高速铁路路基工程

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1、中 国 铁 道 科 学 研 究 院 60 60 60基 床 以 下 路 基 压 实 标 准改 良 细粒 土 砂 类 土 及细 砾 土 碎 石 类 及粗 砾 土地 基 系 数 K30 (MPa/m) 90 110 130变 形 模 量 Ev2（ MPa） 45 45 45孔 隙 率 n （ %） 31 31压 实 系 数 K 0.92注 ： EV2 检 测 时 ， EV2 / EV13.0。 路 基 按 照 结 构 物 设 计 ， 填 料 和 压 实 标 准 高 ； 严 格 控 制 路 基 变 形 和 工 后 沉 降 ； 路 桥 及 横 向 构 筑 物 间 设 置 过 渡 段 ； 路 基 动 态

2、 设 计 ； 地 基 处 理 类 型 多 。 基 床 表 层 采 用 级 配 碎 石 强 化 结 构 ， K30 、 Ev2、 Evd、 n 指 标 满 足 设 计 要 求 。 基 床 底 层 采 用 A、 B组 或 改 良 土 填 筑 ， K30、 Ev2、K 、 n满 足 设 计 要 求 基 床 以 下 路 基 采 用 A、 B、 C组 或 改 良 土 填 筑 ， K30、 Ev2、 K 、 n满 足 设 计 要 求 工 后 沉 降 是 高 速 铁 路 路 基 设 计 的 主 要控 制 因 素 ， 路 基 发 生 强 度 破 坏 之 前 ，已 经 出 现 了 不 能 容 许 的 变 形 ；

3、 我 国 对 无 砟 轨 道 的 路 基 工 后 沉 降 要 求一 般 不 应 超 过 扣 件 可 调 高 量 15mm， 路桥 路 隧 差 异 沉 降 不 超 过 5mm。 路 桥 及 横 向 构 筑 物 间 的 过 渡 段 ， 是 以 往 设 计 及 施工 中 的 薄 弱 环 节 ， 也 是 既 有 线 发 生 路 基 病 害 的 重要 部 位 。 由 于 桥 台 与 路 堤 的 刚 度 相 差 显 著 ， 高 速列 车 通 过 时 对 轨 道 结 构 及 列 车 自 身 会 产 生 冲 击 ，从 而 降 低 列 车 运 行 的 平 稳 性 和 舒 适 度 ， 加 快 结 构物 和 车 辆

4、 的 损 坏 。 为 保 证 列 车 高 速 运 行 时 的 平 稳 舒 适 ， 对 路 桥 过 渡段 采 用 了 刚 度 过 渡 的 设 计 方 法 。 在 桥 台 后 一 定 范围 内 ， 采 用 刚 度 较 大 的 级 配 碎 石 作 为 过 渡 填 筑 段， 与 路 堤 相 接 处 采 用 1： 2的 斜 坡 过 渡 。 为 了 有 效 地 控 制 工 后 沉 降 量 及 沉 降 速 率 ， 需 要开 展 路 基 动 态 设 计 。 根 据 沉 降 观 测 资 料 及 沉 降 发 展 趋 势 、 工 期 要 求等 ， 采 取 相 应 的 措 施 ， 如 调 整 预 压 土 高 度 ，

5、确定 预 压 土 卸 荷 时 间 ， 以 及 铺 轨 前 对 路 基 进 行 评估 及 合 理 确 定 铺 轨 时 间 ， 以 确 保 铺 轨 后 路 基 工后 沉 降 量 与 沉 降 速 率 控 制 在 允 许 范 围 内 。 路 基动 态 设 计 的 成 果 可 以 为 后 续 的 轨 道 工 程 打 下 了良 好 的 基 础 。 对 于 浅 层 软 弱 地 基 采 用 了 换 填 碾 压 处 理 、 或 换 填 砂 垫 层处 理 ； 对 于 深 层 软 基 的 主 要 地 段 采 用 袋 装 砂 井 、 塑 料 排 水 板 的排 水 固 结 加 预 压 的 处 理 方 法 ； 对 于 工

