334.5沉降观测操作要求344.6沉降观测时间、频率354.7沉降观测资料的应用35第5章路基施工质量的最新检测方法375.1检测依据375.2检测方法375.2.1K30平板载荷试验：375.2.2灌水法及核子射线法385.2.3地质雷达剖面法检测路基填料情况39第6章结论与展望426.1结论426.2展望42参考文献43支撑性材料44 第1章绪论1.1选题背景及意义我国幅员辽阔，铁路经过的地区比较复杂，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，所以路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、耐久性好，不易变形等优良特性。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屡屡出现的问题就被提上日程。1.2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，严重威胁铁路运输和安全，已成为铁路运输的主要薄弱环节。我国人口众多，随着中国经济的迅猛发展，城市化进程加快，我国铁路呈现客流量大、集中、行程长的特点。为实现我国铁路事业跨越式的发展铁路，客运专线已开始在我国大力修建。目前，京沪、武广、石太、郑西、京石等铁路客运专线已相继开工。客运专线列车运行速度快，技术标准高，对路基的要求严格，控制路基变形已成为高速铁路路基的最大特点。自20世纪60年代第一条高速铁路在日本建成以来。世界范围内出现了竞相修建高速铁路的热潮，国外铁路发展的方向是重载及高速铁路，高速铁路的出现对传统铁路的设计，施工和养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的设计方法和观念。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，极大地促进了路基工程的进步。我国幅员辽阔，地质情况复杂多变，其中黄土在我国分布广泛，给铁路工程建设带来了较大的影响和隐患，成为铁路工程的关键问题之一，现在铁路修筑经验表明，作为支撑路堤的地基不允许发生基底破坏，也不允许发生不能满足适合使用要求的过大工后沉降和和沉降55 速率。我国铁路路基主要病害现象的路基下沉，有不少是因为基底变形所致，对支撑高速铁路路基的地基来说。除了强度要求外，还有变形条件要求。日本东海道新干线建成后，由于软土地基沉降造成轨道状态不良，不能达到设计速度和运量的要求。吸收了经验教训之后日本对支撑高速铁路路基的地基提出了强度要求，对不符合强度要求的地基要采取加固和减少工后沉降的措施。其他许多国家也相应的提出了各种地基加固措施。目前国内外对黄土地基的处理主要有垫层法、强夯法、水泥搅拌桩、孔内深层强夯挤密法、浅层阻水方案和深层散水方案、冲击压实技术、灰土桩挤密法等。1.3黄土通常将具有以下特性的土称为黄土；颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色；颗粒组成以粉粒(0.05～0.005mm)为主，含量一般在60%以上；有肉眼可见的大孔隙、较大孔隙，一般在1.0mm左右；富含碳酸盐；垂直节理发育。公路工程中，根据黄土沉积年代不同，可将黄土分为新黄土(如马兰黄土Q3、Q4)、老黄土(离石黄土Q12、Q22)、红色黄土(午城黄土Q1)三类；根据黄土的湿陷性又分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土。1.3.1黄土的颗粒组成会及结构黄土的颗粒组成以粉粒为主，其含量可达50%以上，其中粗粉粒(0.05～0.01mm)含量大于细粉粒(0.01～0.005mm)含量。黄土中的粘粒、细粉粒和腐殖质胶体，大部分被胶结成集粒或浮在砂粒及粗粉粒的表面，或聚集在大颗粒间的接触点处。黄土中的粉粒和集粒共同构成了支承结构的骨架，较大的砂粒“浸”在结构体中由于其排列比较疏松，接触连接点少，构成了一定数量的架空孔在结构体中，而在接触连接处没有或只有少量的胶结物质。常见的胶结物质有聚集在连接点处的粘粒，易溶盐及沉积在该处的CaCO3、MgCO3等。研究表明，黄土的粉粒含量越大，其孔隙比越大，干密度越小，其湿陷性越明显。粘粒的存在对湿陷性有抑制作用，当粘粒含量大于30％时，湿陷性几乎减弱到不复存在，当然这与粘粒的结构、性质及分布有关。在颗粒大小中，小于0.01mm的颗粒对湿陷性的影响更加明显。1.3.2黄土的多孔性黄土中的孔隙，呈垂直或倾斜的管状，以垂直为主，上、下贯通，其内壁附有白色的胶结物，一般为CaCO3,这种胶结对黄土起着加固作用。一般将黄土的孔隙分为以下三类：①大孔隙，直径约0.5～1.Omm，肉眼就可辩识；②细孔隙，是架空结构中大颗粒的粒间孔隙，肉眼看不见，可在放大镜下观察到：③毛细孔隙，由大颗粒与附在其表面上的小颗粒所形成的粒间孔隙，肉眼更看不见。由这三种孔隙形成了黄土的高孔隙性，故又将黄土称为“大孔隙土”。黄土孔隙率一般在35％～60％之间，有沿着深度逐渐减小的趋势；在地理位置上，自东向西，自南向北，黄土孔隙率有增大的规律。一般认为黄土的孔隙是引起黄土湿陷的主要原因，但55 有资料表明压实黄土仍存在大孔隙，也具有湿陷性，表明这不是黄土湿陷的根本原因，但它为黄土湿陷提供了足够的空间【1】。1.3.3黄土的湿陷性与变形特性湿陷性是指土在自重或附加应力与自重共同作用下受水浸湿后产生急剧而大量的下沉。浸水湿陷只在士体自重作用下产生的黄土称为自重湿陷性黄土，而浸水湿陷在土体自重与附加应力共同下产生的黄土称为非自重湿陷性黄土。根据自重湿陷量与总湿陷量可对湿陷性场地进行湿陷等级与湿陷类型划分。非自重湿陷性场地的湿陷起始压力一般大于土的饱和自重压力，湿陷敏感性较弱，湿陷性事故较少，自重湿陷性场地的湿陷起始压力小于其上覆土的饱和自重压力，湿陷敏感性较强，湿陷性事故多。黄土与其它粘土的区别在于黄土对含水量的变化极为敏感，含水量的高低严重影响土的湿陷性和承载力的高低，含水量低时，土的湿陷性强烈，但承载力却很高，随着含水量的增加，土的湿陷性逐渐减弱，承载力随之急剧下降，而压缩性却得以提高。根据大量土样的试验资料统计结果表明，黄土的湿陷性与饱和度成直线反比关系，见表l.l，即饱和度愈低，土的湿陷性愈强，土的湿陷性随着饱和度的增大而降低。表1.1饱和度Sr与湿陷系数6s的关系饱和度(％)湿陷系数范围湿陷系数中值＜300.09～0.1370.12030～400.04～0.1180.08640～500.02～0.1000.06050～60＜0.02～0.0840.0460～700～0.0600.03＞700～0.03＞0.015者只占3.4%黄土的压缩性反映黄土地基在外荷载作用下产生压缩变形的大小，主要取决于土的密实程度和含水量，三者的关系见表l.2。表1.2黄土变形模量与含水量和孔隙比的关系55 土类含水量（%）孔隙率（%）变形模量（Mpa）黄土10～1747～4822.5～32.06～846～4822.0～28.08～1447～4919.0～22.0黄土状粉质粘土12～1843～4510.0～40.022～2545～488.0～1.525～3040～457.0～1.31.3.4黄土的结构性问题结构性应该是描述土物理本质中比粒度、密度、湿度重要的一个侧面。它的重要性早为太沙基所指出，也早为一系列学者所重视。如果说结构性对任何土都是重要的，那么，对黄土就更是不可避免的，具有更大的意义。研究黄土的结构性及其在力和水作用下的变化规律对整个土力学研究的对象都会有很大的辐射作用。目前，将黄土受力、水作用后结构由损伤到破坏作定量描述的固体力学方法，因其可以回避在寻求独立表示土结构性参数上的困难，使结构性关系的建立出现了新的跳跃。但它仍然遇到了建立不同湿密状念土在受到外力作用过程中损伤变量正确表述的困难．显然，如果能够找到一个能合理反映土的结构性及其随水与力的作用而变化的土结构性参数，无疑会使问题的解决更加直观、更加灵活，会使土力学的参数体系更加完善．文献中关于综合结构势这一新指标的提出及对其合理性、灵敏性、稳定性与普遍性的检验的相关研究表明：(1)黄土的结构可视为一个由单粒、集粒或凝块等骨架单元共同形成的空间结构体系．它的单元形态(单粒的矿物碎屑与集粒或凝块)确定了力的传递性能和土的变形性质，它的连接方式(点接触、面接触)确定了土的结构强度，它的排列方式(大孔隙、架空孔隙、粒间孔隙)确定了土的稳定性．单粒点接触、架空孔隙占优势的结构，湿陷性大；集粒或凝块，面接触、粒间孔隙占优势的结构，湿陷性小．(2)黄土结构性的研究，应既注意揭示土颗粒排列的几何特征(以孔隙分布特征最为敏感)，又注意揭示土颗粒联结(物理的和化学的，而以化学的为最敏感)的力学特征，同时将结构与组成相结合，探讨黄土的非均质性，各向异性．(3)从黄土力学的观点来看，结构性研究的根本目的在于揭示结构性对土力学行为的影响及内在联系，因此，将土的微观结构与宏观力学行为相结合是一条正确的研究途径．(4)黄土的结构性问题在其结构联结没有遭到破坏以前表现为它维持结构可稳性的能力，它和颗粒联结的特性与稳定性有关；在结构联结遭到破坏以后表现为结构可变性的能力，它和颗粒的排列特性与均匀性有关．55 第2章路基沉降的原因及影响2.1路基沉降路基裸露在自然界中，整个路基经常受到自重、列车荷载和各种自然因素的作用。由于水、温度和各种荷载的作用，路基的各部分将产生可恢复和不可恢复的变形，那些不能恢复的变形，将引起路基标高和边坡坡度、形状的改变，甚至造成土体位移和路基横断面几何形状的改变，危及路基及其各组成部分的完整和稳定，形成路基的危害2.1.1路基沉降的原因2.1.1.1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，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缩变形。2.1.1.2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，填料常常是开挖路堑、隧道掘进产生的方法，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。55 2.1.1.3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,可以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。其动态变化及潜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。2.2路基不均匀沉降的影响和危害2.2.1路基不均匀沉降对铺轨施工的影响路基不均匀沉降会增加施工难度和施工强度，在铺轨时需要再度调整路基整体的高度使其达到统一，因扣减可调整量很小并要预先填高一定量为工后沉降留有空间以便达到设计标高，还要考虑未来行车后各不同时间段各路段不同土质以及路桥过渡段不同沉降量。2.2.2路基对称将对高铁运营的危害路基是路面的基础,路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整,导致路面产生许多病害,主要表现为坑凹、起拱、波浪、接缝台阶、碾压车辙、桥头或涵洞两端路面沉降、桥梁伸缩缝的跳车等,破坏了线路平顺通畅，不仅难以满足客运专线高速行驶的要求,而且还会加大运输成本,增加运输时间,增加养护维修费用，减少使用寿命，降低社会经济效益，降低旅客舒适度，危及行车安全等。2.3影响路基沉降的因素2.3.1影响沉降稳定的自然因素（1）地形地形不仅影响路线的选定与线形设计．也影响到路基设计。平原、丘陵、山岭各区地势不同，各区的水和温度的情况也不相同。平原区地势平坦，地面水易于积聚，地下水水位较高，因此路基需要保持一定的最小填土高度，力求不低于自然区划和土质所规定的临界高度：丘陵区地势起伏，山岭区地势陡峭。如果排水设计不当，或地质情况不良，易降低路基的强度与稳定性，出现水毁、边坡坍方、路堤沿山坡的滑动等坏现象。（2）气候55 气候条件，如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、年蒸发量、风向和风力等，都影响路基水温情况。在一年之中．气候有季节性的变化，因此路基水温情况也随之变化。气候还受地形的影响，例如山顶与山脚、山南与山北，就有所不同。即所谓“小区地形与小区气候”．因此路基水温情况也有所差异。大气的温度变化使路基的温度也发生相应的变化．并造成土基内不同深度处温度出现差异。在温度差的影响下，土基中的水分以液态或气态由热处向冷处转移，并积聚或凝结在该处。从而使土基中的湿度分布发生变化．特别是在季节性冰冻地区，湿度积聚现象更为严重。（3）水文地质水文条件指地面径流、河流洪水位、常水位及其排泄条件、有无积水和积水期的长短以及河岸的冲刷和淤积情况等。水文地质条件指地下水位、地下水移动情况、有无泉水、层间水等。所有这些。都会影响路基的稳定性，如处理不当，往往会导致路基出现各种病害2.3.2影响沉降稳定的人为因素2.3.2.1荷载作用作用于路基的荷载有路面路基的自重(静载)和机车的轮重(动载)。静载在土基内部产生的应力随深度的增加而增加；相反，动载在土基内部产生的应力随深度的增加而减少。且车型不同．动载在土基内部的应力作用深度也不相同。随着交通运输的蓬勃发展，交通量逐年增长，在很大程度上影响路基的稳定性。2.3.2.2施工方法正确的施工方法也是保证路基稳定性的重要因素。就土质路堤而言，既要选择良好的土填筑路基，同时还要选用正确的填筑方法和合适的施工机械。通常采用水平分层填筑法自下而上逐层填筑，并在土的含水量控制于最佳范围同时进行充分压实。保证达到《路基施工规范》规定的压实度，使路基具有足够的强度和稳定性。相反，如果填筑方法不正确，压实不充分。土基在车辆荷载的重复作用下就会出现不同程度的变形沉陷。从而造成路面破坏。2.3.2.3养护措施养护措施包括一般措施及在设计、施工中未及时采用而在养护中加以补充的改善措施。通过及时养护可以保证路基在使用期限内具有较高的强度和稳定性。55 第3章路基沉降的控制客运专线路基沉降控制的主要目的是控制路基沉降，以确保高速列车的行车安全，尽量满足旅客对舒适度的要求，并减少日常维修工作。