CN112575829B - 一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法 - Google Patents

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Abstract

一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法，克服当前铁路路基容许承载力载荷试验机械照搬建筑基础载荷试验方法导致试验结果不准确的技术难题。步骤为：①根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距计算铁路路基的总沉降值S1和工后沉降值S2；②判断工后沉降值S2是否满足铁路路基工后沉降要求，如不满足则调整复合地基加固措施，并重复进行步骤①，直至S2满足要求为止；③根据铁路路基填方高度、路基面宽度和边坡坡率确定基底宽度b；④计算相对变形值S1/b，作为确定铁路路基地基容许承载力的变形标准；⑤进行载荷试验，绘制荷载‑沉降曲线；⑥在荷载‑沉降曲线上按照步骤④计算出的变形标准确定铁路路基地基容许承载力p1。

Description

一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法
技术领域
本发明涉及路基结构技术领域，具体涉及一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法。
背景技术
原位载荷试验是确定复合地基承载力最可靠也是最常用的方法。原位载荷试验是确定复合地基承载力最可靠也是最常用的方法。
《工程地质手册》也给出了推算沉降量的经验公式，对于粘性土地基，当建筑物基础宽度两倍深度范围内的土为均质时,可利用载荷试验沉降量推算建筑物的沉降量，关系如下:
Figure BDA0002863990690000011
式中：S为基底沉降，B为基底宽度，s为载荷试验沉降，b为载荷试验板宽度。
目前判断铁路复合地基容许承载力主要依据《铁路工程地基处理技术规程》，具体方法如下：
(1)荷载-沉降量有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；
(2)极限荷载能够确定时，取极限荷载的1/2和比例界限的小值；
(3)荷载-沉降曲线是平缓的光滑曲线时，按相对变形标准s/b(s为载荷试验承压板的沉降量，b为承压板的宽度或直径)确定：粘性土为主的砂石桩、振冲桩复合地基s/b取0.015；砂土或粉土为主的砂石桩、振冲桩复合地基s/b取0.01；土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基s/b取0.012；灰土挤密桩复合地基s/b取0.006～0.008；卵石、圆砾、密实粗中砂为主的水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基s/b取0.008；黏性土、粉土为主的水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩地基s/b取0.01；水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基s/b取0.006。
在工程实践中，为了降低载荷试验费用，往往在没达到规范终止加载条件之前结束加载，采用第3条标准即变形控制的标准来确定复合地基承载力。
但上述变形控制主要是参考《建筑地基处理技术规范》，所采用的变形控制标准即s/b值是与建筑结构相符的。建筑结构基础对于总沉降值有着严格的限制，一般不允许超过200mm。铁路路基与建筑基础不同，铁路路基要求工后沉降值(铁路路基铺轨工程开始时的沉降量与最终形成的总沉降之差)不超过容许值，而不控制总沉降。因此对于铁路路基，机械地采用建筑结构的标准是不合适的，会导致试验结果不准确，对于变形模量较小的地基会造成容许承载力取值偏低，导致设计偏保守；对于变形模量较高的地基，会造成容许承载力取值偏高，导致设计偏不安全。
此外，现行规范在确定s/b值时，只是根据地基加固措施类型简单分类，而没有考虑铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距等具体参数，导致试验结果不够准确。
因此需要提出一种适用于铁路复合地基的容许承载力试验方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法，以克服当前铁路路基容许承载力载荷试验机械照搬建筑基础载荷试验方法导致试验结果不准确的技术难题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法，包括如下步骤：
①根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距计算铁路路基的总沉降值S1和工后沉降值S2；
②判断工后沉降值S2是否满足铁路路基工后沉降要求，如不满足则调整复合地基加固措施，并重复进行步骤①，直至S2满足要求为止；
③根据铁路路基填方高度、路基面宽度和边坡坡率确定基底宽度b；
④计算相对变形值S1/b，作为确定铁路路基地基容许承载力的变形标准；
⑤按照《铁路工程地基处理技术规程》进行载荷试验，绘制荷载-沉降曲线；
⑥在荷载-沉降曲线上按照步骤④计算出的变形标准确定铁路路基地基容许承载力p1。
