高速鐵路路基工程技術(shù)(二)

1、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)變形模量Evd動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)是近年出現(xiàn)的檢測(cè)反映路基動(dòng)荷載特性承載力指標(biāo)動(dòng)態(tài)變形模量Evd的一種新的檢測(cè)方法，它是通過(guò)動(dòng)力加載檢測(cè)路基的動(dòng)態(tài)變形模量值來(lái)監(jiān)控和評(píng)價(jià)路基填筑質(zhì)量。該試驗(yàn)是采用動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀(Evd動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)儀)來(lái)測(cè)定路基在動(dòng)荷載作用下所產(chǎn)生的力和變形的關(guān)系，是一種新型路基施工質(zhì)量監(jiān)控測(cè)試方法 1壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)變形模量 Evd一動(dòng)態(tài)變形模量，MNm 一承載板形狀影響系數(shù)一路基面最大動(dòng)應(yīng)力，0.1 MPaS一承載板的垂直沉陷值，mmr一承載板半徑，150 mm。Evd動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)彌補(bǔ)了K30平板荷載試驗(yàn)儀用靜力加載，不能真實(shí)反映列車高速運(yùn)行時(shí)動(dòng)荷載對(duì)路基的作

2、用狀況的不足，更適合高速鐵路路基施工質(zhì)量的監(jiān)控 2壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)變形模量Ev2的試驗(yàn)規(guī)程執(zhí)行德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DINI8134(平板載荷試驗(yàn)規(guī)程(2001年修訂版)，其中對(duì)Ev2的定義、試驗(yàn)方法、計(jì)算公式及試驗(yàn)儀器有明確的規(guī)定。鐵道部于2005年在參照德國(guó)DIN18134平板載荷試驗(yàn)規(guī)程(2001年修訂版)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況組織編制了中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變形模量Ev2檢測(cè)規(guī)程(試行)(鐵建設(shè)2005188號(hào))并已發(fā)布實(shí)施3壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)變形模量 EV由下式計(jì)算：EV變形模量，MN/m2r承載板半徑，mm 最大平均應(yīng)力，MN/m2。采用第一次加載測(cè)試值計(jì)算的變形模量為Ev1 二次加載測(cè)試值計(jì)算的變形模量

3、為Ev2 4基床表層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)速度填筑材料厚度壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)適用范圍地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa/m）孔隙率n（）v160級(jí)鐵路碎石類0.615028路堤、路塹級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石0.615028路堤級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石0.515028軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹中粗砂0.113018V=200級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石0.61905518路堤級(jí)配砂礫石0.61905518軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹級(jí)配碎石0.51905518軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹中粗砂0.113018V=250級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石0.719055185基床底層填料類型v160（級(jí)鐵路） A、 B

4、組填料，否則采用土質(zhì)改良或加固措施v120（級(jí)鐵路） A、 B、C組填料，當(dāng)采用C組填料時(shí)，年平均降雨量大于500mm地區(qū)，Ip不得大于12，液限不得大于32%，否則采用土質(zhì)改良或加固措施V200 A、 B組填料或改良土6基床底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)速度填料類型厚度壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)系數(shù)K地基系數(shù)K30（MPa/m）相對(duì)密度Dr動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa/m）孔隙率n（）v160級(jí)鐵路改良土1.90.93100砂類土（粉砂除外）1000.75礫石類12031碎石類13031塊石類150V=200A、B組填料及改良土細(xì)粒土1.90.95110粗粒土12028碎石土15028V=250A、B組填料及改良土改良細(xì)

5、粒土2.30.9511040砂類土及細(xì)礫土1304028碎石類及粗礫土15040287基床換填厚度土質(zhì)路塹，其土質(zhì)不滿足基床底層填料條件時(shí)，應(yīng)換填合格填料或改良土，換填厚度如下表： 設(shè)計(jì)時(shí)速（km/h）換填厚度（m）120v160（級(jí)鐵路）0.30.5（膨脹土）v=2000.51.0（膨脹土）200v2500.51.0（膨脹土）300v350（有碴）1.0基床范圍300v350（無(wú)碴）基床范圍基床范圍8路基本體路基本體填料類型路基本體壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)9路基本體填料類型v160（級(jí)鐵路） 宜選用 A、 B、C組填料，當(dāng)采用D組填料時(shí)，應(yīng)改良或加固，嚴(yán)禁采用E組填料V200 優(yōu)選A、 B組填料和C組塊石、