3.1湿陷性黄土路基处理方法及效果评价3.1.1试验段工程地基处理方法试验段工程地基处理方法对湿陷性黄土的地基处理应达到两个目的，其一是消除处理范围内的湿陷性，其二是提高地基承载力，提高地基的变形模量，减少压缩(固结)变形试验段采用多种地基处理方法，改变黄土结构，增加土密度，达到消除黄土的湿陷性的目的。首先进行局部地表处理，挖除耕植土后，换填改良土和冲击碾压进行加固处理，再采用桩基和碎灰土垫层处理，同时辅以土工布和土工格栅。坑墓穴处，先挖出松土，再用灰土夯填，然后再用钻灌注水泥砂浆进行填实处理。3.1.2地基处理效果方法对湿陷性黄土地基处理的成功经验地分析研究得出：当湿陷性黄土厚度不大于3m时，灰土垫层中经济有效的方法(但一般需要较大的翻挖地，不利于冬、雨季施工)。深度相对较大(4～6m且环境影响要求较低时，可选择强夯法，但它的有效性与夯击的最佳击数(9～12击)、夯锤的底面积(锤重l0～15t，锤底面上静压力宜为20～25kPa)、及地基土的含水量(最好为最优含水量附近)有关更大深度(大于8m)宜选择挤密桩(孔内填以灰土或素土)、搅拌桩或CFG桩，这些是处理厚湿陷性黄土地基的经济有效的方法，而且对调整地基的不均匀性和提高防水抗渗性能也有一定的作用。因此在条件允许的情况下，在试验段进行现场试验和长期观测，能更好地把握地基处理效果和路基变形规律。3.1.3湿陷性黄土路基的沉降控制措施(1)对试验段湿陷性黄土、松软土、地震液化土段地基，根据初步设计采用换填、强夯、灰土挤密桩、CFG桩、水泥搅拌桩、旋喷桩、碎石土垫层加铺土工格栅等多种地基处理方法进行加固，消除黄土的湿陷性和地震液化土的液化性，并对松软土进行加固经检测达到《京沪高速铁路设计暂行规定》和设计要求后转入下道工序施工。(2)在基础处理前首先进行局部地表处理，提高地基上部的密实度，减少路基的工后沉降。基础加固后保证地基系数K30≥90MPa／m、压实系数I>0.95。(3)路堤填筑按照“三阶段、四区段、八流程”水平分层(每层松铺厚度不超过30cm)填筑。推土机粗平，平地机精平，YZ18～20型振动压路机压实；填料的最佳含水量、碾压遍数、碾压速度及铺设宽度等按现场填筑试验段确定的施工参数进行，根据压实黄土的湿陷性55 随含水量的减小而增加，随干容重的增大而减小的试验分析特性，施工中填料含水量偏差控制在最佳含水量的-1％～3％之间，填料的干密度大于15.5kg／m以消除湿陷性；每填高1.5m左右采用YCT25型冲击式压路机碾压一次，碾压遍数根据现场试验确定。路堤分层填筑主要控制质量达到压实系数≥0.95，地基系数≥90MPa／m，静态变形模量Ev2>45N/mm。(4)路基基床表层所采用的级配碎石，基层采用的改良黄土均有严格的材质、粒径和级求。为保证达到设计标准，设带自动计量装置配碎石拌和站和改良土拌和站对填料进行集中拌和或改良，确保基床底层和基床表层的压实质达到规范规定的标准。(5)为满足工程进度及施工质量要求，施工中采用机械化作业。选用大吨位石方挖掘、运输及重型振动压实机械(过渡段选用小型振动压实机械配合)，并配备级配碎石摊铺、拌和等特种机械。(6)为控制堤身的沉降，施工中加强检测与试验，确保路基填料特性和质量、工程措施及施工全过程受控。根据德国高速铁路施工经验，在基床底层和表层施工质量控制标准中增加静态变形模量、Ev2控制指标。在路堤分层填筑质量检测中，也增加静态变形模量控制指标Ev2。通过综合指标控制，达到消除或减小路基工后沉降量的目的。(7)黄土路基基底的沉降最突出的是湿陷性下沉，其次是压缩下沉和增湿变形引起的下沉,控制黄土路基湿陷性下沉和增湿变形下沉,施工中采取的防排水措施有以下几个方面。①雨天不进行路堤填筑施工，并对刚填筑层采取覆盖防雨水渗人保护措施。②为确保路基填筑过程中不被冲刷破坏，每层填筑时应严格按设计要求做好路拱以利排水，并在两侧路肩顶铺设临时砖砌挡水埝和急流槽。③路堤与路堑施工前先做好临时排水系统，在施作临时排水系统时应与永久排水系统统筹安排，尽量做到永临结合，临时工程按永久工程标准施作。④加强道床及路基的防排水设施，防止路基面的雨水渗人路基。双线之间铺筑沥青防水层，道床面雨水通过横坡直接排出路基两侧，通过两侧排水沟排走。曲线双线之间铺筑沥青防水层，隔一定距离设置集水井，纵向设置纵向排水管汇集，通过横向排水管排至两侧排水沟。⑤加强路基两侧地表防排水设施，防止路基外地表水浸入路基。⑥防止地表水侵蚀地基，阻断路基外地表水与地基的渗水通道。对整个线路经过地段，因线路的修建而改变了原有地表的排水系统。所以要对线路两边附近的地表坑洼地段进行回填，加强排水，防止形成汇水坑造成渗水通道。⑦加强防洪措施，对路基两侧的沟渠进行补充汇水面测量和流量计算。根据计算结果对有可能产生洪水的沟渠加设截水沟、急流槽、导流堤等防洪设施。3.2路基工后沉降路基的工后沉降，是指轨道工程铺设后在路基荷载和列车荷载作用下，路基发生的剩余沉降，即最终形成的总沉降量与路基竣工铺轨开始时的沉降量之差。55 客运专线路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以确保高速列车的行车安全，尽量满足旅客对舒适度的要求，并减少日常维修工作。客运专线建设具有其自身的特殊性，如线路长、地质情况变化大、工期长，路基沉降过程实际上就是多级填筑过程中多方面因素共同作用的结果。沿线路基大都采用了不同形式的地基处理方法以满足客运专线对道路的平顺性要求，如地基冲击压实、CFG桩法复合地基等。3.2.1路基工后沉降组成分析路基沉降按其组成成分划分，包括路基填筑部分沉降和地基沉降两部分。路基填筑部分沉降属压密沉降，是由填料自重及线路上部结构和机车车辆的运行引起的，与填料种类、压实密度、预压荷载及预压时间有关，分3个时间段完成：第一阶段是路基施工阶段的下沉，不影响工后沉降；第二阶段是路基施工完成，线路上部结构和机车车辆重量未加载阶段的下沉；第三阶段是线路上部结构施工完成后的下沉。后两部分的沉降量影响工后沉降。3.2.2工后沉降控制的重要性与特点(1)工后沉降控制是影响线路不平顺性的重要因素。工后沉降大小决定了高速铁路线的平顺性，理解线路平顺性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。以轨道连续高低不平顺波长40m、幅值5mm为例，时速300km时，将产生频率2Hz、半幅有效值0.13g的持续振动加速度，超过5小时，人体血压、脉搏等生理现象会不正常，对驾驶人员的工作能力也有影响；对于普速的列车则可以忽略。也就是说工后沉降控制不好，线路不平顺，行车舒适性和安全性就无法保证，列车高速行驶就是空谈。因此，在高速铁路设计和施工中工后沉降控制作为一个首要问题来对待是适当的。(2)工后沉降控制是一个有时间性、过程性的问题。首先，工后沉降起算时点非常重要。在秦沈客运专线修建之初，有人认为起算点是在整个工程完工后，也有认为应在铺轨完成后。随着认识的深入，才确定工后沉降起算点应在铺轨开始时起算。从对工后沉降控制本身目标的实现来说，这更加合理。应认识到的是，在其他方面相同的情况下，起算时间点越往前推越严格；其实并非起算点一定要在铺轨前，但如果起算点推后，一方面控制的标准应相应改变，而且如果在铺轨后再确认不满足工后沉降，则有关补救措施就难以实施。其次，有一个终止时间点的问题。由于每项工程都有寿命期，比如说高速铁路的寿命期为100年，免维修期更短。尽管为保证工后沉降控制的实现，宜取更严格的标准，但是提高标准涉及成本大小乃至目标的实现性，故考虑该问题具有实际意义。工后沉降控制的时间性还表现在：不仅要求能够最终满足工后沉降控制的要求，还应该尽快满足。这一点的重要性就表现在对工期的影响上；反过来，合理的工期对工后沉降控制目标的实现也是至关重要的。客运专线路基工后沉降控制标准的确定，既要考虑列车对路基的要求及线路维修能力，也55 要考虑前期建设投资与后期养护费用的经济比较，在保证客运专线列车高速、安全与平稳运行的前提下，应取得经济上的合理平衡。3.3控制工后沉降的主要途径目前工后控制沉降的主要应对措施有：①加强基地处理②加强填筑过程控制③预留沉降量④补砟抬道；同时还应加强施工前的预防，具体措施有：3.3.1加强技术培训及明确控制标准(1)由于承包商对工后沉降控制缺乏经验，可聘请专家现场指导。加强技术培训，大力培训沉降观测人员、整理分析人员、计算预测人员，从控制方案、预测分析、观测操作上采取主动预控措施。(2)制定路基工后沉降控制标准。工后沉降及沉降差控制标准一般采用四项指标：工后沉降、不均匀沉降、错台、折角。200km／h无砟轨道线路工后沉降控制标准采用渝遂线试验段控制标准，见表3.1。表3.1工后沉降及沉降差控制标准表工后沉降不均匀沉降差异沉降错台折角≤30mm≤20mm/20m≤5mm≤1/10003.3.2重视黄土地质核查(1)加强黄土地质核查，使采取的技术措施达到沉降预测与实际相符。(2)在选定黄土的物理力学指标时，必须注意其地理环境、地貌单元、微地貌、沉积年代及成因类型等条件影响所产生的差异性，同时掌握这些自然条件与黄土性质之间的规律。(3)黄土分布评价、湿陷性评价、现场浸水试验以及微观电镜分析是了解黄土的重要手段。3.4工后沉降的控制步骤3.4.1施工前的控制措施(1)制定控制标准。制定控制标准是进行工后沉降控制的基础，在施工前应根据设计规范要求的沉降值以及具体可能采用的施工工艺制定好沉降控制标准。(2)加强地质普查。在施工前根据设计文件，除对设计进行加固外(粉喷、碎石、CFG、压填片石、换填普通土等)软土地段地质情况进行核查外，还应对其它地段进行地质调查，并要求所有路基基底均应进行贯入试验，当试验值不能满足基底要求时，应及时与设计部门联系，采取相应的基底加固措施，以确保路基基底承载力满足设计要求。55 3.4.2施工过程中的控制措施(1)制定施工工艺标准。根据工后沉降的设计及规范要求，结合施工单位的施工机械、填料、施工方法等，首先进行试验段的填筑，尤其是地基处理、过渡段施工等应进行试验，根据试验参数，制定合理的确保填筑质量的施工工艺标准，在路基填筑施工过程中必须严格按照制定的工艺标准实施。(2)加强路基基底处理。根据设计，对黄土路基地段按照要求进行加固处理，注意在加固过程中必须严格按照设计施工。加固范围必须满足设计要求，路基基底加固完成后，必须找有资质的部门进行检验检验基底承载力满足设计要求后方准进行路堤填筑工。(3)做好路基综合排水。路基施工期间及完成后应立即做好综合排水系统，确保施工期间以及运营期间路基排水系统顺畅，路基不渗不冲。(4)确保路基边坡稳定，控制边坡填筑质量。在路基填筑过程中，边坡也是一个软弱点，为确保边坡质量，在施工过程中采取超宽填筑(一般超宽50cm)、边坡夯拍，路基填高达到一定高度的，路基边坡铺设土工隔栅进行加固，路基大于2.5m的，应全部采用骨架护坡进行防护，并全部进行绿化，以确保边坡稳定，避免边坡填筑不实造成自然下沉、冲刷滑坡等现象。(5)做好桥涵、堤堑过渡段的处理。由于桥涵为刚性结构物，路基为柔性，桥涵不会发生下沉现象，路基一定会产生工后沉降，因此必须做好桥涵过渡段的填筑。桥涵过渡段一般采取级配碎石进行填筑，在填筑过程中必须与路基同步施工，并严格按照规范要求进行填筑，做到强度、刚度变化的平稳过渡。3.4.3加强路基沉降分析与预测(1)沉降问题包括填方路堤本身的沉降、黄土地基的压缩变形以及黄土地基的湿陷变形，各类变形均包括沉降量与沉降过程两个方面。地基压缩变形和湿陷变形有较成熟的计算方法(主固结沉降采用分层总和法)对路堤本身沉降变形现行公路、铁路规范均没有规定可参照水利土坝设计规范采用分层总和法计算。(2)工后沉降量的延续时间考虑在实测曲线拟合的基础上外延预估，与计算值对比分析。实测曲线的拟合常用三点法和双曲线法。为了分析沉降过程，按维固结理论计算得到瞬时加载的沉降—时间曲线，按加载过程采用实际填筑高度—时间关系进行修正，由修正后的曲线预估工后沉降及其完成所需的时间。(3)沉降分析、预测采用半经验半理论模式，根据实测资料不断调整计算参数、模型，使预测与实测尽量吻合，确保实际工后沉降满足要求。(4)积极开展地质核查、沉降预测等专题研究，以科研成果指导沉降分析、预测。55 3.4.4做好路基沉降观测(1)路基沉降观测的主要目的是确定无砟轨道工程的施工时间及工后沉降量，确保工后沉降量满足要求。(2)地基沉降观测采用在地基表面埋设沉降板加接杆测试，路基沉降采用在路基表面埋设沉降板、观测桩测试，路堤和地基深层沉降采用钻孔埋设沉降磁环分层测试。(3)沉降观测以二等几何水准测量高程，观测精度不低于1mm。采用精密水准仪、铟化水准尺。观测做到四个固定：固定观测人员；固定仪器及水准尺；固定后视尺读数；固定测站及转点。(4)每次观测完毕，及时绘制沉降点的时间—填土高度—沉降量的关系曲线。3.4.5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地基系数，动态模量，空隙率n(或压实系数K)，变形模量四项指标。空隙率n是土体中空隙体积与土的三相体积的比值，而压实系数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：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与0.7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；动态变形模量是指土体在一定大小的竖向冲击力和冲击时间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。计算变形模量的荷载-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，比地基系数更科学、更合理。静态变形模量和地基系数都是采用小于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2-2是客运专线路基填筑质量检测参数、：与三项指标的对比情况。