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1、京沪高速铁路（磁悬浮）在液化和软上路段的基础型式 摘要:介绍了京沪髙速铁路和磁悬浮对路基、桥梁变形的控制标准，提出了其在软化路段的基 础型式。关键词:髙速铁路;磁悬浮;液化;软土;基础型式 由于还没有最终确龙京沪线是采用髙速轮轨还是磁悬浮方案，本文仅根据高速轮轨和磁悬浮 对变形的不同要求，分别提出针对液化和软土地段的基础型式。1京沪髙速铁路和磁悬浮对路基、桥梁变形控制标准 1.1.1京沪高速铁路路基、桥梁变形控制标准 京沪髙速铁路线桥隧站设讣暂行规定（以下简称“暂规）对路基的工后沉降提出了严格 的要求，明确规能工后沉降（1）梁体竖向挠度。跨度L80m的梁部结构，在ZK列车静、活载作用下，梁体的
2、竖向挠度不应大于 梁体计算跨度的1/1000;梁端折角应 国家髙技术研究发展计划（8 6 3）资助课题52.0%。（2）在列车摇摆力、离心力、风力和温度的作用下，梁体的水平挠度应小于或等于梁体汁算跨 度的 1/4000。（3）桥上轨道而相对变位。列车活载作用下，因桥梁结构及地基变形、变位引起的桥上轨道而 的不同变位量（折角和错位）应小于表2数值。当为道磴桥面时，一般可不进行错位验算。表1梁体的竖向挠度限值（4）墩台基础沉降。墩台基础的沉降应按恒载讣算。对于外部静左结构，苴总沉降量与墩台施 工期间沉降量之差不应超过下列容许值：墩台均匀沉降M50mm;相邻墩台沉降量之差20mm。对于外部超静宦结构
3、，其相邻墩台均匀沉降量之差的容许值，应根据沉降时结构产生的附加应 力的影响而定。1.2磁悬浮沉降控制标准2高速铁路基础型式 2.1高速铁路在液化路段的基础型式 2.1.1路基变形控制标准 与磁悬浮相比，髙速铁路对路基的变形要求不是太髙,因此，可选择下述三种处理方法,相应的 基础型式有：与采用桩墩等穿越可液化上层相应的基础型式；与采用加密等地基处理 方法全部消除可液化土层相应的基础型式;与采取部分消除液化方法相对应的基础型式。（1）穿越可液化土层的基础型式桩墩基础。（2）全部消除液化的基础型式。有效的处理方法有：挤密砂桩；振动n冲碎石桩；强夯系列,主要包括单一强夯、强夯+袋装沙井以及强 夯碎石桩
4、（墩）；长短桩即预制桩+碎右桩；桩夯结合（先桩后夯或先夯后桩），先桩是先设 置挤密碎石桩，后桩是指夯后再打沉管灌注桩。有效处理深度应达到液化深度下界，要求处理 后的标准贯入试验的实测值（未修正）应大于相应临界值。对具体场地应对各种措施方案进 行技术经济比较,同时考虑施工对周伟I环境的影响（如振动、噪声及泥浆排放等）,最后确 立所选处理方案。当液化土层较薄且埋深较浅时，可将其全部挖除，然后分层回填砂、砾、碎 石、矿渣等并逐层夯实。由于已全部消除可液化上层的液化势，因此，在高速铁路的基础设计 时可不考虑液化的影响，按常规的设计方法（有瞪或无瞪轨道）进行设计。部分消除液化的基础型式。所谓部分消除液化
5、是因为液化上层厚度较大，现有的加密等方 法不能消除液化深度内所有的液化层，形成处理后的地基下部仍然存在可液化上层;从而使得 处理后地基上的液化指数仍S4,即仍然为轻微液化地基。这些问题的处理方法与全部消除 液化的处理方法大致相同，只不过处理的深度较小,如强夯的有效处理深度小于液化层的层底 埋深。由于地基上液化势没有完全消除，所以位于英上的基础须采取下述相应措施，以满足变 形和强度要求。筏板基础。筏板基础是整块的钢筋混凝上板，能提髙地基承载力和增强基础的整体刚度,调整不均匀沉降。在设讣时通常采用简化方法，即假设筏板基础是绝对刚性的,基底反力呈平 而分布，将筏板视为倒這的楼盖，基底反力为荷载，按倒
6、楼盖法汁算。需要确泄的参数有筏 板的而积、厚度、配筋及沉降等。箱形基础。箱基础具有很大的刚度和整体性，能有效地调卩基础的不均匀沉降，常用于荷载 大而地基特别软弱的情形。由于英埋深较大，可降低荷载重心，因此具有较强的抗震能力，尤其 是对液化产生的地基失效具有较好的抵抗效果。另外，由于箱型基础是由顶板、底板、侧墙 及内隔墙组成的中空结构,加之埋深较大，因此，减少了基底的附加应力，从而减少了沉降，是理 想的补偿基础。箱型基础的设计较复杂,须按有关规范设计。桩箱基础。当液化丄层或软弱层较厚、地下水位较高、竖向荷载和水平向荷载很大、沉 降控制严格时，一般筏板基础不能满足要求时，可选择桩箱基础。同样，通过