6、 后 沉 降 要 求 高 及 路 桥 过 渡 段 ， 根 据 地 质 条 件 和 经济 对 比 ， 采 用 了 砂 桩 、 碎 石 桩 、 粉 喷 桩 、 搅 拌 桩 、 旋 喷桩 等 地 基 处 理 方 法 ； 对 于 有 地 震 液 化 的 粉 土 或 粉 细 砂 层 的 地 基 段 ， 采 用 了 挤密 砂 桩 的 处 理 方 法 ； 新 建 的 一 些 客 运 专 线 采 用 强 夯 、 CFG桩 、 灰 土 挤 密 桩 、桩 网 、 桩 板 等 地 基 处 理 方 法 。 技 术 标 准 的 修 改 和 完 善 ； 车 轨 路 系 统 合 理 匹 配 理 论 研 究 ； 设 计 、

7、施 工 面 临 的 几 个 问 题 ； 新 技 术 的 应 用 。 路 基 工 后 沉 降 控 制 标 准 ； 无 砟 轨 道 路 基 基 床 厚 度 200 350km/h没 有 区 分 确 定； 地 基 刚 度 的 标 准 ， 直 接 关 系 到 地 基 处 理 的 成 本 。 路 基 工 后 沉 降 预 测 技 术 ； 特 殊 土 地 区 低 路 堤 、 土 质 路 堑 的 个 别 设 计 ； 改 良 土 的 施 工 技 术 ； 复 杂 地 质 条 件 下 的 路 基 设 计 。 桩 网 结 构 形 式 的 选 取 、 设 计 计 算 理 论 及 不 同 地 质 条件 下 的 施 工 工

8、 艺 尚 未 成 熟 ； 桩 板 结 构 是 无 砟 轨 道 新 的 结 构 形 式 ， 其 工 作 原 理 、动 力 特 性 和 设 计 理 论 等 需 要 开 展 研 究 。 可 从 土 类 和 土 名 中 初 步 了 解 其 主 要 的 工 程 特 性 ； 当 用 作 地 基 土 时 ， 可 结 合 其 它 指 标 确 定 地 基 土 的承 载 力 、 初 步 估 计 建 筑 物 的 沉 降 ； 当 用 于 路 基 填 料 时 ， 可 初 步 评 估 填 料 的 压 实 强 度、 透 水 性 和 稳 定 性 ， 合 理 的 选 择 施 工 方 案 ， 这 就是 土 的 工 程 分 类 的

9、 目 的 。 填 料 按 照 土 的 粒 径 、 级 配 等 分 组 ； 粗 粒 土 按 照 粒 径 、 级 配 以 及 细 颗 粒 含 量 分 为 A、 B、C（ 分 化 的 软 块 石 为 D） 组 ； 细 粒 土 按 照 液 塑 限 及 有 机 质 含 量 分 为 C、 D、 E组 ； 路 基 填 料 组 的 选 择 按 照 设 计 要 求 选 择 ， 客 运 专 线 基本 采 用 较 好 的 A组 填 料 及 灰 土 改 良 土 填 筑 。 天 然 密 度 土 粒 比 重vm )4( Cv mG s ss 孔 隙 比 孔 隙 率 SVVVe VVn V 含 水 率 土 的 饱 和 度s

10、mm Vr VVS 最 少 的 机 械 功 获 得 最 大 压 实 度 ； 轻 型 击 实 试 验 ； 重 型 击 实 试 验 ； 灰 土 击 实 试 验 。 郑西客运专线试验段坪塬村 高速公路 强夯水泥土挤密桩柱锤冲扩桩水泥土拌合柴油罐 郑 西 客 运 专 线 湿 陷 性 黄 土 试 验 段 位 于 陕 西 省 华 阴市 坪 塬 村 ， 试 验 段 总 长 140m， 地 基 处 理 采 用 了 强夯 、 水 泥 土 挤 密 桩 和 柱 锤 冲 扩 桩 三 种 方 法 。 路 基本 体 和 基 床 底 层 采 用 8 石 灰 和 5 水 泥 改 良 土 填筑 ， 基 床 表 层 采 用 级

11、配 碎 石 填 筑 ， 3m堆 载 预 压 进行 路 基 沉 降 观 测 。 试 验 段 进 行 了 地 基 处 理 前 检 测 、 地 基 处 理 和 路 基填 筑 施 工 工 艺 、 路 基 填 筑 工 艺 、 地 基 处 理 和 路 基填 筑 试 验 检 测 、 路 基 沉 降 观 测 及 路 基 浸 水 等 科 研项 目 。 地 基 处 理 路 基 填 筑 堆 载 预 压 与 沉 降 观 测 铁 路 路 基 科 研 机 械 钻 孔 取 样 静 力 触 探 雷 达 测 试 面 波 测 试 荷 载 板 试 验 （1）地貌单元属渭河II级阶地，勘探深度内地基土由砂质黄土、黑垆土、古土壤、粉质