55 表3.2、与三项指标的对比项目载荷板直径300㎜300㎜300㎜预加载0.01MPa（以前0.035MPa）第二次加载三次冲击荷载与地面接触耦合一般好差加载等级0.04MPa不少于6级动态施加脉冲宽度18ms加载控制当1min的沉降量不大于该级荷载沉降量的1%时加下一级荷载120s后加下一级荷载最大荷载或终止试验加载的标准总沉降量超过1.25㎜或荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或达到地基屈服点0.5MPa或沉降大于5㎜7.07KN计算公式为曲线上s=1.25㎜所对应的荷载Ev2=0.225/（+)为最大平均标准应力，,为待定系数=22.5/s,s为实测荷载板下沉幅值3.4.6沉降控制标准客运专线路基作为无砟轨道结构的基础，对路基的沉降变形非常敏感，要求沉降控制在非常小的范围内。我国拟建的客运专线无砟轨道在汲取国外沉降控制经验的基础上，围绕线路运营、结构允许变形，从路基竣工后扣件可调整的总沉降量，20m结构长度范围内的不均匀沉降、路基与桥涵之间差异沉降形成的错台，以及轨道结构单元之间形成的折角等多方面对路基变形都作出了严格规定，如表3.3、表3.4。表3.3工后沉降及沉降差控制标准一般情况允许工后沉降均匀地基长20m允许施工后沉降不均匀沉降错台差异沉降折角㎜30㎜5mm55 表3.4路基工后沉降控制标准设计速度km·h-1轨道结构类型一般地段工后沉降量／mm过渡段工后沉降量／mm沉降速率(mm／a)250有砟轨道1005030300／350有砟轨道503020250／300／350无砟轨道工后沉降≯l5mm；长度大于20m沉降比较均匀路基，工后沉降量≯30mm，且Rsh≥0.4Vsj。路桥、路隧间差异沉降≯5m，折角≯1／10003.4.7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，研究制定填料适用性试验方法与判别标准，建立一套适合我国地域特点，适用于路基设计，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，因此，只要能满足上述要求者才可作为高速铁路路堤填料。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，并考虑与压实要求相关性质和适用条件分成A、B、C、D、E五个组，如表3.5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。路基填料和压实质量也是控制路基沉降的一个方面，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，当选用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。沿线土质较差地段宜首选远运粗粒土填筑路基，其次是物理改良和级配改良．应慎用少用化学改良土，化学改良土从经济效应、工期效应、环保效应等方面考虑都不宜大量采用，且填筑质量难以保证，化学改良土的水稳定性对路基本体压密沉降的影响程度很难预见。55 表3.5我国铁路路基填料分类组别填料A组B组C组碎石类级配良好的碎石、含土碎石级配不好的碎石、含土碎石，细粒含量为15%-30％的土质碎石细粒含量大于30％的土质碎石砾石类级配良好的粗圆砾、粗角砾、细圆砾、细角砾，级配良好的含土粗圆砾、含土粗角砾、含土细圆砾、含土细角砾级配不好的粗圆砾、粗角砾、细圆砾、细角砾，级配不好的含土粗圆砾、含土粗角砾、含土细圆砾、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、土质细角砾细粒含量大于15‰30％的土质粗圆砾、土质粗角砾、土质细圆砾、土质细角砾砂类土级配良好砾砂、粗砂、中砂，含土砾砂、含土粗砂、含土中砂级配良好细砂，级配不好的砾砂、粗砂、中砂、细粒含量大于15％的含土砾砂，含土中砂，含土粗砂级配不好的细砂，含土细砂，粉砂细粒土低液限粉土，粉质黏土，黏土3.5通过地基设计来控制黄土路基沉降3.5.1桩网地基设计对在地基部分土体中设置的竖直向增强体“桩”是受力主体，与桩间土形成桩土加固区，承担上部荷载，并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层“网”，形成柔性拱区(上部与下部之间的柔性土拱过渡区)。桩网复合地基中的桩起承载作用，是力学要求；而高强度网则是结构要求，目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土应力比使桩—网—土协同作用，共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降。55 高速铁路典型的“桩网结构地基”体系主要由以下四部分共同组成：(1)上部路堤；(2)中间网垫层；(3)下部桩及桩间土；(4)下部桩土复合地基加固区下的天然软土层或持力层。其中的核心部分是桩和网。3.5.1.1CFG桩桩网复合地基CFG桩(CementFly．ashGravelPile)是水泥粉煤灰碎石桩的简称．它是由水泥、粉煤灰、碎石桩、石屑或是砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、网垫层一起形成桩网复合地基．通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15～C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型．CTG桩复合地基实验研究是建设部“七五”计划课题，于1988年立题进行实验研究，并用于工程实践．该技术已在全国23个省，市广泛推广应用，据不完全统计，该技术已在1000多个工程中应用。和桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的～，经济效益和社会效益非常显著。CFG桩复合地基减小工后沉降的主要原理表现在以下三个方面：通过在土体中打设CFG刚性桩，使桩土承担不同的应力，桩承担较多，而土承担较少，减少了土体所承受的荷载，从而减少了土体的压缩量；通过CFG桩对土体的挤密作用及对桩周土体的脱水作用等，改善周围土体的颗粒大小及其物理力学性能指标；部分荷载通过CFG桩体传递至相对承载力较高压缩层较低的下卧层，在加固区土层压缩量减小的同时，下卧层的压缩量会相应有所增加。碎石桩系散体材料，本身没有粘结强度，主要靠周围土的约束传递基础传来的垂直荷载.土越软，对桩的约束作用越差，桩传递垂直荷载的能力越弱．CFG桩针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的．CFG桩采用螺旋钻机或振动沉管桩机等设备进行成孔，是一种具有较高粘结强度的刚性桩．与一般的柔性桩复合地基相比，用CFG桩处理地基时，可大幅度提高地基承载力，并可通过调节复合地基桩长、桩距及桩体材料配比等指标较大幅度调节复合地基承载力的变化区间，特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，用柔性桩复合地基难以满足设计要求时，CFG桩复合地基则有明显的优势．CFG桩复合地基可用于填土，饱和及非饱和粘性土，松散砂土等。它是一种低强度砼桩，可以充分利用桩间土的承载力，共同作用并可传递荷载到深层地基中去，具有较高的承载力，承载力提高幅度在2.5～3倍，由于通过CFG桩处理过的复合地基具有承载力高、沉降变形小、变形稳定快、工艺性好、灌注方便、易于控制施工质量和工程造价较低等特点，因此具有较好的技术性能和经济效果。由于CFG桩复合地基技术具有以上施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，目前已经成为北京及周边地区应用最普通的地基处理技术之一．55 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桩适用范围较广，就基础型式而言，CFG桩既可适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱型基础；就土性而言，CFG桩可用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等地基。既适用于挤密效果好的土，又适用于挤密效果差的土，具有加速土体固结、沉降变形小、沉降稳定快等特点．1、CFG桩桩网复合地基主要工程特性(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具有很大的可调性。当地基承载力较高时，荷载又不大，可将桩长设计得短一点，荷载大时桩长可设计得长一些．特别时天然地基承载力较低而设计要求得承载力较高，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。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．当其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；当其用于不可挤密土时，承载力的提高只与置换作用有关．当土是具有良好挤密效果的砂土、粉土时，振动可使土挤密，桩间土承载力可有较大幅度的提高，CFG桩是适合的。(3)刚性桩的性状明显。对柔性桩，特别时散体桩，如碎石桩、砂石桩，它们主要是通过有限的桩长来传递垂直荷载。当桩长大于某一个数值后，桩传递荷载的作用已显著减小。CFG桩像刚性桩一样，可全长发挥侧阻，桩落在好的土层是时，具有明显的端承作用。对于上部软下部硬的地质条件，碎石桩将荷载向深层传递非常困难，而CFG桩因为具有刚性桩的性状，向深层土传递荷载时其重要的工作特性。(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。(5)时间效应。利用振动沉管施工，将会对周围土产生扰动，特别是对灵敏度较高的土，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．在复合地基的承载力提高期间，既包含了桩间土结构强度的恢复，也包括了桩、土间相互作用的加强．加固后地基士的含水量、孔隙比、压缩系数均有减小，重度和压缩模量有所增大．对于粉砂层振密效果比较明显，可大幅度提高桩间土的承载能力，有松散状态变为中密并接近密实状态。(6)复合地基变形小。复合地基模量大、地基沉降量小是CFG桩复合地基重要特点之一．对于上部和中间有软弱55 土的地基，用CFG桩加固，桩端放在好的土层上，可以获得模量很高的复合地基，上部构造物的沉降不大。2、桩网复合地基的加固(1)桩网复合地基加固机理。桩网复合地基是指在地基处理过程中，下部土体得到竖向增强体“桩”的加强形成复合地基加固区，在桩顶得到水平向增强体“网”的加强形成复合地基加固区，从而使网、桩、土三者协同作用，构成一个整体共同承担上部荷载的人工地基。桩网复合结构由5部分组成：①上部路堤填土；②网或由网组成的加筋土；③网与桩顶之间的砂石垫层；④桩土加固区；⑤桩底下部的天然地基或持力层。桩网复合地基由4部分组成：①拱上路堤填土；②柔性拱区；③桩土加固区；④下卧层。突出强调桩、网、土三者在承担荷载过程中的协同作用，这与以往强调桩、轻视网、忽视土的理念不同。网土(加筋土)协同作用时，网主要处于受拉状态，这种作用是通过界面摩阻力(咬合力、摩擦力、粘着力)来实现。由于网的铺设和张力膜效应，网将土体自重连同上部荷载传递给桩土复合地基，由于网的刚度较小，无法起到有效的传递作用，故常常在网的下部铺设垫层，组成复合褥垫层以提高刚度，可明显扩散应力，减小应力集中，降低上部土体传来的荷载，从而提高整个体系的承载力，减小沉降及沉降差。(2)CFG桩桩网复合地基的主要加固效应。①桩体效应因为材料本身的强度与软土地层强度不同，在荷载作用下，CFG桩的压缩性明显比桩间土小，因此基础传给复合地基的附加应力，随地层的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象。大部分荷载将由桩体承受，桩间土应力相应减小，于是复合地基承载力较原有地基承载力有所提高，沉降量亦减小，随着桩体刚度增加，桩体作用发挥更加明显。这一点正是碎石桩与CFG桩受力情况不同的根本点。因为碎石桩桩体材料是松散碎石，自身无粘结度，依靠周围土体约束才能承受上部荷载．而CFG桩桩身具有一定的粘结强度，在荷载作用下，不会出现压胀变形，桩承受的荷载通过桩周摩阻力和桩端阻力传至深层地基中，其复合地基提高幅度也较碎石桩为大．于是，CFG桩常发生刺入破坏，而碎石桩常发生的压胀破坏和整体破坏。②挤密振密作用CFG桩采用振动沉管法施工时，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密，特别是在砂层中这一作用更加显著。砂土在强烈的高频振动下，产生液化并重新排列致密，而且在桩体粗骨(碎石)填入后挤入土中，使砂土的相对密实度增加，孔隙率降低，干密度和内摩擦角增大，改善土的物理性质，抗液化能力也提高。③网垫层作用保证桩与土共同承担荷载；调整桩与桩间土的荷载分担比例；减少和减缓路基底面的应力集中，提高路基整体的稳定性。④排水固结作用55 与一般的碎石桩复合地基一样，采用沉管灌注施工CFG桩，在施工和成桩后的一段时间内，都会在不同程度上降低地层中地下水的含量，最终达到改善地基土物理、力学性质的目的．在饱和的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压力。在上层有相对隔水层时，施工完毕的最初CFG桩因其本身材料的性质决定了它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桩硬结为止．这样的排水过程还包括CFG桩桩体坍落度小，含水量很小的混凝土类材料水解吸水的过程。有资料证明，这一系列排水作用对减少孔压引起地面隆起和沉陷，对增加桩间土的密实度和提高复合地基承载力极为有利。3、CFG桩复合地基沉降的影响因素(1)置换率对沉降的影响复合地基中桩体的面积置换率(简称置换率m)，就是指在地基处理时，桩体面积与处理地基面积的比值，即，其中为桩体横截面积；为加固地基的基础底面积；，为总桩数。有承台约束时，，其中为桩径，为承台半径。