7、桩穿越软弱或可液 化上层，将上部荷载传至下部稳立密实土层中,同时利用箱基础的埋深大、中空的补偿作用,即提高地基的承载力，又减少沉降，同时利用桩的抗拔特性，对建筑物起到抗浮作用，是非常好 的基础型式。(4)地基的处理宽度。大量的丧害、室内试验与分析表明，有建筑物存在的场地和无建筑 物存在的自由场地在地震中出现明显不同的结果，基础底的孔压小，基础外邻近区域的孔压比 最大，远处次之，即说明建筑物存在有抑制基础下的上壤液化的作用，但同时增加了基础外邻 近区域的液化危险性，因此，在进行液化地基处理时，除处理基础范用以内的地基上外，尚应处 理基础边缘以外一左范【洞内的上层，从而达到防患于未然。致于处理基础
8、外多大范围，宜通过 试验和讣算确定。暂规中规左的路基基床结构采用级配砂砾石或级配碎石填筑。由于髙速 列车运行所产生的动应力只影响基床表层，当动荷载随深度的衰减曲线与路基土动强度随深 度增加的曲线相交，交点所对应的深度则为基床表层厚度。对京沪髙速基床表层厚度为0.70m,即由列车运行所产生的动荷载只影响到路轨下0.7m，因此在汁算由地震引起的液化时 不考虑列车的动荷载的影响。2.2高速铁路在软土路段的基础型式 对厚度大(如20m)、压缩性髙的软土地基，由于以路基型式通过难以保证工后沉降的要求,应采取以桥代路的方案。桥下基础宜采用轻型墩台，特别是对于多跨联孔的髙架桥。耳墙式 桥台是目前铁路轻型桥台
9、中的较好型式。所以,除高地震区外，宜优先采用耳墙式桥台。目 前，我国采用的轻型桥墩主要有双柱式和板式两种。双柱墩在力学性能上优于板式墩；造价低 于板式墩。因此，建议选用双柱墩。对软上厚度不大，经地基处理可满足变形要求的，为降低工 程造价，应尽量采用路基。3磁悬浮基础型式 由于磁悬浮铁路对轨下基础变形要求更严格，正线绝大部分应采用桥梁型式。而基础型式，可 根据地基土特性确定。3.1液化路段的磁悬浮基础型式 由于常用的加密等消除液化方法均不能满足磁悬浮对变形要求，基础型式只能采用桩基础、墩基础穿越液化层,将荷载传至下部密实非液化土层。墩基础可做扩底墩和直底墩，也可将墩 身做成中空，发挥其补偿作用，
10、以满足磁悬浮对变形的要求。3.2软土地基的磁悬浮基础型式 磁悬浮在软上地基的适用基础型式有:桩基础、补偿式桩箱基础。4结论 由于高速轮轨铁路和磁悬浮对变形的要求不同，以及到目前也未确定京沪线是采用何种方案,因此,本浮在液化和软上路段的基础型式关键词髙速铁路磁悬浮液化软土基础型式由于还没有最终确龙京沪线是采用髙速轮轨还是磁悬浮方案本文仅根据高速轮轨和磁悬浮对变形的不同要求分别提出针对液化和软土地段的基础型式京沪髙速以下简称暂规对路基的工后沉降提出了严格的要求明确规能工后沉降梁体竖向挠度跨度的梁部结构在列车静活载作用下梁体的竖向挠度不应大于表所列数值跨度的梁部结构在列车静活载作用下梁体的竖向挠度不
11、应大于梁体计算跨度等于梁体汁算跨度的桥上轨道而相对变位列车活载作用下因桥梁结构及地基变形变位引起的桥上轨道而的不同变位量折和错位应小于表数值当为道磴桥面时一般可不进行错位验算表梁体的竖向挠度限值墩台基础沉降墩台基础的沉降文针对液化和软丄路段所提岀的基础形式只是初步的、立性的,设计前还需更深入的 量化研究。参考文献 王其昌.髙速铁路土木工程.成都:西南交通大学出版社49991 黄永林.南京砂的液化与判别.世界地箴工程,2001,11 陈文化等.有建筑物存在的饱 和砂上地基液化振动台模拟实研究.地震工程与工程振动,1998,41 顾宝和等.地震液化效应的综合评价工程地质学报,1995 31 浮在液
12、化和软上路段的基础型式关键词髙速铁路磁悬浮液化软土基础型式由于还没有最终确龙京沪线是采用髙速轮轨还是磁悬浮方案本文仅根据高速轮轨和磁悬浮对变形的不同要求分别提出针对液化和软土地段的基础型式京沪髙速以下简称暂规对路基的工后沉降提出了严格的要求明确规能工后沉降梁体竖向挠度跨度的梁部结构在列车静活载作用下梁体的竖向挠度不应大于表所列数值跨度的梁部结构在列车静活载作用下梁体的竖向挠度不应大于梁体计算跨度等于梁体汁算跨度的桥上轨道而相对变位列车活载作用下因桥梁结构及地基变形变位引起的桥上轨道而的不同变位量折和错位应小于表数值当为道磴桥面时一般可不进行错位验算表梁体的竖向挠度限值墩台基础沉降墩台基础的沉降