高速鐵路路基工程ppt課件

1、高速鐵路路基工程,中國鐵道科學(xué)研究院,2002年11月27日321.5km/h,雙線標(biāo)準(zhǔn)路堤橫斷面(350km/h,高速鐵路路基技術(shù)特點(diǎn),路基按照結(jié)構(gòu)物設(shè)計，填料和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)高； 嚴(yán)格控制路基變形和工后沉降； 路橋及橫向構(gòu)筑物間設(shè)置過渡段； 路基動態(tài)設(shè)計； 地基處理類型多,路基填筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高,基床表層采用級配碎石強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，K30 、Ev2、Evd、n 指標(biāo)滿足設(shè)計要求。 基床底層采用A、B組或改良土填筑， K30、Ev2、K 、n滿足設(shè)計要求 基床以下路基采用A、B、C組或改良土填筑， K30、Ev2、K 、n滿足設(shè)計要求,嚴(yán)格控制路基變形和工后沉降,工后沉降是高速鐵路路基設(shè)計的主要控制因素，路

2、基發(fā)生強(qiáng)度破壞之前，已經(jīng)出現(xiàn)了不能容許的變形； 我國對無砟軌道的路基工后沉降要求一般不應(yīng)超過扣件可調(diào)高量15mm，路橋路隧差異沉降不超過5mm,路橋及橫向構(gòu)筑物間設(shè)置過渡段,路橋及橫向構(gòu)筑物間的過渡段，是以往設(shè)計及施工中的薄弱環(huán)節(jié)，也是既有線發(fā)生路基病害的重要部位。由于橋臺與路堤的剛度相差顯著，高速列車通過時對軌道結(jié)構(gòu)及列車自身會產(chǎn)生沖擊，從而降低列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適度，加快結(jié)構(gòu)物和車輛的損壞。 為保證列車高速運(yùn)行時的平穩(wěn)舒適，對路橋過渡段采用了剛度過渡的設(shè)計方法。在橋臺后一定范圍內(nèi)，采用剛度較大的級配碎石作為過渡填筑段，與路堤相接處采用1：2的斜坡過渡,路基動態(tài)設(shè)計,為了有效地控制工后沉降

3、量及沉降速率，需要開展路基動態(tài)設(shè)計。 根據(jù)沉降觀測資料及沉降發(fā)展趨勢、工期要求等，采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整預(yù)壓土高度，確定預(yù)壓土卸荷時間，以及鋪軌前對路基進(jìn)行評估及合理確定鋪軌時間，以確保鋪軌后路基工后沉降量與沉降速率控制在允許范圍內(nèi)。路基動態(tài)設(shè)計的成果可以為后續(xù)的軌道工程打下了良好的基礎(chǔ),地基處理的種類多,對于淺層軟弱地基采用了換填碾壓處理、或換填砂墊層處理； 對于深層軟基的主要地段采用袋裝砂井、塑料排水板的排水固結(jié)加預(yù)壓的處理方法； 對于工后沉降要求高及路橋過渡段，根據(jù)地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)對比，采用了砂樁、碎石樁、粉噴樁、攪拌樁、旋噴樁等地基處理方法； 對于有地震液化的粉土或粉細(xì)砂層的地基段，采用

4、了擠密砂樁的處理方法； 新建的一些客運(yùn)專線采用強(qiáng)夯、CFG樁、灰土擠密樁、樁網(wǎng)、樁板等地基處理方法,我國高速鐵路路基面臨的主要問題,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修改和完善； 車軌路系統(tǒng)合理匹配理論研究； 設(shè)計、施工面臨的幾個問題； 新技術(shù)的應(yīng)用,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修改和完善,路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)； 無砟軌道路基基床厚度200350km/h沒有區(qū)分確定； 地基剛度的標(biāo)準(zhǔn)，直接關(guān)系到地基處理的成本,設(shè)計、施工面臨的幾個問題,路基工后沉降預(yù)測技術(shù)； 特殊土地區(qū)低路堤、土質(zhì)路塹的個別設(shè)計； 改良土的施工技術(shù)； 復(fù)雜地質(zhì)條件下的路基設(shè)計,新技術(shù)的應(yīng)用,樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式的選取、設(shè)計計算理論及不同地質(zhì)條件下的施工工藝尚未成熟； 樁板結(jié)構(gòu)