置换率是复合地基的一项重要技术参数，与桩径大小、桩的排列方式、桩距大小均相关，对CFG桩复合地基的沉降控制起着重要作用，表3.6为在不同置换率情况下，桩顶处、土表面处与承台沉降的大小情况。表3.6不同置换率的沉降大小对比置换率m桩项处沉降／mm土表面处沉降／mm承台沉降／mm桩径变化承台半径变化桩径变化承台半径变化桩径变化承台半径变化0.06256.703.557.804.637.874.720.11106.102.146.922.857.002.94从表3.6可以看出，通过增加置换率以减小沉降的方式中，减小承台半径时沉降的减小幅度远大于增加桩径时沉降减小的幅度。这是因为当基底均布荷载不变时，减小承台半径就会减小总荷载，无疑沉降减小也更明显。因此，当需要控制沉降时，增加桩数(相当于减小桩间距)比增大桩径更有效。(2)下卧层土性对沉降的影响对于桩体材料、桩长、桩径、桩长范围内土层的性质、面积置换率均相同的两个复合地基，其中一个桩端落在坚硬的土层上，另一个桩端则落在软土层上，通过现场试验得到两种情况下的Q—s曲线,桩端落在坚硬土层上，单桩承载力、复合地基承载力和复合地基模量比桩端落在软土层上的要高，这充分说明下卧层土性对桩的下刺入变形下有很大的影响，若下卧层土越坚硬，桩向下刺入就越困难，下刺入变形量下也就越小，桩长范围内土的压缩变形量相应也就越小。(3)基础宽度对沉降的影响55 众所周知，对天然地基，当荷载强度相同时，基础底面宽度越大，沉降量就越大，这是因为路基下某一深度的附加应力系数随宽度的增加而增大，同时压缩层厚度也相应增大。同样地，当复合地基的置换率、桩长及土性都相同时，给定荷载下的加固区变形量S1、下卧层变形量S2以及总的压缩量S都会随路基底面宽度增加而增大。综合考虑桩长(L)和基础宽度(B)两个因素的影响，在其条件相同时，L／B值越大，下卧层压缩变形量越小，总的沉降变形也越小；且当L／B=6时，下卧层压缩变形量占总压缩变形量的百分比很小。(4)外部荷载对沉降的影响①荷载大小的影响由于褥垫层的设置，复合地基中在荷载作用下，桩体将刺入垫层中，从而在桩体一定深度范围内会出现负摩擦力，即在桩体一定深度范围内会出现桩与桩间土的等沉面。等沉面以上的桩间土将相对桩体向下移动，从而对桩产生负摩擦阻力，而在等沉而以下；桩体相对于桩间土向下移动，故桩间土对桩体产生正摩擦阻力。由于存在负摩擦区，在该区，其作用是阻止桩间土的变形。当外部荷载较小时，桩侧阻力是主要的，而桩端阻力发挥较少，总体效应是使桩间土变形减小；当外部荷载较大时，桩的端阻力有较大地发挥，桩对桩间土产生的总体效应是使桩间土变形增大。②边载作用的影响对有无边载作用两种条件，CFG桩复合地基荷载试验的Q—s曲线表明，有边载条件下会比无边载条件下复合地基承载力提高100kPa，说明边载作用使得CFG复合地基承载力有较大提高；另一方面，通过深层变形标进行变形观测，绘制CFG桩复合地基中各深度变形曲线，结果表明：当同一荷载作用时，在荷载板下部，有边载条件下的沉降量小于无边载条件的沉降量，而荷载板以外的变形量则大于无边载条件下的变形量。同时，由于边载的作用抑制了基础外侧土体向上隆起，导致同一深度处的变形趋于均匀化。4、CFG桩沉降计算机理客运专线按变形控制设计复合地基，但CFG桩复合地基的沉降计算比较困难，目前常采用以下方案进行CFG桩复合地基的沉降计算。(1)CFG桩复合地基的沉降量计算见式(3.1)。(3.1)式中，——加固区变形；——下卧层变形，按《建筑地基基础设计规范》(GB5O007—2002)计算；——柔性垫层的变形。(由于垫层厚度较小,且施工中已压密，可忽略不计)。(2)地基处理后的变形计算按现国家标准的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的倍，值可按式(3.2)确定。(3.2)55 式中，——复合地基承载力特征值，kPa；——基础底面下天然地基承载力特征值，kPa。其中为复合地基承载力特征值，按式(4.3)计算。(3.3)m为面积置换率；为单桩竖向承载力特征值，按式(4.4)计算。(3.4)3.5.1.2灰土桩桩网结构1、灰土桩桩网结构加固特征与机理灰土桩桩网结构在湿陷性黄土地基处理中，能有效的消除大厚度黄土的湿陷性，与其他处理方法比较，灰土桩桩网结构具有不需大量开挖和回填、所用施工机械简单，处理费用低、处理深度深(达5～15m)等特点，这是其他处理方法(如重锤实法)难以达到的。除了消除黄土湿陷性外，灰土桩和挤密桩一起构成灰土桩桩网结构，提高地基强度，减小地基变形，改善了黄土的地基特性。灰土桩挤密加固地基的作用机理主要是：(1)挤密作用灰土桩是成孔后填入一定比例的灰土振实形成的，成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高，由于桩孔之间的相互作用，相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加，使得桩间土密度进一步提高并变得均匀。(2)置换作用在灰土挤密地基中，由于灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，在灰土桩与天然土的共同作用下，刚度较大的灰土桩体受到较大的应力，从而降低了基础底面下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。(3)化学作用灰土桩桩体为用石灰与土按一定体积比(2：8或3：7)均匀拌合的材料，生石灰吸水生成的过程中，吸收了周围土体的水分而膨胀，对周围土体再一次产生挤密作用，且由于放热反应使周围土体中的水分蒸发，加速了土体固结过程同时生成的因饱和沉淀形成胶体，经再结晶后构成合成晶体使桩体与土体紧密胶结而具有较高的强度，因而提高了地基承载力。2、灰土挤密桩桩网结构设计与计算(1)荷载55 桩网结构地基荷载包括路基面荷载和路基土体自重．其中路基面荷载有钢轨荷载、扣件荷载、轨道板荷载、轨枕荷载和钢筋混凝土基础荷载。由于是静力计算，故不考虑列车荷载。计算式为：(3.5)其中，为路基面荷载，KN／m；为路基填土容重,KN／m；为路基填土高度,m(2)桩径桩径的设计应与当地施工机械相适应。桩径过小，则桩数量增多，成孔和回填工作量增加；桩径过大，则对桩间土体挤密不够,同时对成孔机械能量要求较大，设备基本条件不易达到，过大的桩径也会影响挤密后土的均匀性。结合我国目前的施工机具和设备情况,桩径一般以300mm～600㎜为宜，大多用400㎜。(3)桩长桩孔深度应按湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型及成孔设备的能力等方面考虑,对于湿陷性黄土地基，处理深度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加压力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。另外还要考虑加固层和下卧层土体的工后沉降是否能满足设计要求。(4)地基置换率复合地基置换率为桩体的横断面积与该桩体对应的复合地基面积的比值，若桩体按等边三角形，则置换率为：(3.6)其中m为置换率；d为桩径；s为桩径面积。一般要求地基置换率不小于10％(6)地基承载力计算①单桩所承受的荷载V=其中V为地基承载力；为土的含水率；为基础底面以下土的重度；H基础埋置深度；s为桩径面积。②单桩竖向承载力国内计算法。(3.7)其中,为桩侧第几层土的极限侧阻力，kPa；为极限端阻力，kPa；K为安全系数，一般取3.0。日本桩网法。(3.8)其中，为灰土桩极限端阻力，kN；为灰土桩桩周极限摩阻力，kN；55 为安全系数，一般取3.0。3.5.2桩板结构桩板结构主要由钢筋混凝土桩基、桩周土体、托梁和承台板四大部分组成。其主要的工作机理是：通过承台板将上部荷载传到桩体，桩体把荷载扩散到桩间土、下卧层或桩基底岩石层，从而达到控制松软土路基沉降与变形破坏的目的。相比于桥梁结构，桩板结构更适用于挖方以及低填方路段，也适用于既有软弱路基的提速加固处理。由于桩周土体对桩基的侧向抗力，桩板结构纵横向刚度大；因桩基竖向穿透松软土层，桩板结构可严格控制高速铁路路基工后沉降；可与上部无砟轨道结构较好匹配、合理衔接，适应高速行车；路基土体可对承台板提供竖向支撑，桩板结构承载能力增强。另外，桩板结构施工机具通用，施工方法简易，且与桩网结构等处理措施相比具有一定技术经济优势，因此有望在我国高速铁路路基工程中得到合理广泛的应用。该结构曾在德国纽伦堡一英戈尔施塔特高速铁路及荷兰—比利时高速铁路软土地基情况复杂线路应用取得了成功，但在我国高速客运专线中采用桩板结构处理湿陷性黄土地基尚属首次，其结构形式、设计方法等都需要进行研究确定。本文对郑西客运专线湿陷性黄土地基桩板结构进行优化设计与方案比选，可为客运专线路基设计及类似的工程提供参考。3.5.2.1整体构造分析桩板结构的构造形式可采用独立墩柱式、托梁式以及复合式3种。独立墩柱式为桩基与承台板直接相连的结构。托梁式则首先通过托梁横向连接桩基，其上再与承台板相连。复合式则为独立墩柱式、托梁式的组合结构，中跨采用独立墩柱式，边跨为托梁式。桩板结构中承台板直接承受上部结构及列车的长期重复动荷载作用，是设计中最关键的构件。对于双线行车条件下，独立墩柱式承台板处于多向弯曲、翘曲和扭曲的变形和应力状态，结构受力复杂。托梁式桩板结构则简化了承台板系受力，方便设计施工，另外，由于托梁的横向连接作用，桩板结构抵抗不均匀下沉能力增强，横向刚度提高，有利于高速行车。鉴于此，郑西客运专线桩板结构拟采用托梁式，承台板为现浇钢筋混凝土板，托梁为现浇钢筋混凝土梁，桩基为钻孔灌注桩，桩与托梁均固接，2号和3号托梁与承台板固接，为通过构造措施减小收缩徐变、温度应力的影响，1号、4号托梁与承台板搭接。考虑施工技术条件等因素，桩板结构采用三跨为一联，相邻联处共用托梁和桩基，从而避免了悬挑段易受列车荷载冲击破坏的不利影响。相邻联的板问横向预留2㎝宽伸缩缝。考虑到温度应力、收缩徐变以及施工的难易(主要是模板的安装、拆除以及混凝土的灌筑)等因素，桩板结构跨度不宜过大。参照铁路板桥中最大板跨不宜超过l0m的原则,综合考虑轨道结构设计、伸缩缝设置以及方便施工等因素，跨度优选拟采用5m、7.5m、10m3种方案。3.5.2.2结构几何尺寸优化55 桩板结构竖向荷载主要包括上承结构(钢轨、扣件、道床板和混凝土底座)自重、承台板自重以及承台上最不利位置施加的列车活载(ZK-活载)等。其中，计算剪力动力系数　(3.9)计算弯矩动力系数(3.10)式中为加载长度(单位为m)。横向力包括列车离心力、横向摇摆力以及收缩徐变内力等。纵向力包括长钢轨纵向水平温度力/挠曲力、牵引力或制动力以及收缩徐变内力等。温度荷载包括由均匀升温或降温产生的伸缩应力和由混凝土板顶面与底面温差而产生温差应力。郑西客专某深厚湿陷性黄土地基工点,湿陷土层厚度达到32.27m，地表由上到下土层参数如下：松软土，湿陷系数为0.007～0.104，厚度为7.01m,重度为l4.7kN／m，压缩模量为5.1MPa；砂质黄土,湿陷系数为0.000～0.340,厚度为25.26m，重度为15.1kN／m,压缩模量为6.2MPa；砂质黄土，不具湿陷性,重度为15.1kN／m,压缩模量为18MPa。以下以7.5m跨度为例，针对桩板结构主要构件的几何尺寸进行优化分析。3.5.2.3承台板设计考虑双线行车的动力作用，承台板采用双板上下行线分幅设置，以降低横向扭曲变形，减小单线过车对桩板结构整体性能的影响。承台板的宽度根据路肩宽度和轨道结构宽度等确定，板宽采用2×499m(双线)，中间预留2.0cm构造缝。承台板几何尺寸设计主要是对承台板高度的优化。关于承台板的高度，参照铁路桥规中钢筋混凝土简支梁的梁高一般约为跨度的1／6～1／9，梁高与跨度之比通常随着跨度的增大而变小的原则进行选择。计算时考虑结构恒载、列车活载和温度应力，以及桩板结构的不均匀沉降允许值(=5㎜)等的影响。计算过程如下：按4号桩发生不均匀沉降，并考虑最不利荷载组合效应计算承台板最大负弯矩和最大剪力；按3号桩发生不均匀沉降，并考虑最不利荷载组合效应计算承台板最大正弯矩。然后按上述计算值依据铁路桥规对承台板进行配筋设计、挠度与最大裂缝宽度验算等。在满足结构设计要求的前提下，比较计算不同承台板高度时的总造价。当承台板高度在0.75～1.0m范围内，造价较为经济。从降低结构高度考虑，设计中板高选用0.8m。55 3.5.2.4托梁设计为约束承台板横向位移，托梁两侧端头处设置凸型挡台，挡台宽0.2m，因此托梁长度为10.4m当桩径为1.0m时，托梁宽度取为1.3m。考虑结构恒载、列车活载和温度应力以及结构允许不均匀沉降量，可求得托梁最大弯矩和最大剪力，从而进行托梁配筋设计，并验算挠度与最大裂缝宽度等。在满足结构设计要求的前提下，当托梁高度在0.75～1.2m范围内，造价较经济。托梁与承台板相比，造价较低，约为承台板的11.1％，不是决定结构整体造价的关键因素，且为降低结构高度考虑，设计中托梁高度选用0.8m。3.6.2.5桩基设计桩基设计的要素包括桩径、桩长和桩间距等，应考虑承载力和变形两方面的要求，并通过技术经济分析和施工技术能力考察等最终确定。列车轨道荷载为带状分布，为降低承台板和托梁横向弯曲内力，使结构受力均匀，桩板结构桩问距确定为线间距，即5.0m。因此，桩径和桩长是优化设计的主要方面。对于客运专线铁路，沉降控制严格，桩基变形往往是设计的控制因素；但对于深厚湿陷性黄土地基，由于负摩擦力而产生的下拉荷载作用，承载力也会成为主控因素。影响负摩擦力的因素较多，要从理论上精确计算桩基的负摩擦力是复杂而困难的。工点设计中桩基采用钻(挖)孔灌注桩，属摩擦桩，按桩径0.6m，0.8m，1.0m，1.25m四种情况分别考虑，可得出满足承载力要求的桩长。不同桩径时的桩长、造价不同。桩基总造价随桩径减小而基本呈线性降低，但桩长随桩径减小而增加，桩基施工受到机具能力制约。综合经济性和施工能力两方面因素考虑，桩径1.0m、桩长59m时设计参数较优。桩板结构的适应性很强，对不同地段可以灵活地选择桩板结构形式；能够很好地满足无砟轨道路基的变形要求，可以严格地控制路基的工后沉降，结构纵横向刚度大，适合高速行车，而且施工简单，可见桩板结构是处理深厚软土及松软土地基和深厚湿陷性黄土地基的有效方法。