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铁路地下路基工程基础承载力要求的几点思考
时间:2021-08-02 11:19 | 栏目:路基工程论文 | 浏览:次
硕士论文网第2021-08-02期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇路基工程论文文章《铁路地下路基工程基础承载力要求的几点思考》，供大家在写论文时进行参考。
作者：于荣喜 单位：中铁上海设计院集团有限公司
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摘要：铁路路基设计规范中的承载力要求与勘察规范中地基承载力定义的工况存在一定的差异;造成路基地基承载力要求在实施过程中出现了一些争议及问题，通过分析承载力如何取得，在其他行业的使用情况及其使用的工况，探讨其在路基工程使用的适用性。
关键词：铁路；路基；承载力
1 引言
地基承载力一直以来都是岩土工程勘察和基础设计的重要指标;铁路路基设计规范中对路堤基底承载力提出了明确要求，但勘察规范中地基承载力定义的工况与路基工程实际的工况存在一定的差异;同时承载力要求与路基稳定、工后沉降要求存在一定的不对称，造成路基地基承载力要求在实施过程中出现了一些争议及问题。
2 地基承载力工况与路基工程实际工况的差异及存在的问题
(1)勘察规范中对承载力的定义及取值方法根据《铁路工程地质勘查规范》［1］259 中条文解释，“基本承载力”是表示岩土体在比例界限以内，以弹性变形为主，地基稳定且满足沉降要求，并且在基础埋置深度不大于 3 m，基础宽度不大于 2 m时的地基承载能力。由于地基土的复杂性，要准确地确定地基承载力也是一个比较复杂的问题，如何正确地确定地基承载力且比较好符合实际情况，这一直都是我国从事岩土工程技术人员探讨的问题。确定地基承载力的方法有 3 类: 一是用土的抗剪强度指标计算;二是根据载荷试验成果确定;三是根据与载荷试验相关分析的经验数据确定查表法。《铁路工程地质勘查规范》 附录 D 中给出了各类土的基本承载力表，可以根据土的相关物理力学指标查表获得基本承载力。
(2)路基规范中对地基承载力的要求
《铁路路基设计规范》［5］24 － 25(TB 10001 － 2005)中 7． 1． 5 条“． ． ． ． ;或天然地基基本承载力 σ0:Ⅰ级铁路小于 0． 15 MPa，Ⅱ级铁路小于 0． 12 MPa 时，应根据软土的性质、厚度、含水率、地表积水深度等，采取排水疏干、挖除换填、抛石挤淤或填砂砾石等地基 加 固 措 施。” 《铁 路 工 程 地 基 处 理 技 术 规程》 3． 1 条对复合地基承载力规定了要求，并增加了修正系数。
(3)勘察规范中定义的地基基本承载力工况与路基工程实际工况的差异
①基本承载力对应的基础为刚性基础，而路基基底为土体柔性基础。②基本承载力对应的基础宽度不大于 2 m，当基础宽度超过 2 m 时，应进行深宽修正;路基基础呈带状，宽度为路基基底宽，长度为路基长，为带状荷载，如何进行深宽修正，规范中未给出相关计算方法。③基本承载力对应的基础宽度不大于 2 m，宽度较小，其荷载影响深度有限，故其一般受基底第一层土承载力控制;而路基工程为带状荷载，其荷载影响深度大，其变形、稳定受基底多层土控制，是多层土共同作用的结果。
(4)路基承载力要求与路基稳定、工后沉降要求的不对称
①铁路路基设计规范中对基底承载力要求采用统一标准，天然地基基本承载力 σ0:Ⅰ级铁路不小于 0． 15 MPa，Ⅱ级铁路不小于 0． 12 MPa，要求只与铁路等级相关，而与上部荷载的大小无关。②根据定义，基本承载力表示岩土体在比例界限以内时的地基承载能力，此时地基处于弹性变形范围以内，变形较小;而对路基工程，只需控制其工后沉降即可满足上部轨道系统的运营平顺要求，工后沉降与基本承载力要求控制的总沉降有本质区别;路基工程为土石方工程，其具有可调性，允许其存在较大的总沉降，只要稳定性没问题，施工期间发生的较大沉降可通过继续填高路基解决，只要其在铺轨后的工后沉降满足规范要求即可，这是路基工程与结构工程对沉降要求的本质区别;将针对结构工程定义的基本承载力用于路基土石方工程中本身具有先天不足。