5、是無砟軌道新的結(jié)構(gòu)形式，其工作原理、動力特性和設(shè)計理論等需要開展研究,土的工程分類,可從土類和土名中初步了解其主要的工程特性； 當(dāng)用作地基土?xí)r，可結(jié)合其它指標(biāo)確定地基土的承載力、初步估計建筑物的沉降； 當(dāng)用于路基填料時，可初步評估填料的壓實(shí)強(qiáng)度、透水性和穩(wěn)定性，合理的選擇施工方案，這就是土的工程分類的目的,路基填料的分組,填料按照土的粒徑、級配等分組； 粗粒土按照粒徑、級配以及細(xì)顆粒含量分為A、B、C（分化的軟塊石為D）組； 細(xì)粒土按照液塑限及有機(jī)質(zhì)含量分為C、D、E組； 路基填料組的選擇按照設(shè)計要求選擇，客運(yùn)專線基本采用較好的A組填料及灰土改良土填筑,土的三相組成,土的基本物理指標(biāo),天然密度

6、 土粒比重,反映土的松密程度指標(biāo),孔隙比 孔隙率,反映土的含水程度指標(biāo),含水率 土的飽和度,土的最大干密度和最優(yōu)含水率,最少的機(jī)械功獲得最大壓實(shí)度； 輕型擊實(shí)試驗(yàn)； 重型擊實(shí)試驗(yàn)； 灰土擊實(shí)試驗(yàn),鄭西客運(yùn)專線路基試驗(yàn)段,鄭西客運(yùn)專線,試驗(yàn)段,坪塬村,高速公路,強(qiáng)夯,水泥土擠密樁,柱錘沖擴(kuò)樁,水泥土拌合,柴油罐,試驗(yàn)段簡介,鄭西客運(yùn)專線濕陷性黃土試驗(yàn)段位于陜西省華陰市坪塬村，試驗(yàn)段總長140m，地基處理采用了強(qiáng)夯、水泥土擠密樁和柱錘沖擴(kuò)樁三種方法。路基本體和基床底層采用8石灰和5水泥改良土填筑，基床表層采用級配碎石填筑，3m堆載預(yù)壓進(jìn)行路基沉降觀測。 試驗(yàn)段進(jìn)行了地基處理前檢測、地基處理和路基填

7、筑施工工藝、路基填筑工藝、地基處理和路基填筑試驗(yàn)檢測、路基沉降觀測及路基浸水等科研項(xiàng)目,鄭西客運(yùn)專線試驗(yàn)段,地基處理 路基填筑 堆載預(yù)壓與沉降觀測 鐵路路基科研,地基處理前檢測,機(jī)械鉆孔取樣 靜力觸探 雷達(dá)測試 面波測試 荷載板試驗(yàn),1）地貌單元屬渭河II級階地，勘探深度內(nèi)地基土由砂質(zhì)黃土、黑壚土、古土壤、粉質(zhì)粘土及砂層組成； （2）試驗(yàn)場地屬自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為IV級（很嚴(yán)重）； （3）地基處理深度范圍內(nèi)天然含水率為12.2 20.4%，擊實(shí)最大干密度為1.741.76g/cm3，最優(yōu)含水率為15.517%（輕型擊實(shí)）； （4）地下水位埋深為40.50m，地基處理可不考慮其影響,試

8、驗(yàn)范圍內(nèi)土層的端阻qc為1.389.6MPa，側(cè)摩阻fs為0.0300.202MPa,地質(zhì)雷達(dá)測試顯示地基處理前在所有的雷達(dá)剖面上在深度為6.5m處，有一雷達(dá)波組連續(xù)，反射強(qiáng)烈的巖性界面(軟弱夾層,地基處理深度范圍內(nèi)剪切波波速為189.9 207.0m/s,試驗(yàn)場地天然黃土地基的基本承載力為90kPa,地基處理,強(qiáng)夯 水泥土擠密樁 柱錘沖擴(kuò)樁,強(qiáng)夯,最后兩擊平均夯沉量不大于5cm ； 強(qiáng)夯加固地基的有效加固深度應(yīng)滿足設(shè)計要求，有效深度范圍內(nèi)地基土應(yīng)滿足：標(biāo)貫擊數(shù)修正后的N63.510，粘性土Ps1.2MPa，砂類土Ps5.0MPa，地基承載力00.15MPa，檢測方法和頻次應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定； 檢