对于边跨处承台板与托梁的连接，是桩板结构中最薄弱的环节，宜在接触处设置高强度耐磨高分子材料，以减缓温度应力引起的相对位移影响以及列车动荷载的冲击作用。对于曲线地段，可于托梁上设置小型端刺，以约束承台板横向位移。桩板结构上部需要设置防水层，以保护下部土体和承台板表面混凝土等。在承台板与托梁连接处以及托梁与桩基连接处，宜设置钢筋网，以抵抗冲切作用和防止局部应力集中。目前对于钢筋混凝土结构设计在各行业规范中主要有2种方法：一是《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3—2005)中采用的容许应力法，另一个是《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)等大多数规范所采用的概率极限状态法。就我国当前的具体情况而言，国内尚无统一的桩板结构的设计规范，因此桩板结构设计基本上都是参照铁路桥涵设计规范按容许应力法进行设计。容许应力法是19世纪中叶由于铁路的出现和重工业55 的兴起而逐渐发展起来的。当时人们为了使结构物安全可靠，在对结构物的分析中开始注意材料弹性阶段的工作情况，相应地采用了容许应力设计法【24】(1)容许应力法结构设计采用容许应力法是根据标准荷载作用下的内力并考虑构件截面按弹性阶段工作求出材料的最大应力，设计时要求最大应力不超出允许应力，用公式表达为：(3.11)式中，——构件在使用阶段由荷载引起的截面上的最大应力；[]——材料的容许应力，由规范规定。安全系数就是材料的极限强度与允许应力的比值。用公式表达为：(3.12)式中，——材料的极限强度，由试验确定。对塑性材料(如钢筋)取材料的屈服极限强度，对脆性材料(如混凝土)取材料的强度极限；——安全系数，又叫安全储备。按容许应力法对桩板结构强度进行检算时，采用计算公式如下：(3.13)式中，——弯矩设计值；——桩板结构自重；——附加荷载；——列车竖向荷载；——对混凝土受压边缘及对所检算的受拉钢筋重心处的换算截面抵抗矩；u——动力系数；——混凝土极限抗压强度。容许应力法的优点在于表达形式简单，计算方便，便于使用者学习掌握。因此这种方法沿用100多年至今仍为我们所用。其缺点是没有考虑荷载、抗力的不定性；安全系数K的取值多凭以往的经验和工程判断，因而难以正确评价所设计的结构物或构件的安全度；更难以确保所设计的结构物或构件具有一致的安全度水准。(2)概率极限状态法目前国内的结构设计规范采用的概率极限状态法属于近似概率法的范畴。该法首先对结构可靠性赋予概率定义，以结构的失效概率或可靠指标来度量结构可靠性，并建立了结构可靠度与结构极限状态方程之间的数学关系，然后在计算可靠指标时考虑了基本变量的概率分布类型，并采用了线性化的近似手段，在设计截面时一般采用分项系数的实用设计表达式。如我国的《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153—199255 )、《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)都采用了这种近似概率法。概率极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态极限状态是指结构或构件达到的最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形的极限状态。如整个结构或某一部分作为刚体失去平衡；结构构件因承载超过材料强度而破坏，或因过度的塑性变形而不适宜于继续承载；结构为可变体系等。一般是以结构的内力超过其承载能力为依据。对于承载能力极限状态，用公式表达为：(3.14)式中，——结构重要性系数；——荷载效应组合的设计值；——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。正常使用极限状态是指结构或构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。如影响结构正常使用或外观的过度变形；影响结构正常使用或耐久性的局部损坏；影响结构正常使用的振动等。一般是以结构的变形、裂缝、振动参数超过设计允许的限值为依据对于正常使用极限状态用公式表达为：SC(4.15)式中,——结构或结构构件达到正常使用要求的规限值，例如变形、裂缝、振幅、加速度应力等的限值，应按各有关建筑结构设计规范的规定采用。按概率极限状态法对桩板结构强度进行检算时采用计算公式如下：(4.16)式中，——结构重要性系数；、、——荷载分项系数；b——截面宽度；——截面有效高度；x——受压区高度；——混凝土抗压强度设计值。概率极限状态法的优点在于，将作用效应和影响结构抗力的主要因素作为随机变量，根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性的结构设计方法。其特点是有明确的、用概率尺度表达的结构可靠度的定义，通过预先规定的可靠指标值，使结构各构件间，以及不同材料组成的结构之间有较为一致的可靠度水平。55 第4章路基沉降监测4.1路基沉降监测的目的由于路基沉降的计算与分析涉及勘测、设计、施工、质量检测等诸多环节相关联，其计算精度仅能作为估算要求，不足以满足无砟轨道路基沉降的控制要求，路基沉降的控制，应以施工过程的现场监测数据进行分析。因此，路基应根据不同的地基条件、不同的结构部位设置相应的沉降监测剖面，开展施工期间系统的沉降监测与评估分析，以满足路基沉降的控制要求。路基施工期间系统的沉降监测是轨道路基施工质量的重要前提。通过路基沉降的现场观测，一方面可监测填土施工过程中地基的稳定性，从而控制填土速率；另一方面可据以推测地基的沉降变形规律，推算路基的最终沉降并判断是否满足规范要求。及时采取沉降控制措施，地基的工后沉降满足。若在观测期内，路基沉降实测值超过设计值的20％及以上时，则需及时查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测数据调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取有效的沉降控制措施。可以说，做好路基沉降的控制关键在于何获得能真实反映路基沉降变形的数据。4.2路基沉降的监测内容及要求高速铁路尤其采用无砟轨道技术的客运专线，其轨道施工对路基的工后沉降要求十分严格，如果沉降控制达不到设计要求，会造成轨道板大部分甚至全面返工、列车停运的严重后果。将不能进行无砟轨道的铺设，工后沉降量是控制无渣轨道施工的重要控制条件。沉降观测中最常用的是要根据建筑体的性质、使用情况、观测精度、周围的环境以及对观测的要求而定，垂直位移多采用水准测量方法，在平顺性要求极高的高速铁路采用精密水准测量方法。通过布设控制网，按一定精度要求，根据施工进度及加载实况，定期定点对路基在施工过程中的沉降进行观测，整理用以评估路基是否稳定的汇总数据。路基工程施工应按设计要求进行地基沉降、侧向位移的动态观测。观测基桩必须置于不受施工影响的稳定地基内，并定期进行复合校正。观测装置的埋设位置应符合设计要求，且埋设稳定。施工中应保护好观测桩及观测装置。根据不同的路基高度，不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置沉降监测剖面，且监测范围应函盖所有沉降发生的路基地段。沉降动态变形监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋(土工格栅)应力应变监测共六个方面。路基面监测点是变形监测的重点部位，同时为评价沉降的发生与发展规律，预测总沉降量及工后沉降完成时间，还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。路基面的沉降观测主要通过沉降观测桩来监测；路基基底的沉降观测主要通过单点沉降计、沉降板来监测；路堤本体的沉降观测主要通过剖面沉降管来监测。基底沉降监测与路堤本体沉降监测在一般路基(非试验段路基)地段监测点可同时布置于55 路基基底和基床底层顶面；分层沉降监测、加筋(土工格栅)应力、应变监测按不同的工程地质地貌单元，选择代表性地基类型工点进行；基底沉降监测与路堤本体沉降监测在一般路基(非试验段路基)地段监测点建议一同布置于路基基底和基床底层顶面。4.2.1沉降观测基本要求测量仪器、设备精度满足观测进度和精度要求，并保持相对稳定．利用一台二等水准仪及水准尺配3m铟钢尺，并校正合格。成立专职技术人员组成的沉降观测小组，测试人员技术素质合格，人数足够，且保持相对稳定。水准网布设符合测量规范，结实不宜破坏，并与施工作业面保持一定距离，以免施工影响。水准网内水准点应不少于3个。水准网应定期复核，避免误用。为保证施工过程中沉降观测桩不被破坏，对施工负责人，工程机械司机及运输车司机进行沉降观测重要性的专项教育，运输车辆在沉降观测桩周围卸土时，设专人指挥倒车，夜问路基填筑施工时沉降观测桩要涂反光材料，确保沉降观测杆不被破坏。如果发现碰撞或丢失，立即补好。在所有观测桩的位置插上标志旗，以提醒操作人员注意．沉降观测杆周围改用TY60打夯机夯实，并重点抽查该处的压实质量。观测杆太高时，影响观测精度，根据设计要求控制高度，以高出路面O.5m左右为好。埋设完的沉降板观测秆应随路基填高及时接长加高，在接长时要牢固，丝扣旋紧，消除接管误差。4.2.2路基沉降监测的技术要求客运专线路基沉降监测范围应函盖所有会产生沉降的路基地段，监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋(土工格栅)应力应变监测共六个方面。路基面监测点是变形监测的重点部位，同时为评价沉降的发生与发展规律，预测总沉降量及工后沉降完成时间，还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。路基面的沉降观测主要通过沉降观测桩来监测；路基基底的沉降观测主要通过单点沉降计、沉降板来监测；路堤本体的沉降观测主要通过剖面沉降管来监测。沉降监测剖面的设置及观测内容、元件的布设应根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况，结合沉降预测方法和工期要求综合确定。路基底沉降观测断面沿线间距一般不大于200m，并要求每个断面埋设1～2个沉降板；路基面沉降观测断面的间距一般不大于50m，地势平坦、地基条件均匀良好的路堑和高度小于5m的路堤可放宽到100m，要求每断面布设3个观测桩；对地形、地质条件变化较大地段应适当加密观测断面。外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》(GB／T12897—2006)有关要求执行。观测做到四个固定：固定观测人员；固定仪器及水准尺；固定后视尺读数；固定测站及转点。数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，主水准路线进行严密平55 差，选用经鉴定合格的软件进行。客运专线路基沉降监测类型应根据路基填筑高度、路基结构、地基条件以及监测内容等因素确定，大致可分为7种类型，分别是：(1)一般路堤地段沉降监测(A型)；(2)一般软弱土地基路堤地段沉降监测(B型)；(3)深厚覆盖层地基地段沉降监测(C型)；(4)低填浅挖路基地段监测(D型)；(5)过渡段路基沉降监测(E型)；(6)岩溶路基沉降监测(F型)；(7)路堑地段的深层沉降监测(G型)。当路基基底或下卧压缩层为平坡时，路堤主监测断面为线路中心；当地表或下卧压缩层横坡大于20％时，在填方较高侧或压缩层厚侧还应增加监测点。客运专线沉降变形观测开始，最少时间为6个月，在无砟轨道铺设后12个月完成。路基沉降整个检测过程可分为四个阶段：第一阶段为路基填筑施工期间的监测，主要检测路基施工填筑期间地基土的沉降以及路堤坡脚边桩位移；第二阶段为路基填土施工完成后，自然沉落期及摆放期的变形监测，该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的检测，直到工后沉降评估可满足要求铺设无砟轨道为止；第三阶段为铺设无砟轨道施工期的监测；第四阶段为铺设轨道后及试运营期的监测。4.3合理选择观测设备沉降观测设备常用的有沉降板、剖面沉降管、观测桩、定点式剖面沉降测试压力计等，但各种观测设备均有其优缺点。通过近几年在无砟轨道客运专线路沉降观测中的应用，剖面沉降管虽然易于保护，且能够量测出路基横断面的沉降趋势，但精度较低；沉降板、观测桩精度较高，但在施工中易被破坏；定点式剖面沉降测试压力计是一种易于保护且测量精度相对较高的新型设备，已在某些客运专线中采用。因此在一个观测断面中应布置2种以上观测设备，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。4.4观测元件埋设说明(1)沉降观测桩：选择中20㎜钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待表层级配碎石施工完成后，在观测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度不小于0.3m。桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩项标高作为初始读数。(2)沉降板：由底板、金属测杆(20镀锌铁管)及保护套管(49PVC管)组成。钢筋混凝土底板尺寸为50cm50cm，厚3cm或钢底板尺寸为30×30cm，厚0.8cm。①位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫l0cm砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。②放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管1：3，并在其周围填筑相应填料稳定套管，完成沉降板的埋设工作。