高速铁路黄土路基沉降分析及控制毕业设计.doc

毕业论文任务书
题　目
高速铁路黄土路基沉降分析及控制
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专业
铁道工程
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导师
职称

一、主要内容
(1) 黄土的介绍；
(2) 路基产生沉降的机理分析；
(3) 沉降对高速铁路的危害；
(4) 高速铁路对路基施工后沉降的要求以及依据；
(5) 黄土路基沉降的基本规律及影响因素分析；
(6) 控制路基沉降的施工方法与技术措施；
二、基本要求
(1)制定设计进度计划，严格执行，按期独立完成设计任务。
(2)设计方法步骤可参考设计指导书，对于设计疑难问题，首先应独立思考与查阅有关资料，确实不能解决时，可向指导教师提出答疑。
(3)了解高速铁路严格控制路基沉降的原因和目的。
(4)熟悉高速铁路设计与施工的相关规范，明确各种地基上高速铁路施工的步骤与关键技术及控制指标。
(5)明确高速铁路路基产生沉降的原因，熟悉各种地沉降控制的施工工艺和技术措施熟练运用所学知识、参考资料分析实际工程问题。
(6)熟悉客运专线路基设计的特殊要求，了解黄土路基工后沉降的控制方法。
(7)能够结合施工方案进行路基稳定性计算和沉降计算。
三、主要技术指标
铁路客运专线。设计速度350km/h，轨道类型为重型。
四、应收集的资料及参考文献
[1] 陈仲颐，周景星，王洪瑾．土力学[M]．北京：清华大学出版社，2005.
[2] 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.
[3] 池淑兰，孔书祥．路基工程[M]．北京：中国铁道出版社，2002.
[4] 中华人民共和国铁道部．铁路路基设计规范TB 10001—2005[S]．2005．
[5] 范云．地基加固技术[M]．石家庄：石家庄铁道学院，1999.

五、进度计划
第1-4周 开题报告。路基沉降机理及其危害分析，熟悉各种控制沉降的施工方法与技术措施；
第5-8周 控制沉降施工方法与技术措施经济技术比较，沉降监测方案设计。撰写设计说明。
第9周 整理、装订

教研室主任签字

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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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毕业论文开题报告
题　目
高速铁路黄土路基沉降分析及控制
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专业

一、 课题研究背景及国内外研究现状
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。
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。
二、研究方案
本毕业设计为高速铁路黄土地基沉降控制。依据客运专线铁路路基设计规范，满足等级标准要求的黄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路基沉降的原因及路基对强度、填料的要求
路基沉降的原因包括路基填土、路堤填料的不当、地下水的影响等；客运专线无碴轨道路基的填料要求；客运专线无碴轨道路基沉降的控制理念；客运专线无碴轨道路基沉降的控制要求。
2.设计黄土路基处理措施及影响因素
黄土路基的处理措施有：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。并分析了各种措施的处理效果；
影响路基沉降的因素分为人为因素和自然因素；控制路基工后沉降的主要途径、步骤和措施。
3路基设计和沉降计算
地基设计包括桩网地基和非桩网复合地基。桩网地基设计包括CFG桩桩网复合地基和灰土挤密桩；非桩网地基设计包括板桩结构、DDC桩和水泥土挤密桩；介绍了桩网的加固原理，沉降计算模式、各种机构设计以及沉降计算方法和公式。
4.沉降监测
从沉降监测的目的、监测内容及要求出发，进一步介绍介绍沉降监测的基本要求、技术要求、监测设备的选择、观测元件的埋设说明、沉降观测的步骤和频率、观测资料的应用等。
5.总结与展望。
三、预期达到的目标
1.设计出的路堤能够满足《铁路客运专线路基设计规范》；
2.充分考虑黄土路基的工程特点，熟悉黄土路基工程处理措施；
3.掌握路基稳定性检算和沉降计算的原理和方法；
4.了解减少工后沉降应该采取的措施；
5.熟悉路基加固防护方案；
6.通过理论联系实际，进一步巩固和加强已学专业理论知识，加深理解，做到学以致用。
同时，培养自己分析实际问题、运算、绘图等基本技能。锻炼自己阅读参考书籍及运用有关手册、规范和技术标准等解决实际问题的能力。
四、进度计划
第1-4周 开题报告。路基沉降机理及其危害分析，熟悉各种控制沉降的施工方法与技术措施；
第5-8 周 控制沉降施工方法与技术措施经济技术比较，沉降监测方案设计。
第 9 周 整理、装订

指导教师签字

时 间
年 月 日

高速铁路黄土路基沉降分析及控制
摘 要
高速铁路代表了世界铁路现代化发展的大趋势，是21世纪交通运输的重大成果，是人类的共同财富。随着经济的迅猛发展，交通运输需求激增，我国铁路客运专线建设已经进入一个高速发展的时期，由于高速铁路运行速度快、技术标准高、对路基的要求严格， 控制路基变形沉降已经成为客运专线路基的最大特点。路基变形最明显、危害最大的问题是路基沉降。路基沉降控制是一个涉及因素较多、具有较大不确定性的工程难题。
路基沉降包括路基施工沉降和工后沉降，工后沉降尤其发生几率大、危害严重。本论文从黄土的性质和特性，路基沉降的原因、危害，控制路基沉降的措施、路基工后沉降的机理，控制路基工后沉降的必要性、步骤、措施、各种措施的特点，路基沉降计算、监测等方面分析了路基沉降。