9、驗(yàn)方法：動力觸探和靜力觸探,灰土擠密樁,成樁24h內(nèi)采取輕型動力觸探儀對成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測，擊數(shù)N10與現(xiàn)場試驗(yàn)確定的干密度進(jìn)行對比，其壓實(shí)系數(shù)K0.93； 灰土擠密樁完成714天后，采用平板載荷試驗(yàn)檢測復(fù)合地基承載力，復(fù)合地基承載力：一般填方地段00.15MPa，支擋結(jié)構(gòu)地段地基最小容許承載力=200kPa,地基處理后檢測難點(diǎn),強(qiáng)夯施工后確定N10、N63.5與壓實(shí)度K及承載力的關(guān)系； 灰土擠密樁N10與壓實(shí)度的關(guān)系確定； 取樣問題,路基填筑,路基典型橫斷面圖,施工機(jī)械,路基填筑檢測,靜態(tài)變形模量EV2 動態(tài)變形模量EVD 地基系數(shù)K30 壓實(shí)度（粒土壓實(shí)系數(shù)K、粗粒土碎石類土孔隙率n,靜態(tài)變

10、形模量 Ev2,通過直徑300mm圓形承載板和加載裝置對地面進(jìn)行第一次加載和卸載后，再進(jìn)行第二次加載，用測得的承載板下應(yīng)力和與之相對應(yīng)的承載板中心沉降量S，來計算變形模量EV2及EV2EV1值的試驗(yàn)方法,靜態(tài)變形模量 Ev2試驗(yàn)步驟,安放好測試儀器 預(yù)加0.01MPa荷載約30S，待穩(wěn)定后卸除荷載，將表調(diào)零。 第一次加載至少分6級，以約0.08MPa的增量逐級加載，達(dá)到0.5MPa或者沉降5mm后，進(jìn)行卸載。 按最大加載的50、25、0分三級卸載。 依照第一次加載進(jìn)行第二次加載，直到加到第一次最大荷載的倒數(shù)第二級。 每級加載或卸載在1min內(nèi)完成，每級荷載維持2min,動態(tài)變形模量 Evd,動

11、態(tài)變形模量Evd （dynamic modulus of deformation）是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。 Evd =1.5r /s 其中：Evd動態(tài)變形模量（MPa）； r 圓形剛性荷載板的半徑150mm； 荷載板下的最大沖擊動應(yīng)力，它是通過在剛性基礎(chǔ)上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時間ts=18ms時標(biāo)定得到的，即 =0.1 MPa； s 實(shí)測荷載板下沉幅值（mm）； 1.5 荷載板形狀影響系數(shù)。 實(shí)測結(jié)果測試三次,采用公式 Evd =22.5/s 計算,主要結(jié)構(gòu)組成,加載裝置 掛（脫）鉤裝置(帶水準(zhǔn)泡) 導(dǎo)向桿 落錘（10kg）

12、阻尼裝置 荷載板 圓形鋼板 傳感器 沉陷測定儀(存儲、與電腦連接) 打印機(jī),Evd 動態(tài)變形模量測試儀,Evd 動態(tài)變形模量測試步驟,測試地面整平，必要時在荷載板下用中細(xì)砂或濕細(xì)砂找平； 進(jìn)行三次預(yù)沖擊； 進(jìn)行三次正式測試,K30平板載荷試驗(yàn),K30平板載荷試驗(yàn)是采用直徑為30cm、厚度為25mm的剛性荷載板測定下沉量為1.25mm地基系數(shù)的試驗(yàn)方法計量單位為MPa/m,K30平板載荷試驗(yàn)步驟,安裝好試驗(yàn)設(shè)備； 預(yù)加0.01MPa荷載約30S，待穩(wěn)定后卸除荷載，將表調(diào)零； 以0.04MPa的增量逐級加載。每增加一級荷載當(dāng)1min的沉降量不大于該級荷載產(chǎn)生的沉降量的1時，增加下一級荷載； 總下沉量超過規(guī)定1.25mm，或者荷載強(qiáng)度超過估計的現(xiàn)場實(shí)際最大接觸壓力或者達(dá)到地基的屈服點(diǎn)，試驗(yàn)終止,路基壓實(shí)度測試,K壓實(shí)系數(shù) d土體壓實(shí)后的干密度 dmax室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)測定的最大干密度,壓實(shí)度測試方法,環(huán)刀法：粉土、黏性土 灌砂法：最大粒徑小于20mm 灌水法：最大粒徑小于60mm 蠟封法：易碎的土 核子密度儀法：不能用于石灰改良土,孔隙率n,路基沉降觀測,工后沉降：路基建成鋪軌后產(chǎn)生的沉降量，包括路基填土壓密下沉、行車動荷