12、粘土及砂层组成；（2）试验场地属自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为IV级（很严重）； （3）地基处理深度范围内天然含水率为12.2 20.4%，击实最大干密度为1.741.76g/cm3，最优含水率为15.517%（轻型击实）；（4）地下水位埋深为40.50m，地基处理可不考虑其影响 试验范围内土层的端阻qc为1.389.6MPa，侧摩阻fs为0.0300.202MPa 地质雷达测试显示地基处理前在所有的雷达剖面上在深度为6.5m处，有一雷达波组连续，反射强烈的岩性界面(软弱夹层) 地基处理深度范围内剪切波波速为189.9 207.0m/s 试验场地天然黄土地基的基本承载力为90kPa 强 夯 水

13、 泥 土 挤 密 桩 柱 锤 冲 扩 桩 最 后 两 击 平 均 夯 沉 量 不 大 于 5cm ； 强 夯 加 固 地 基 的 有 效 加 固 深 度 应 满 足 设 计 要 求 ， 有效 深 度 范 围 内 地 基 土 应 满 足 ： 标 贯 击 数 修 正 后 的N63.510， 粘 性 土 Ps 1.2MPa， 砂 类 土 Ps5.0MPa，地 基 承 载 力 00.15MPa， 检 测 方 法 和 频 次 应 符 合 相关 规 定 ； 检 验 方 法 ： 动 力 触 探 和 静 力 触 探 。 成 桩 24h内 采 取 轻 型 动 力 触 探 仪 对 成 桩 质 量 进 行 检测 ，

14、 击 数 N10与 现 场 试 验 确 定 的 干 密 度 进 行 对 比 ， 其压 实 系 数 K0.93； 灰 土 挤 密 桩 完 成 7 14天 后 ， 采 用 平 板 载 荷 试 验 检测 复 合 地 基 承 载 力 ， 复 合 地 基 承 载 力 ： 一 般 填 方 地段 00.15MPa， 支 挡 结 构 地 段 地 基 最 小 容 许 承 载 力 =200kPa。 强 夯 施 工 后 确 定 N10、 N63.5与 压 实 度 K及 承 载 力 的 关系 ； 灰 土 挤 密 桩 N10与 压 实 度 的 关 系 确 定 ； 取 样 问 题 。 13.6 级 配 碎 石5% 7%水

15、 泥 改 良 土8% 10%石 灰 改 良 土5%水 泥 改 良 土 铺 设 2层 双 向 土 工 格 栅抗 拉 强 度 60KN/m 0.4带 排 水 槽 拱 形 骨 架 护 坡骨 架 内 液 压 喷 播 植 草双 向 土 工 格 栅 ， 抗 拉 强 度 25KN/m宽 度 3m， 层 距 0.5m 二 八 灰 土 垫 层厚 度 0.3mM7.5浆 砌 片 石厚 度 0.3m 8.0 3.01:1.5 1:1 堆 载 预 压 土 方 0.60.42.32.0 5.00.1 0.8 0.1路基典型横断面图 静 态 变 形 模 量 EV2 动 态 变 形 模 量 EVD 地 基 系 数 K30

16、压 实 度 （ 粒 土 压 实 系 数 K、 粗 粒 土 碎 石 类 土 孔 隙 率 n） 通 过 直 径 300mm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 ， 用 测 得的 承 载 板 下 应 力 和 与 之 相 对 应 的 承 载 板 中 心 沉 降量 S， 来 计 算 变 形 模 量 EV2及 EV2 EV1值 的 试 验 方 法。 安 放 好 测 试 仪 器 预 加 0.01MPa荷 载 约 30S， 待 稳 定 后 卸 除 荷 载 ， 将 表 调 零 。 第 一 次 加 载 至 少 分 6级 ，