①铁路路基设计规范中对基底承载力要求采用统一标准，天然地基基本承载力 σ0:Ⅰ级铁路不小于 0． 15 MPa，Ⅱ级铁路不小于 0． 12 MPa，要求只与铁路等级相关，而与上部荷载的大小无关。②根据定义，基本承载力表示岩土体在比例界限以内时的地基承载能力，此时地基处于弹性变形范围以内，变形较小;而对路基工程，只需控制其工后沉降即可满足上部轨道系统的运营平顺要求，工后沉降与基本承载力要求控制的总沉降有本质区别;路基工程为土石方工程，其具有可调性，允许其存在较大的总沉降，只要稳定性没问题，施工期间发生的较大沉降可通过继续填高路基解决，只要其在铺轨后的工后沉降满足规范要求即可，这是路基工程与结构工程对沉降要求的本质区别;将针对结构工程定义的基本承载力用于路基土石方工程中本身具有先天不足。
(5)路基承载力要求在实施过程中出现的一些问题
①设计中存在的问题
由于路基设计规范中规定了基底基本承载力要求，在一些地方，路堤填高不大时路基稳定和工后沉降都没问题，但路基承载力满足不了规范要求的情况;特别在一些浅层软土地区，天然地基承载力较低( 多为 60 ～ 80 kPa)，采用搅拌桩等复合地基加固时，要想达到规范要求，桩间距计算下来很小，有些甚至都到了咬合桩的程度，但沉降、稳定都存在较大富余量，明显不合理;而有些施工图审核单位，严格按照规范来审核施工图，在承载力的要求 上 与 设 计 存 在 一 些 争 议，容 易 造 成 投 资浪费。基底承载力要求采用统一标准，而与上部路基填高无关，路基填高较低时，地基承载力富余较大;高路堤又可能造成地基承载力不够。
②施工中存在的问题
由于规范中明确了基底基本承载力要求，施工单位在基底清表后需进行地基载荷试验，由于地表土一般较为松散，载荷试验经常达不到规范要求，但其稳定与工后沉降满足规范要求( 特别普速铁路，一般在没有软弱地层时，路基不是高路堤时，其稳定与工后沉降比较容易满足规范要求);施工单位会以此为由要求进行换填处理，造成路基变更，投资增加。
3 几点思考
3． 1对地基承载力的理解
地基承载力是地基承担荷载的能力。其目的是在进行地基基础设计时，保证地基稳定，有足够的安全储备，同时地基的变形要满足上部建筑物正常使用的要求。承载力的大小除了与土性相关外，还与地基基础的形状、尺寸及上部建筑物对变形的要求息息相关。勘察给出的基本承载力是指岩土体在比例界限以内，以弹性变形为主，基础埋置深度不大于 3 m，基础宽度不大于 2 m 时的地基承载能力;设计时的地基承载力，还需根据基础尺寸、形状及上部建筑物对变形的要求进行计算修正。因此，地基承载力的建议值目前虽然一般由勘察报告提出，但不同于岩土特性指标，本质是地基基础的设计。确定地基承载力实际是个设计问题，前苏联一般由设计单位确定，欧美国家则由岩土工程咨询公司确定。
3． 2 对铁路路基承载力要求的思考
铁路路基工程与建筑工程相比具有自己的特点。路基由土石方填筑而成，基底为柔性基础，其与建筑工程中的刚性基础有明显区别。路基在铺轨前具有可调整性，允许施工期及摆放期内有比较大的沉降，只要控制铺轨后的工后沉降即可，与建筑工程控制总沉降具有明显差别。所以将建筑工程中定义的承载力要求引入至路基基底控制具有先天不足，容易在设计及施工过程中造成一些争议及问题。建议在规范中取消对基底承载力的硬性要求，对铁路路基工程以控制稳定及沉降为主。
4 结束语
通过分析铁路勘察规范中基本承载力定义与铁路路基工程中基底承载力要求工况的差别，分析路基承载力要求与路基稳定、沉降要求的不对称，分析在设计施工中承载力要求存在的争议及问题，建议对铁路路基规范中的承载力要求进行修订。
参考文献
［1］ TB 10012 － 2007铁路工程地质勘查规范［S］．
［2］ 商建林，涂长红，谢叶彩． 地基极限承载力确定方法的分析与评价［J］． 西部探矿工程，2007(2):140 － 142．
［3］张俊杰，黄永昌． 关于确定地基承载力的一点体会［J］． 岩土工程界，2002(5):61 － 62．
［4］杜晓飞． 工程勘察中地基土承载力确定研究 ［J］． 岩土工程，2013(5):1 － 3．
作者：于荣喜 单位：中铁上海设计院集团有限公司
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