(3)测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以0.5m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高55 量。金属测杆用内接头连接，保护套管用PVC管外接头连接。(4)位移边桩：在两侧路堤坡脚外2m及12m处各设一个位移观测边桩。位移观测边桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm正方形，长度不小于1.5m。并在桩顶预埋20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线。边桩埋置深度在地表以下不小于1.0m，桩顶露出地面不应大于l0cm。埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定。完成埋设后采用经纬仪(或全站仪)测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。4.5沉降观测操作要求(1)为了观测到各部位的沉降，从路基填土开始，沉降观测也随即进行。预压地段按照相关要求在基床底层顶面设置临时沉降观测桩，非预压地段，此时基床表层的级配碎石也未填筑，在路基中心及两侧各2m范围内设置临时沉降观测桩。临时沉降观测桩的材质，埋置要求及观测标准与正式的沉降观测完全相同，待预压土卸载时。临时沉降观测桩随之拆除或废弃沉降板测杆随之降低，待基床表层的级配碎石铺设完成后，按照相关要求埋设正式的沉降观测桩，开始观测路基沉降。(2)沉降板随着预压土的填筑而接高，随预压土的卸载而降低，观测连续进行，剖面沉降管和位移观测桩不受预压土的影响。(3)沉降设备的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的填筑施工要与设备的埋设做好协调，做到互不干扰、影响。观测设施的埋设及沉降观测工作应按要求进行。不能影响路基填筑质量。(4)观测过程中发现异常及时查明原因，尽快妥善处理。(5)路基填筑过程中应及时整理路堤边桩位移及中心沉降观测点的沉降量．当边桩水平位移大于5m／天，垂直位移大于l0mm／天．路堤中心地基处沉降观测点沉降量大于lOmm／天时，应及时通知项目部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采用卸载措施。(6)资料整理要求①均采用统一的路基沉降观测记录表格，做好观测数据的记录与整理，观测资料应齐全、详细、规范，符合设计要求。②所测数据当天及时按照沉降评估单位规定的格式输入电脑，并进行分析，整理，核对无误后在计算机内保存。③按照提交资料要求及时对测试数据进行整理、分析、汇总，及时绘制路基面、填料及路基各项观测的荷载—时间—沉降过程曲线。4.6沉降观测时间、频率合理确定观测频次。55 观测频次太低，容易漏掉某些关键观测时间段；太高则导致数据起伏太大，沉降曲线不易拟合，给评估工作造成困难。一般沉降观测频次以一周左右为宜，当环境条件发生变化(如下雨、耕地浇灌、抽取地下水等)或数据异常时应及时观测。京津城际轨道交通工程在沉降观测过程中就出现下雨前后沉降出现突变的现象。路基填筑过程中，连续填筑的路基边桩及沉降每天进行1次观测，在沉降量较大的情况下，每天观测2～3次；边桩及沉降在施工期间每天应进行一次观测，在沉降量突变的情况下，每天应观测2～3次。当两次填筑间隔时间较长时，每3d至少观测一次。当沉降速率变大时，增加观测频率。根据观测结果整理绘制“填土高—时间—沉降量”关系曲线图，分析土体的沉降和侧向位移发展趋势，判断地基的稳定性，发现异常情况及时处理。路基填筑至设计高程，在路肩设观测桩，与边桩和沉降同步进行观测。路堤经过分层填筑达到预期高程后，在预压期的前2～3个月内，每5d观测一次；三个月后7～15d观测一次；半年后一个月观测一次，一直观测到预压末期，根据观测结果整理绘制“荷载—时间—沉降量”关系曲线图，推算剩余沉降，判断沉降是否稳定、剩余沉降能否满足工后沉降要求，确定能否卸载。当路堤中心线地面沉降速率每昼夜大于10㎜，或坡脚水平位移速率每昼夜大于5㎜时，应立即停止填筑，待观测值恢复到限值以内在进行填筑。路基填筑至设计高程后，应按设计在路肩设观测桩，与边桩和沉降同步进行观测，通过测量路肩观测桩的高程变化，确定路基面的沉降量。沉降观测资料应及时整理、汇总分析，并提供给相关单位作为工后沉降评估的依据。竣工验交时，沉降观测设施和观测资料应与工程同时移交给工程接收单位。4.7沉降观测资料的应用(1)提供动态设计沉降观测资料要及时整理、汇总，当发现非正常沉降或沉降值、沉降速率超过设计、放置期间沉降不能稳定时，必须及时分析原因，提交设计单位重新评价采取的工程措施，进行动态设计。(2)控制填筑速率沉降观测结果满足地面沉降速率(10mm／d)和坡脚水平位移(5mm／d)要求，施工组织可加快填筑速率，给填筑后的路基留有足够的沉降观察分析时间；否则，需要停工，分析原因，必要时采取卸载措施，防止地基失稳。(3)推算总沉降和剩余沉降量。利用沉降观测实测成果的曲线推算最终沉降量及剩余沉降量的方法较多，常用的有双曲线法、修正指数函数法、对数曲线法和星野法等，每种方法由于对实测资料的利用阶段不同，对各实测曲线的适用性也并不完全一样，而且不同的地基加固方法、沉降观测时间的长短以及初始时间的选择等都会对推算精度产生影响。由于工期的限制，预压时间通常较短，现场推算时，宜采用多种方法，在预压期间每月整理观测资料，绘制沉降曲线，推算总沉降量，55 计算剩余沉降，与上月推算结果比较，使沉降推算精度逐步提高。(4)合理选择评估方法。沉降评估一般采用曲线拟合法，曲线拟合又分指数曲线、双曲线、修正指数曲线、修正双曲线、三点法、星野法等多种。修正双曲线法具有较好适用性，并且可预测在未来某个时间点施加荷载后产生的沉降，同时从大量分析结果看，修双曲线法预测的结果一般偏大，而无砟轨道路基沉降要求标准高，选用修正双曲线法其结果偏于安全，是比较适宜。55 第5章路基施工质量的最新检测方法5.1检测依据根据国家行业标准TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》、《铁路路基工程质量验收标准》TB10414-2003、TB10751-2010《高速铁路路基施工质量验收标准》、设计图纸及工程地质勘查报告。5.2检测方法采用K30平板荷载试验法、灌水(沙)法或核子射线法以及工程地质雷达剖面检测法，对路基基床进行填筑质量的地基系数、压实系数或相对密度试验检测。一般按委托方要求，对路基的检测量根据线路施工图及桥涵所在位置，确定路基检测断面以及对桥梁、涵洞等过度段进行检测,对于特殊路基地段,按照特殊要求进行加密检测点对路基按特殊要求进行检测,具体各断面检测内容为：（1）基床填筑高度超过2.0m时：①在基床表层线路中心处（双线2个测点，单线1个测点）进行地基系数K30平板荷载试验；②在路基中线处开挖0.6m、1.2m、1.8m深进行灌水法或核子射线法检测基床该深度的填料密度或路基压实系数；③采用工程地质雷达进行该断面路基填筑质量（包括均匀性、密度及软弱夹层）检测。（2）路堑或填筑高度小于2.0m时；①在基床表层线路中心处（双线2个测点，单线1个测点）进行地基系数K30平板荷载试验；②在路基中线处，基床表层或开挖0.6m、1.2m、1.8m深（按基床填筑深度确定）进行灌水法或核子射线法检测基床表层或基床该深度的填料密度或路基压实系数；③采用工程地质雷达进行该断面路基填筑质量（包括均匀性、密度及软弱夹层）检测。5.2.1K30平板载荷试验：K30平板载荷试验是采用直径为30cm的荷载板测定下沉量为1.25mm地基系数的试验方法。计量单位为MPa／m。K30平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1／4的各类土和土石混合填料，测试有效深度范围为400—500mm。加载试验为：（1）稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载约30s，待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。（2）以0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级荷载，当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1％时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载。（3）当总下沉量超过规定的基准值(1.25mm)，或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。55 （4）当试验过程出现异常时(如荷载板严重倾斜，荷载板过度下沉)，应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度，重新进行试验。对出现的异常应在试验记录表中注明。试验结果按下列公式计算：①根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线。②从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度，并按下式计算出地基系数：。式中：K30—由直径30cm的荷载板测得的地基系数(MPa／m)，计算取整数；σs—σ–S曲线中Ss＝1.25×10－3m相对应的荷载强度(MPa)；Ss—下沉量基准值(=1.25×10—3m)。5.2.2灌水法及核子射线法基床的相对密度Dr是基床无黏性土填料处于最松散孔隙比与压实后的孔隙比之差和最松散态孔隙比与最紧密状态孔隙比之差的比值。基床压实系数Kh是基床填料压实后的干密度于该填料的最大干密度的比值。灌水法和核子射线法是现场确定基床相对密度或压实系数试验的有效方法。（1）灌水法是通过在现场选定的测点处开挖一定尺寸的试坑，提取试样并称出试样的质量，然后用略大于试坑容积的塑料薄膜袋装水测出试坑的体积。并通过试验采集的现场试样的质量和试样体积，从而计算出试样的湿密度ρ、干密度ρd和孔隙比e0。结合不同填料土的室内试验确定的最小干密度ρdmin与最大干密度ρdmax计算出相对密度Dr或基床压实系数Kh。；。式中：Dr—相对密度，计算至0.01；Kh—基床压实系数；ρdmin—最小干密度（g/cm3）；ρdmax—最大干密度（g/cm3）；ρd—天然干密度或填土的干密度(g／cm3)。（2）核子射线法检测是采用MC—3型核子密度湿度仪，其内部装有两种放射源。铯137r源用来测量密度，镅241／铍中子源用来测量水分。中子源安在机壳底部位置不变。r源装在辐射源金属杆底部内，随测量深度而变。测量密度时，铯137r源发出r射线进入被测材料。如果材料的密度较低，大量的r射线就会穿过它，被装在仪器内的盖草—密勒计数管检测到，那么在单位时间内计到的数就较大。反之，如果材料的密度较高，高密度的材料吸收了部分r射线，起了辐射屏蔽作用，在单位时间内计到的数就较小。然后，微处理器把检测管接收数值(称为密度计数值)除以存储在仪器内的密度标准计数值，得到计数比，再把计数比送人密度计数程序可算出被测材料的密度(这种密度包含被测材料水分，又称为湿容重)。测量水分时，中子源放射的中子流进入被测材料，被测材料水分中的氢原子与高能中子相碰撞使之减速。减速后的慢中子被仪器内的氦—3探测管接收到。被测材料含水量大，在单位时间内所转化的慢中子数也多，检测管接收的慢中子数就多。反之就小。然后，微处理器把接收的慢中子数(称为水分计数值)除以水分标准计数值，得到水分计数比，再把计数比送入水分计算程序可算出被测材料的水分重。55 有了被测材料的湿容重，水分重和输入的室内试验的最大干密度，微处理器即可算出其它的参数。5.2.3地质雷达剖面法检测路基填料情况探地雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(1MHz一1GHz)电磁技术。可广泛地应用于浅层地质结构、构造和岩性检测。它是利用超高频脉冲电磁波为震源，多以自激自收的形式，可采用连续、间断两种方式探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料，可推断介质的结构。由于探地雷达的发射天线与接收天线之间距离很小，甚至合而为一。当地层倾角不大时，反射波的全部路径几乎是垂直地面的。因此，在测线不同位置上法线反射时间的变化就反映了地下地层的构造形态。探地雷达工作频率高，在地质介质中以位移电流为主。因此，高频宽频带电磁波传播，实质上很少频散，速度基本上由介质的介电性质决定。因此，电磁波传播理论与弹性波的传播理论有许多类似地方。两者遵循同一形式的波动方程，只是波动方程中变量代表的物理意义不同。地质雷达检测理论是根据探地雷达这一超高频短脉冲(106一109Hz)电磁波在地下介质中传播规律确定的。根据波的合成原理，任何脉冲电磁波都可以分解成不同频率的正弦电磁波。因此，正弦电磁波的传播特征是探地雷达的理论基础。雷达波在介质中的传播速度v与介质的相对介电常数有关，雷达检测的探测效果主要取决于不同介质分界面的电性差异的大小，即介质层间介电常数差异越大，则探测效果越好，介质异常在雷达剖面上反映也就越明显，从而易于识别。实测时雷达波通过天线进入路基填料中，遇到材质有差别的填料时，产生界面反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时，就可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离：。式中：z为天线到反射面的距离(m)；t为雷达波从发射至接收到反射波的走时，用ns(纳秒计)，1ns=10-9秒；x为收发天线间距离(m)；v为雷达波的行走速度(m／ns)；可以用几何光学的概念来看待直线传播的雷达波的透射和反射。v=C0/ε1/2。其中C0为雷达波在空气中的传播速度－30cm/ns；ε为介电常数，由波所通过的物质决定。55 图5.1雷达探测原理示意图地质雷达的野外工作，必须根据所要研究的地质、岩土工等的问题和任务，采用合适的观测方式、正确选择测量参数以保证记录质量。