关键字： 黄土 路基工后沉降 控制方式 沉降计算 监测

Abstract
High-speed railway represents the railway modernization development trend in the 21st century, is the important achievement of transportation, is the common wealth of mankind. Along with the rapid development of economy, the transportation demand, China railway PDL surge has entered a rapid development construction period，Due to the high speed railway running speed, the technical standard of roadbed, strict control of subgrade settlement of deformation and has become the biggest characteristic of PDL roadbed. The most obvious harm, roadbed deformation of the biggest problems is the embankment settlement. Embankment settlement control is one which involves many factors, has large uncertainties of engineering problems.
Embankment settlement including sub grade construction settlement and post-construction settlement, post-construction settlement risk, particularly serious harm,This paper from the nature and characteristics of loess embankment settlement, the reason and harm, the control measures of embankment settlement and roadbed settlement mechanism, Control of sub grade settlement after the necessity, steps and measures, and the characteristics of measures, embankment settlement calculation, monitoring of embankment settlement.

KEY WORDS： sienna embankment settlement control mode
settlement calculation detectio

目 录
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 我国铁路路基现状 1
1.3 黄土 1
1.3.1 黄土的颗粒组成会及结构 2
1.3.2 黄土的多孔性 2
1.3.3 黄土的湿陷性与变形特性 3
1.3.4 黄土的结构性问题 4
第2章 路基沉降 4
2.1 路基沉降 4
2.1.1 路基沉降的原因 4
2.2 路基不均匀沉降的影响和危害 6
2.2.1 路基不均匀沉降对铺轨施工的影响 6
2.2.2 路基对称将对高铁运营的危害 6
2.3 客运专线无砟轨道路基填筑的压实标准 6
2.4 客运专线无砟轨道路基沉降的控制要求 8
2.4．1 沉降控制标准 8
2.4 .2客运专线无砟轨道路基的填料要求 8
第3章 路基沉降的控制及计算 11
3.1 影响路基沉降的因素 6
3.1.1 影响沉降稳定的自然因素 11
3.1.2 影响沉降稳定的人为因素 11
3.2 湿陷性黄土路基处理方法及效果评价 8
3.2.1 试验段工程地基处理方法 8
3.2.2 地基处理效果方法 8
3.2.3 湿陷性黄土路基的沉降控制措施 8
3.3 路基工后沉降 14
3.3.1 路基工后沉降组成分析 14
3.3.2 工后沉降控制的重要性与特点 15
3.4 控制工后沉降的主要途径 15
3.4.1 加强技术培训及明确控制标准 16
3.4.2 重视黄土地质核查 16
3.5 工后沉降的控制步骤 16
3.5.1 施工前的控制措施 16
3.5.2 施工过程中的控制措施 17
3.5.3 加强路基沉降分析与预测 17
3.5.4 做好路基沉降观测 18
3.6地基设计 18
3.6.1 桩网地基设计 19
3.6.1.1 CFG桩桩网复合地基 19
3.6.1.2 灰土桩桩网结构 24
3.6.2 桩板结构 26
3.6.2.1 整体构造分析 27
3.6.2.2 结构几何尺寸优化 27
3.6.2.3 承台板设计 28
3.6.2.4 托梁设计 28
3.6.2.5 桩基设计 29
3.6.3 DDC桩 32
3.6.3.1 适用性及沉降控制机理分析 32
3.6.3.2 沉降计算模式 33
3.6.3.3 复合地基下部土体的沉降 33
3.6.4 水泥土挤密桩 35
3.6.4.1 水泥土其它影响因素及有关性能研究 35
3.6.4.2 水泥土挤密桩的加固原理 36
3.7 地基沉降计算 36
3.7.1 地基沉降计算基本原理 36
3.7.2 CFG桩的沉降计算 36
3.7.3 桩板桩基承载力、沉降计算 39
第4章 路基沉降监测 40
4.1 路基沉降监测的目的 40
4.2 路基沉降的监测内容及要求 40
4.2.1 沉降观测基本要求 41
4.2.2 路基沉降监测的技术要求 42
4.3 合理选择观测设备。 43
4.4 观测元件埋设说明 43
4.5 沉降观测操作要求 44
4.6 沉降观测时间、频率 44
4.7 沉降观测资料的应用 45
第5章 结论与展望 47
5.1 结论 47
5.2 展望 47
参考文献 48
致谢 49

博文学院毕业论文

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。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。
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(0.01～0.005 mm)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
＜30
0.09～0.137
0.120
30～40
0.04～0.118
0.086
40～50
0.02～0.100
0.060
50～60
＜0.02～0.084
0.04
60～70
0～0.060
0.03
＞70
0～0.03
＞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
土类
含水量（%）
孔隙率（%）
变形模量（Mpa）

黄土
10～17
47～48
22.5～32.0
6～8
46～48
22.0～28.0
8～14
47～49
19.0～22.0

黄土状粉质粘土
12～18
43～45
10.0～40.0
22～25
45～48
8.0～1.5
25～30
40～45
7.0～1.3

1.3.4 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．
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。
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
2.3.1.1 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。
2.3.1.2 气候
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。
2.3.1.3 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。

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，灰土垫层种经济有效 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20～25 kPa )、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15.5kN／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人路基。
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