6、碎石、礫石類填料。當(dāng)選用C組細(xì)粒土?xí)r，應(yīng)改良10路基本體壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)速度填筑材料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)系數(shù)K地基系數(shù)K30（MPa/m）相對(duì)密度Dr孔隙率n（）v160、級(jí) 非浸水細(xì)粒土、粉砂、改良土0.9080砂類土（粉砂除外）800.7礫石類11032碎石類12032塊石類130V=200A、B、C組填料或改良土細(xì)粒土0.990粗粒土11031碎石土1303111填料粒徑要求速度目標(biāo)值（km/h）填料最大粒徑（mm）基床表層基床底層路基本體V160150200300V=20010015020012地基基礎(chǔ)工后沉降及沉降速率控制標(biāo)準(zhǔn)基床范圍土層應(yīng)滿足的力學(xué)指標(biāo) 需作工后沉降分析的路堤地基條件軟土路基的

7、填土速率控制標(biāo)準(zhǔn)軟土路基穩(wěn)定安全性控制標(biāo)準(zhǔn) 地基處理工程措施路基沉降變形監(jiān)測(cè)13工后沉降及沉降速率控制標(biāo)準(zhǔn)軌道類型設(shè)計(jì)速度（km/h）工后沉降(mm)路橋過(guò)度段工后沉降(mm)沉降速率(mm/年)有碴軌道120v160（級(jí)鐵路）20010050120v160（級(jí)鐵路）300v=2001508040200v2501005030300v350503020無(wú)碴軌道200v350 15 一般地段 30 沉降比較均勻 長(zhǎng)度大于20m的路基514基床范圍土層應(yīng)滿足的力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)速（km/h）比貫入阻力Ps值（MPa）基本承載力0（MPa）v120（級(jí)鐵路）1.00.12120v160（級(jí)鐵路）1.20.

8、15200v350（有碴）1.50.18300v350（無(wú)碴）1.80.2015需作工后沉降分析的路堤地基條件設(shè)計(jì)速度（km/h）地 層地基條件備 注v120（級(jí)鐵路）Ps1.0 MPa或00.12MPa（1）無(wú)碴軌道路基設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)所有土質(zhì)地基作工后沉降分析（2）N為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)120v160（級(jí)鐵路）Ps1.2 MPa或00.15MPa200v250基 巖無(wú)條件碎石類土無(wú)條件砂類土Ps5.0 MPa或N10，且無(wú)地震液化可能黏性土Ps1.2 MPa或00.15MPa300v350（有碴）基 巖無(wú)條件碎、卵、礫石類無(wú)條件砂類土Ps5.0 MPa或N10，且無(wú)地震液化可能黏性土Ps1.2 M

9、Pa或00.15MPa16軟土路基的填土速率控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)速度(km/h)沉降速率(mm/d)路堤中心地面沉降坡腳水平位移160200250105300350105特殊路基10517軟土路基穩(wěn)定安全性控制標(biāo)準(zhǔn)鐵路等級(jí)旅客列車設(shè)計(jì)行車速度（km/h）軟土地基上路堤的最小穩(wěn)定安全系數(shù)不考慮軌道及列車荷載考慮軌道及列車荷載級(jí)鐵路v1201.201.10級(jí)鐵路120v1601.201.15v=2001.251.20200v3501.2518軟土路基穩(wěn)定安全性控制標(biāo)準(zhǔn)有架橋機(jī)作業(yè)的橋頭路堤，應(yīng)檢算在架橋機(jī)作業(yè)條件下的路堤穩(wěn)定性，其穩(wěn)定安全系數(shù)不得小于1.05 以下是幾種荷載換算土柱的比較（=20 kN/m