目前，常用的双天线地质雷达检测方式主要有两种：剖面法和宽角法。剖面法这是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间隔距离沿线同步移动的一种检测方式。发射天线和接收天线时移动一次便获得一个记录。当发射天线与接收天线同步沿测线移动时，就可以得到由一个个记录组成的探地雷达时间剖面像。横坐标为天线在地表测线上的位置，纵坐标为雷达脉冲从射天线出发经地下界面反射回到接收天线的双程走时。这种记能准确地反映正对测线下方地下各个反射面的起伏变化。我们在对兰武二线A14标段路以及兰青二线基基床填筑质量的检测中采用的是地质雷达剖面法。地质雷达检测路基基床填筑质量是利用路基基床填筑的不同填料的电性差异来实现的。由于路基基床填筑的填料是固、液、气三相多孔状混合体材料构成，不同材质间的接触面及同一种材质内部不连续面都是良好的雷达波反射界面。当雷达波向下传播经过这些界面时，都会发生不同程度的反射、折射和散射，产生不同程度的波能吸收和衰减，集中反映在波形和波阻特征变化上。分析研究接收回波的特征差异，就可以揭示路基基床填筑结构特征及病害缺陷。实测时将雷达天线紧贴于路基基床表面，沿测线连续滑动，采用打标方式进行定位，雷达主机实时记录每个测点的时间、深度和振幅值，构成连续雷达剖面。当地下介质的波速已知时，根据所探测到的双程旅行时，就可以求得目标体的位置和埋深。应用专业软件，分析反射波同相轴的波形和波阻特征，就可以获得路基基床填筑质量信息。检测采用美国·GSSI公司生产的SIR-2000型便携式透地雷达，是目前世界上先进的瞬态无载波脉冲雷达，不仅系统的数字化程度高，而且探测范围广、分辨率高、透深能力强，并具有实时数据处理和成像能力，还可进行连续透视扫描，配置浅、中、深全套屏蔽和非屏蔽天线，可应用于混拟土测厚和缺陷检测、钢筋透视、地质调查、空洞和裂隙的确定等。检测所配天线为：100MHZ等。55 表5.2填料压实质量试验报告填料名称填料最大粒径（mm)填层厚度（cm)填土层数填层标高（m)B组砾砂/3031285.68颗粒密度ρsm（g/cm3)最大干密度ρdmax（g/cm3)最优含水率ωopt（%）砂的最大干密度ρdmax（g/cm3)砂的最小干密度ρdmin（g/cm3)2.722.115.9//压实指标名称压实系数K孔隙率n(%)相对密度Dr动态变形模量Evd(MPa）地基系数K30(MPa/m）变形模量Ev2(MPa）测定方法/灌砂法//K30平板荷载试验/记录编号/BLTJA2013-YS-004//BLTJA2013-YS-004/测点编号测点位置含水率ω（%）规定值实测值规定值实测值规定值实测值规定值实测值规定值实测值规定值实测值1DK75+191左///﹤3128////≥120///2DK75+191左//26/////3DK75+191左//25/////4DK75+191右//28/////5DK75+191右//27/////6DK75+191右//26/////1DK75+191左/////189//2DK75+191左/////304//3DK75+191右/////320//4DK75+191右///////检测评定依据：　试验结论：　　按TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》所测点符合TB10414-2003《铁路路基工程施工质量验收标准》及设计要求。55 第6章结论与展望6.1结论高速铁路作为科技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。本文针对黄土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黄土的结构与性质。主要介绍了高速铁路路基沉降控制标准，路基的填料，路基处理方法及效果，路基沉降的原因，危害，路基沉降的影响因素、加固地基的方法及比较、沉降计算及路基监测等。6.2展望随着世界高速铁路技术的不断发展，高速列车的商业运行速度迅速提高。旅行时间的节约，旅行条件的改善，旅行费用的降低，再加上国际社会对人们赖以生存的地球环保意识的增强，使得高速铁路在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头。作为21世纪主要交通工具之一，高速铁路得到各国的青睐。高速铁路的发展和运营实践表明：高速铁路在我国有很大的发展空间和潜力，我国应充分利用后发优势，实现我国高速铁路的跨越式发展。所以，在未来的十几年里，我们不仅要大量发展高速铁路，而且在技术和管理上还要赶超一些发达国家的水平，实现中国铁路现代化。铁路的发展必然要求路基技术的不断成熟与完善，在科技发达的现代，路基技术的发展又会促使高铁进入一个新的发展时期。55 参考文献1.铁道部第四勘察设计院.高速铁路.北京：中国铁道出版社，19842.钱仲侯主编.高速铁路概论.北京：中国铁道出版社，19943.孙翔编译.世界各国的高速铁路.北京：西南交通大学出版社，19924.杨广庆主编.路基工程.北京：中国铁道出版社，20035.杨广庆主编.高速铁路路基设计与施工.北京：中国铁道出版社，19996.孙明漳，杨志宏等编著.路基填土压实及检测技术.北京：中国铁道出版社，19947.铁道部第一勘察设计院.铁路工程设计技术手册·路基.北京：中国铁道出版社，19928.铁道部第一工程局.铁路工程设计技术手册·路基.北京：中国铁道出版社，19949.《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册.北京：中国建筑工业出版社，198810.《铁路路基施工规范》TB10202-200255 支撑性材料表1K30平板荷载实验记录施工里程DK75+191记录编号压实方式机械碾压委托编号设计地基系数委托日期2013.8.26填料名称B组砂砾试验日期2013.8.26仪器设备及环境条件仪器设备名称型号管理编号分辨力温度（℃）相对湿度（%）K30平板载荷仪K30填料压实状态描述采用标准填层厚度h90cm检测标高H1585.68m荷载板直径φ300mm加载顺序荷载强度σ(Mpa)油压表读数P（MPa）下沉量（百分表读数）S（0.01mm）荷载中心下量（0.01mm）表1表2表3平均值预压0.011.8复位0.000.00.000.00/0.000.0010.043.20.100.10/0.100.1020.085.10.200.20/0.200.2030.127.00.250.60/0.430.4340.168.90.900.90/0.900.9050.2010.81.101.10/1.101.10σ—S关系曲线沉降1.25mm对应的荷载0.236Mpa地基系数K30189Mpa/m试验计算复核155 表2K30平板荷载实验记录施工里程DK75+191记录编号压实方式机械碾压委托编号设计地基系数委托日期2013.8.26填料名称B组砂砾试验日期2013.8.26仪器设备及环境条件仪器设备名称型号管理编号分辨力温度（℃）相对湿度（%）K30平板载荷仪K30填料压实状态描述采用标准填层厚度h90cm检测标高H1585.68m荷载板直径φ300mm加载顺序荷载强度σ(Mpa)油压表读数P（MPa）下沉量（百分表读数）S（0.01mm）荷载中心下量（0.01mm）表1表2表3平均值预压0.011.0复位0.000.00.000.00/0.000.0010.044.00.070.14/0.110.1120.088.10.210.31/0.260.2630.1212.10.350.50/0.430.4340.1616.20.420.62/0.520.5250.2020.20.530.78/0.660.66σ—S关系曲线沉降1.25mm对应的荷载0.380Mpa地基系数K30304Mpa/m试验计算复核155 表3K30平板荷载实验记录施工里程DK75+191记录编号压实方式机械碾压委托编号设计地基系数委托日期2013.8.26填料名称B组砂砾试验日期2013.8.26仪器设备及环境条件仪器设备名称型号管理编号分辨力温度（℃）相对湿度（%）K30平板载荷仪K30填料压实状态描述采用标准填层厚度h90cm检测标高H1585.68m荷载板直径φ300mm加载顺序荷载强度σ(Mpa)油压表读数P（MPa）下沉量（百分表读数）S（0.01mm）荷载中心下沉量（0.01mm）表1表2表3平均值预压0.010.5复位0.000.00.000.00/0.000.0010.041.90.110.12/0.120.1220.083.80.240.24/0.240.2430.125.80.380.40/0.390.3940.167.70.510.56/0.540.5450.209.60.570.64/0.610.61σ—S关系曲线沉降1.25mm对应的荷载0.400Mpa地基系数K30320Mpa/m试验计算复核155 表4灌砂法测定填料压实密度试验记录施工里程DK75+191委托编号委托日期2013.8.26记录编号填土名称B组砂砾填料粒径压实方式试验日期2013.8.26仪器设备及环境条件仪器设备名称型号管理编号示值范围分辨力温度相对湿度灌砂桶150mm电子称ACS-150-15Kg填料压实状态描述采用标准TB10102-2011最大干密度ρdmax（g/cm3）最优含水率ωopt（%）标准砂密度ρsr（g/cm3）施工日期填土层次压实遍数填土标高（m)填土压实厚度(cm)2.115.91.471285.0830测点编号测点位置密度测定灌满标准砂质量（g)灌满灌砂漏斗所需砂质量（g)密度测定器和剩余砂总质量（g)灌满试坑所用标准砂质量（g)试坑体积Vp（cm3）土和容器总质量（g)容器质量（g)试坑土的质量（g)土的湿密ρ0（g/cm3）度土的含水ω（%）率土的干密度ρd（g/cm3）压实系数实测值Kh(1)(2)(3)(4)(5)（6）（7）（8）（9）(10)(11)(12)1DK75+19190008605920222015103247032472.156.82.01262DK75+19190008605945219514933135031352.107.11.96283DK75+19190008605935220515003180031802.126.71.99274DK75+19190008605940220014973219032192,155.82.0325试验计算复核55 表5灌砂法测定填料压实密度试验记录施工里程DK75+191委托编号委托日期2013.8.26记录编号填土名称B组砂砾填料粒径压实方式试验日期2013.8.26仪器设备及环境条件仪器设备名称型号管理编号示值范围分辨力温度相对湿度灌砂桶150mm电子称ACS-150-15Kg填料压实状态描述采用标准TB10102-2011最大干密度ρdmax（g/cm3）最优含水率ωopt（%）标准砂密度ρsr（g/cm3）施工日期填土层次压实遍数填土标高（m)填土压实厚度(cm)2.115.91.471285.0830测点编号测点位置密度测定灌满标准砂质量（g)灌满灌砂漏斗所需砂质量（g)密度测定器和剩余砂总质量（g)灌满试坑所用标准砂质量（g)试坑体积Vp（cm3）土和容器总质量（g)容器质量（g)试坑土的质量（g)土的湿密ρ0（g/cm3）度土的含水ω（%）率土的干密度ρd（g/cm3）压实系数实测值Kh(1)(2)(3)(4)(5)（6）（7）（8）（9）(10)(11)(12)1DK75+19190008605935220515003240032402.165.92.04252DK75+19190008605915222515143195031952.116.41.98273DK75+19190008605920222015103231032312.146.32.01264DK75+19190008605940220014973263032632.185.82.0624试验计算复核55 毕业论文写作十二忌毕业论文,是高校学生根据我国学位条例的有关规定,在毕业之前,结合本人的专业学习和科研方向,在老师的指导下独立完成的学术论文。撰写毕业论文,是高校教学过程的一个必要环节,也是对毕业生综合运用基础知识和专业知识的检验,它可以反映出毕业生对知识的储备情况和研究问题、解决问题的能力以及语言表达等方面的能力。作为科学研究信息的载体,毕业论文也是奉献科研成果并实现其学术价值的重要工具。历年来,许多高校应届毕业生在老师的精心指导下,撰写出了许多高质量的优秀论文。但也有一些论文暴露出了这样或那样的问题,这体现出有些学生还没有真正掌握撰写毕业论文的要领。根据笔者近年来指导撰写毕业论文的工作实践,并联系毕业论文中存在的带普遍性的问题,下面谈谈撰写毕论文应注意的几个问题。1、忌选题不当,题目大小不宜万事开头难,选题是起点。我们所说的选题,是指挑选用来作为毕业论文论证、探讨和解决的问题,也就是研究的中心问题。主攻研究的方向明确了,才能明确从何下手。一般说来,毕业论文论题的选择应遵循以下四点:一是要选主观上有条件、有能力驾驭的论题;即选与自己的专业或工作有关的论题;二要选难易适当的论;三是选有新意的论题,或前人从未研究过、或有人探讨过但不尽透彻、或研究角度不同有待进一步研究的论题。而有的学生在选题时,不是首先考虑论题的价值,而是首先考虑参考资料多不多;或虽然考虑了论题的社会价值,但题目大小难易限制不适中。有的选题太大,太复杂,写起来像“老虎吃天,无从下口”,由于作者把握不住选题的原则,因而写得肤浅,甚至半途而废。有的选题太窄太容易,没法展开也难以深入。因此,论文选题要从自身条件出发,尽量选大小适宜、难易适中的题目。从自己所熟悉的领域开个口子去作文章,容易写得深刻切实。联系实际,从具体事物着手,分析归纳出一些带规律性的东西,易于增强文章的说服力,也易于解决问题,这种“小题大作”的论文一般效果很好。2、忌懒于实践,眼高手低有的学生由于平时读得多、动笔少,一动笔好象非要一鸣惊人不可。看别人的文,初看钦佩有加,久看觉得平庸肤浅,不过如此而已。而自己真正动笔写又写不出来。久而久之,心灰意懒,写作兴趣索然,正所谓眼高手低。