17、 以 约 0.08MPa的 增 量 逐 级 加 载 ， 达到 0.5MPa或 者 沉 降 5mm后 ， 进 行 卸 载 。 按 最 大 加 载 的 50 、 25 、 0分 三 级 卸 载 。 依 照 第 一 次 加 载 进 行 第 二 次 加 载 ， 直 到 加 到 第 一 次 最 大 荷载 的 倒 数 第 二 级 。 每 级 加 载 或 卸 载 在 1min内 完 成 ， 每 级 荷 载 维 持 2min。 动 态 变 形 模 量 Evd （ dynamic modulus of deformation） 是 指 土 体 在 一定 大 小 的 竖 向 冲 击 力 Fs和 冲 击 时 间 t

18、s作 用 下 抵 抗 变 形 能 力 的 参 数 。 Evd =1.5 r /s 其 中 ： Evd动 态 变 形 模 量 （ MPa） ； r 圆 形 刚 性 荷 载 板 的 半 径 150mm； 荷 载 板 下 的 最 大 冲 击 动 应 力 ， 它 是 通 过 在 刚 性 基 础 上 ， 由 最大 冲 击 力 Fs=7.07K N且 冲 击 时 间 ts=18ms时 标 定 得 到 的 ， 即 =0.1 MPa； s 实 测 荷 载 板 下 沉 幅 值 （ mm） ； 1.5 荷 载 板 形 状 影 响 系 数 。 实 测 结 果 测 试 三 次 ,采 用 公 式 Evd =22.5/s

19、 计 算 。 加 载 装 置 挂 （ 脱 ） 钩 装 置 (带 水 准 泡 ) 导 向 杆 落 锤 （ 10kg） 阻 尼 装 置 荷 载 板 圆 形 钢 板 传 感 器 沉 陷 测 定 仪 (存 储 、 与 电 脑 连 接 ) 打 印 机 Evd 动 态 变 形 模 量 测 试 仪 测 试 地 面 整 平 ， 必 要 时 在 荷 载 板 下 用 中 细 砂 或 湿 细砂 找 平 ； 进 行 三 次 预 冲 击 ； 进 行 三 次 正 式 测 试 。 K30平 板 载 荷 试 验 是 采 用 直 径 为 30cm、厚 度 为 25mm的 刚 性 荷 载 板 测 定 下 沉 量为 1.25mm地

20、 基 系 数 的 试 验 方 法 计 量 单 位为 MPa/m mmK 25.1 25.130 安 装 好 试 验 设 备 ； 预 加 0.01MPa荷 载 约 30S， 待 稳 定 后 卸 除 荷 载 ， 将表 调 零 ； 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 ， 增 加 下 一 级 荷 载 ； 总 下 沉 量 超 过 规 定 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 ，

21、试 验 终 止 。 mMPamMPaSK SS /1681025.1 21.0 330 maxd dK K压实系数d土体压实后的干密度dmax室内重型击实试验测定的最大干密度 环 刀 法 ： 粉 土 、 黏 性 土 灌 砂 法 ： 最 大 粒 径 小 于 20mm 灌 水 法 ： 最 大 粒 径 小 于 60mm 蜡 封 法 ： 易 碎 的 土 核 子 密 度 仪 法 ： 不 能 用 于 石 灰 改 良 土 1)01.01( sde 100)1( een 工 后 沉 降 ： 路 基 建 成 铺 轨 后 产 生 的 沉 降 量 ， 包 括 路基 填 土 压 密 下 沉 、 行 车 动 荷 载 引

22、 起 的 基 床 累 计 变 形和 地 基 产 生 的 工 后 沉 降 （ 主 要 ） 。 工 后 沉 降 是 利 用 实 测 的 荷 载 时 间 沉 降 曲 线 ， 选择 有 关 函 数 对 曲 线 进 行 拟 合 ， 进 而 推 算 工 后 沉 降 。 填土高度 填土期间堆载预压期间时间沉降量 施工期间沉降量最终沉降量SS工后沉降量= S-S卸载 路 基 动 态 测 试 ： 动 应 力 、 动 变 形 综 合 试 验 过 渡 段 加 固 试 验 原 位 膨 胀 力 试 验 湿 陷 性 黄 土 地 基 浸 水 试 验 京津动测试验 胶济线路桥过渡段加固试验 郑西湿陷性黄土路基浸水试验 钢轨动变形测试 合宁线路基激振试验 合宁线膨胀土原位膨胀力试验 谢谢大家!