本发明的有益效果主要体现在如下方面：
一、不再照搬建筑基础的做法，考虑铁路路基只限制工后变形而不限制总变形的特点，建立了与铁路路基工后沉降限值相匹配的相对变形标准s/b的计算方法；
二、能够根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距等参数准确地确定相对变形标准s/b，而不再是根据地基加固措施采用同一个值，提高了试验准确性。
附图说明
图1为实施例高速铁路DK50+300～DK51+400段地基载荷试验曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
本发明的一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法，包括如下步骤
①根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距计算铁路路基的总沉降值S1和工后沉降值S2，工后沉降值S2按下式计算：
S2＝(1-Ut)S1
式中Ut为施工期沉降完成比例；
②判断工后沉降值S2是否满足铁路路基工后沉降要求，如不满足则调整复合地基加固措施，并重复进行步骤①，直至S2满足要求为止；
工后沉降标准与铁路等级有关，详见下表：
Figure BDA0002863990690000041
③根据铁路路基填方高度、路基面宽度和边坡坡率确定基底宽度b，基底宽度b按下式计算：
b＝B+2×H×n
式中：B为路基面宽度，H为填方高度，n为边坡坡率；
④计算相对变形值S1/b，作为确定铁路路基地基容许承载力的变形标准；
⑤按照《铁路工程地基处理技术规程》进行载荷试验，绘制荷载-沉降曲线；
⑥在荷载-沉降曲线上按照步骤④计算出的变形标准确定铁路路基地基容许承载力p1。
实施例
某高速铁路为双线有砟轨道，设计时速为250km，路基面宽度13.6m，DK50+300～DK51+400段平均填方高度为6m。采用本发明所述方法通过载荷试验确定铁路复合地基容许承载力。
具体的步骤如下：
①根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距等计算铁路路基的总沉降值S1和工后沉降值S2。
填方高度为6m，地基为粉质粘土，采用CFG桩加固，桩间距2.0m,正方形布置，经计算总沉降值S1为0.23m，考虑施工期沉降完成比例为90％，则工后沉降值S2为(1-90％)×0.23＝23mm。
②判断工后沉降值S2是否满足铁路路基工后沉降要求，如不满足则需调整复合地基加固措施，并重复进行步骤①，直至S2满足要求为止。
该铁路为设计时速250km的有砟轨道，工后沉降容许值为50mm,而工后沉降值S2为23mm，因此满足要求。
③根据铁路路基填方高度、路基面宽度和边坡坡率确定基底宽度b。
路基面宽度为13.6m，填方高度为6m,边坡坡率为1:1.5，因此b＝13.6+6×2×1.5＝31.6m。
④计算相对变形值S1/b，作为确定铁路路基地基容许承载力的变形标准，S1/b＝0.23/31.6＝0.007。
⑤按规范进行载荷试验，绘制荷载-沉降曲线，见图1。
⑥按照步骤S4确定变形标准在荷载-沉降曲线上确定铁路路基地基容许承载力p1。
在图1所示的荷载-沉降曲线上可确定S1/b＝0.007时所对应的荷载值为175kPa，即地基容许承载力p1＝175kPa。
对比例
某高速铁路为双线有砟轨道，设计时速为250km，路基面宽度13.6m，DK50+300～DK51+400段平均填方高度为6m。采用《铁路工程地基处理技术规程》所述方法通过载荷试验确定铁路复合地基容许承载力。
具体的步骤为：
①本段地基为黏性土，采用水泥粉煤灰碎石桩加固，因此根据《铁路工程地基处理技术规程》，s/b取0.01。
②在荷载-沉降曲线上可确定S1/b＝0.01时所对应的荷载值为202kPa,即地基容许承载力p1＝202kPa。
对比可知，按照现行规范确定的地基容许承载力偏高。
由此可见，本发明能够根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距等参数准确地确定相对变形标准s/b，而不再是根据地基加固措施采用同一个值，提高了试验准确性。克服当前铁路路基容许承载力载荷试验机械照搬建筑基础载荷试验方法导致试验结果不准确的技术难题。

Claims (1)

1.一种确定铁路复合地基容许承载力的载荷试验方法，包括如下步骤：
①根据铁路路基填方高度、地基地层特性、复合地基加固措施类型、复合地基加固桩间距计算铁路路基的总沉降值S1和工后沉降值S2；其中，路基填方高度为6m，地基为粉质粘土，采用CFG桩加固，桩间距2.0m, 正方形布置；
②判断工后沉降值S2是否满足铁路路基工后沉降要求，如不满足则调整复合地基加固措施，并重复进行步骤①，直至S2满足要求为止；工后沉降值S2按下式计算：
S2＝(1-Ut)S1
式中：Ut为施工期沉降完成比例；
③根据铁路路基填方高度、路基面宽度和边坡坡率确定基底宽度b；基底宽度b按下式计算：
b＝B+2×H×n
式中：B为路基面宽度，H为填方高度，n为边坡坡率；
④计算相对变形值S1/b，作为确定铁路路基地基容许承载力的变形标准；
⑤按照《铁路工程地基处理技术规程》进行载荷试验，绘制荷载-沉降曲线；
⑥在荷载-沉降曲线上按照步骤④计算出的变形标准确定铁路路基地基容许承载力p1。
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