写作文是真功夫,不55 仅要语言文字功底扎实,而且要思想严谨而有深度。这就需要经常实践,反复实践。对于毕业论文则可先写出提纲,打出初稿,然后反复思考研究,反复修改,决不能有半点畏难情绪。人的思维能力、研究能力是在科研实践中提高的,写作能力也是在写作实践中提高的。要想写出优秀的毕业论文,一是要对所研究的问题进行认真深入的探索,二是要对思考研究的所得进行归纳整理,理清头绪,写成条理清晰、逻辑严密的文章。3、忌中心不明,纲目零乱作者在下笔撰写毕业论文之前,要确定论证体系,即确定毕业论文的中心论点和分论点,并按一定的逻辑顺序排列好。所谓论证体系就是对讨论的问题,必须有中心,有从属,使中心论点和分论点之间形成一种特定的关系(支撑、从属)。动笔时,一定要把握重心,扣紧中心论点,使材料蕴含的力量全部能渗透到中心论点,要防止转移中心,防止偏题。而有的学生写的毕业论文没有一个突出的中心,什么都想说,什么都想解决,好象蜻蜓点水,到处涉及,而处处都不深入,结果一个问题也说不清楚,说不透彻,使人读后不知作者到底想阐明什么观点,说明什么问题。4、忌凭空想象,似是而非作为应用文体的毕业论文,毕竟不是文艺作品,既不能合理想象,也不能虚构杜撰;既不能渲染夸张,又不能缩小淡化。王充曾经指出,要“疾虚妄”,刘勰要求“事信而不诞”。可见,真实性是论文的生命。论文应观点鲜明、论据确凿,论证要有严密的逻辑性,这样得出的结论才经得起实践和历史的检验。写毕业论文就是进行“写”的研究,同时也是探求科学真理的过程,其材料必须准确无误。从大的事件到具体细节,甚至一句话,一个数据的引证,都不允许有任何虚假。如果论据靠不住,论点就成了空中楼阁,就会削弱文章的逻辑力量,影响文章的表达效果。因此,在立论上,要从实际出发,不带个人好恶,不凭空臆造;在论据上,要详尽地占有资料,对材料的性质、真假进行甄别;在论证上,要有严谨、周密的逻辑力量。这样,才能克服道听途说、以讹传讹、合理想象、似是而非的虚假结论,才不会把谬误说成真理。5、忌结构混乱,言之无序毕业论文的结构,是作者根据自己的写作意图和要求,对大量材料进行创造性思维加工后形成的思想脉络或论文的框架。结构要解决的问题就是文章的脉络层次和发展顺序问题,结构预先设计得好,就可使文章言之有序。如果没有结构或结构混乱,那么再精辟深刻的思想,再丰富典型的材料,也行不成好文章。笔者近年来从阅读55 学员的初稿时发现,即使同一个班的学员,论题大致相同,写进论文的材料也相差无几,但结果完全两样:有的观点鲜明,中心突出,条理十分清晰;而有的看不到中心,内容前后衔接不上,显得杂乱无章。原因之一就是作者安排结构的本领有高下。有经验的作者写作时不贸然动笔,不临文觅意、想一点写一点,而是先把结构考虑成熟才动手,然后一气呵成。这就像我们建房之前,必须先搞好整体设计、画出蓝图、再按图施工一样,如果预先没有精密的设计图纸,具体施工就无从下手,自然就盖不出结构合理的房子来。6、忌观点加例子,论不起来论文的论证,就是用论据去证明论点的过程。“论”,就是讲道理“,述”,就是摆事实。只提出论点,摆出一堆论据,不等于讲出了令人信服的道理。只有找出论点和论据的关系,并根据一定的逻辑联系组织出恰当的语言,才算是论起来了。论证实际上就是对事例进行分析说理。有的毕业论文,虽然篇幅较长,但没有针对论点的分析,只是论点加例子,堆砌一些材料,没有分析推理就下结论,文章再长,也达不到说服人的目的,起不到证明观点的作用。这其中最关键的原因是缺乏分析说理这个中间环节。学术论文要有理论性,就要会分析,会论理,就要紧扣中心论点,精心选择材料,再从各个不同的角度展开论述,道理说得越充分、越透彻,论文质量就越高。7、忌空谈理论,言之无物歌德曾经说过,理论是灰色的,生活之树常青。这里的生活,即是社会实践。理论如果离开了实践,就成了无源之水,无本之木。理论文章就要联系实际,这是理论形成的根据,也是理论发展的需要。因此毕业论文必须回答实践中提出的问题,充分体现论文的社会价值。作为高等院校毕业生来说,应通过撰写毕业论文,实现由知识向能力的转化。如果不去认真进行调查研究,不深入实践中去考察,写出来的论文就会只有空话、套话,就会空乏无物、枯燥无味。毛泽东同志曾在《反对党八股》一文中,把这种空谈理论、缺乏生命力的文章比作旧上海滩的“瘪三”,这种“瘪三”式的文章是任何写作技巧也无法使它健全存活的。8、忌外行逞能,不伦不类前面说过,选题要适中,量力而行。这就包含着一个选择自己所熟悉、所内行、与所学专业相关的问题。我们所处的时代知识更新换代特别快,任何人都不可能全知天下事。每个学生都有自己的专业、爱好和特长,在自己熟悉的领域或所学的专业内讨论问题,说的就是内行话,研讨专业外的问题,就可能出现外行现象,自然写不出高水平的论文来。而近年来有的学员的论文偏离了专业和所学的主要课程。例如学行政管理专55 业的写国际金融市场内容的不少;学政法专业的又研究小城镇建设在农村经济建设中的地位和作用,如此等等。正因为离开了自己的专业学习基地,理论根基不深,情况不熟,结果写出来的论文,不合客观事理和逻辑,有的甚至误入歧途,得出荒谬的结论。因此,有的学员在答辩时支支吾吾,前言不答后语。9、忌观点偏激,提法不妥论文的论点,是作者思想、观点、态度和主张的集中体现。论点是论文的灵魂、统帅和纲领,评价毕业论文的首要条件就是观点正确、鲜明。因此不能随心所欲,不能违背党和国家现行的方针、政策和法律法规,更不能自行其是、钻牛角尖或走极端。在毕业论文写作中,由于个别学员学习不努力,未能及时掌握当前的理论动态,因而在论文中出现观点偏激,提法不妥的现象。要克服这一毛病,首先是要加强学习,努力吸取新知识,接受新事物,使文章所反映出的思想、观点、见解,跟上时代的步伐;其次,在动笔之前和成文之后,都要反复推敲斟酌,看确定论点的总的立场观点是否正确,有无问题;要看文中的主要提法是否妥当,是否符合客观事物的发展规律,有没有片面的、武断的、不实事求是的地方。如果发现了问题,要及时予以纠正。10、忌抄袭代劳,坐享其成撰写毕业论文,是一种创造性、自主性劳动,论文篇幅有一定的要求,写作时间又有严格的限制,对于平时动笔较少的学员来说,确实有一定的难度。因此有的学员就产生了畏难情绪和依赖心理。他们不是在老师的指导下去思考研究、独立完成,而是通过东拼西凑,抄袭组织成文。更有甚者,全文抄袭报刊、杂志、网上现成的论文,或干脆请人代写。正由于作者未经过自己的辛勤劳动,对所抄内容不理解,虽论文写得好,但答辩时不堪一问,无言以对。对于一个真正想充实自己本领的人,应该珍惜毕业论文写作的机会,对棘手问题可以请老师或他人指导解决。借鉴别人的文章是可以的,但要在自己理解、体会的基础上,先吸取其中的营养,再用自己的智慧去创造。千万不要抄袭别人的文章或请他人代笔。这不仅是一种自欺欺人的做法,也是一种很不道德的行为。11、忌弄错文体,不象论文论文是议事论理,以议论为主要表达方式的理论性文体,它要求通过材料和逻辑推理来证明作者的观点,辩明是非曲直,它必须具备论点、论据、论证三个要素。而有的学员对文体把握不准,未弄清论文和其它文体的区别,因而写出来的论文,有的像调查报告,有的像经验总结,有的甚至像报告文学。如有一篇关于《企业改革要以人为本》的文章,作者从报刊、杂志和网上搜集了中外企业举贤授能、重视人才、终于走向成功55 的几十个典型事例,用文学性语言描写叙述,而一点也没有对事例加以分析,没有生发开去论证观点、形成自己的认识。这样的文章,与其说是论文,倒不如说是“故事会”。因此,把握论文的文体特征,弄清论点、论据、论证三个要素之间的关系,是写好毕业论文的基本要求。12、忌语言、标点出错,格式不整语言错误不行。格式错误。字体错误。标点错误。标点符号是无声的语言,发挥着与文字同样的功能。运用得正确,可以十分准确地表情达意。反之,如果不注意正确使用标点符号,将会损害语意的表达。忽视标点符号的恰当使用,是毕业论文中存在的较为普遍的现象。一种通病就是一顿一点到底,论文写完了,还是一个顿号;另一种情况是标点符号使用不当,当用而不用,当用顿号却用逗号。这些现象在论文初稿阶段尤为突出。关于文面的规范、标准、格式问题,目前各高校未提出统一要求。有的学校要求学生可电脑打印,也有的学校要求用手工誊写。大部分高校为了学生能积极投身于毕业论文写作的综合训练中去,要求统一手工誊。于是就出现了有的论文标题位置不当,字迹潦草,文面不整、不洁等现象,造成阅读困难。毕业论文研究方法汇总调查法调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。55 观察法观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。实验法实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。文献研究法文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。实证研究法实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，在自然条件下，通过有目的有步骤地操纵，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。定量分析法55 在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物的发展趋势。定性分析法定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。跨学科研究法运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法，也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明，科学在高度分化中又高度综合，形成一个统一的整体。据有关专家统计，现在世界上有2000多种学科，而学科分化的趋势还在加剧，但同时各学科间的联系愈来愈紧密，在语言、方法和某些概念方面，有日益统一化的趋势。个案研究法个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型：(1)个人调查，即对组织中的某一个人进行调查研究；(2)团体调查，即对某个组织或团体进行调查研究；(3)问题调查，即对某个现象或问题进行调查研究。功能分析法功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法，是社会调查常用的分析方法之一。它通过说明社会现象怎样满足一个社会系统的需要（即具有怎样的功能）来解释社会现象。数量研究法55 数量研究法也称“统计分析法”和“定量分析法”，指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究，认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势，借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。模拟法（模型方法）模拟法是先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系，模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。探索性研究法探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息，探索、创造新知识，产生出新颖而独特的成果或产品。信息研究方法信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法。美国数学、通讯工程师、生理学家维纳认为，客观世界有一种普遍的联系，即信息联系。当前，正处在“信息革命”的新时代，有大量的信息资源，可以开发利用。信息方法就是根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识，并应用于实践，以实现新的目标。信息方法是一种新的科研方法，它以信息来研究系统功能，揭示事物的更深一层次的规律，帮助人们提高和掌握运用规律的能力。经验总结法经验总结法是通过对实践活动中的具体情况，进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。描述性研究法描述性研究法是一种简单的研究方法，它将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证，给予叙述并解释出来。它是对各种理论的一般叙述，更多的是解释别人的论证，但在科学研究中是必不可少的。55 它能定向地提出问题，揭示弊端，描述现象，介绍经验，它有利于普及工作，它的实例很多，有带揭示性的多种情况的调查；有对实际问题的说明；也有对某些现状的看法等。数学方法数学方法就是在撇开研究对象的其他一切特性的情况下，用数学工具对研究对象进行一系列量的处理，从而作出正确的说明和判断，得到以数字形式表述的成果。科学研究的对象是质和量的统一体，它们的质和量是紧密联系,质变和量变是互相制约的。要达到真正的科学认识，不仅要研究质的规定性，还必须重视对它们的量进行考察和分析，以便更准确地认识研究对象的本质特性。数学方法主要有统计处理和模糊数学分析方法。　　思维方法思维方法是人们正确进行思维和准确表达思想的重要工具，在科学研究中最常用的科学思维方法包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辩想象、分析综合等，它对于一切科学研究都具有普遍的指导意义。系统科学方法20世纪，系统论、控制论、信息论等横向科学的迅猛发展，为发展综合思维方式提供了有力的手段，使科学研究方法不断地完善。而以系统论方法、控制论方法和信息论方法为代表的系统科学方法，又为人类的科学认识提供了强有力的主观手段。它不仅突破了传统方法的局限性，而且深刻地改变了科学方法论的体系。这些新的方法，既可以作为经验方法，作为获得感性材料的方法来使用，也可以作为理论方法，作为分析感性材料上升到理性认识的方法来使用，而且作为后者的作用比前者更加明显。它们适用于科学认识的各个阶段，因此，我们称其为系统科学方法。55'