10、3）（1）ZK荷載 土柱寬度，高度h（2）大方DCY900運(yùn)架梁車 土柱寬度，高度h（3）DEAL900運(yùn)架梁車 土柱寬度，高度h7.31m 19地基處理工程措施挖除換填拋石擠淤壓填片石沖擊碾壓重夯強(qiáng)夯原位改良（HEC高強(qiáng)高耐水土體固結(jié)劑）20地基處理工程措施排水固結(jié)法（施工工期、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)、填高、軟土性質(zhì)、厚度、排水通道等） 塑料排水板 袋樁砂井 砂樁 真空預(yù)壓 堆載預(yù)壓 真空結(jié)合堆（超）載預(yù)壓 施工工期較長(zhǎng)，沉降控制標(biāo)準(zhǔn)較低（S-P-T）21地基處理工程措施復(fù)合地基復(fù)合地基的承載及變形特性與復(fù)合地基的組成、類型密切相關(guān)，計(jì)算復(fù)合地基的沉降時(shí)，須針對(duì)具體的復(fù)合地基類型選擇合適的計(jì)算方法。在

11、樁體復(fù)合地基中，樁的作用是主要的，因此復(fù)合地基類型以樁的類型劃分較妥。樁按成樁后的樁體的剛度可分為： 柔性樁散體土類樁； 半剛性樁水泥土類樁； 剛性樁混凝土類樁。相應(yīng)復(fù)合地基可分為柔性樁復(fù)合地基、半剛性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基。22地基處理工程措施 曾經(jīng)常用的各類復(fù)合地基樁基： 振沖碎石樁復(fù)合地基； 沉管碎石樁復(fù)合地基； 土（擠密）樁復(fù)合地基； 水泥土（擠密）樁復(fù)合地基； 石灰（擠密）樁復(fù)合地基； 水泥攪拌樁復(fù)合地基； 粉噴樁復(fù)合地基； 旋噴樁復(fù)合地基 夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基； CFG樁復(fù)合地基。23地基處理工程措施高速鐵路常用樁型（柔性和半剛性） 碎石樁 擠密樁 水泥攪拌樁 粉噴樁 旋噴樁

12、CFG樁 MMP樁 CMS樁 DDC樁 24地基處理工程措施高速鐵路常用樁型（剛性） 加芯CFG樁 樁網(wǎng)結(jié)構(gòu) 樁板結(jié)構(gòu) PC樁 PHC樁 PCC樁 鉆孔咬合排樁 型鋼水泥土攪拌墻25地基處理工程措施PHC樁（預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁） 由專業(yè)廠家生產(chǎn)，采用先張法預(yù)應(yīng)力和摻加磨細(xì)料、高效減水劑等先進(jìn)工藝，將混凝土經(jīng)離心脫水密實(shí)成型，經(jīng)常壓、高壓兩次蒸汽養(yǎng)護(hù)而制成的一種細(xì)長(zhǎng)空心等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件。與其它樁型相比，具有以下特點(diǎn)： （1）樁身強(qiáng)度高：C80以上的混凝土，承壓力高 （2）樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠（專業(yè)廠家批量化生產(chǎn)） （3）樁穿透力強(qiáng) （4）靜壓施工時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)潔，無(wú)污染、無(wú)噪音，能保障文明施工

13、 （5）單樁承載力相對(duì)較高，單位承載力造價(jià)最省。 26地基處理工程措施PCC樁 現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁（Cast-in-place concrete thin-wall pipe pile），吸收了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和振動(dòng)沉管樁等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，該方法依靠管腔上部錘頭的振動(dòng)力將內(nèi)外雙層套管所形成的環(huán)形腔體在活瓣的保護(hù)下打入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度，在腔體內(nèi)澆注混凝土，之后振動(dòng)拔管，從而形成沉管、澆注、振動(dòng)提拔一次性直接成管樁的新工藝。 PCC樁適用于處理黏性土、粉土、淤泥質(zhì)土、砂土及已完成自重固結(jié)的素填土等地基。在厚度較大、靈敏度較高的淤泥和流塑狀態(tài)的黏性土等軟弱土層中采用時(shí)，應(yīng)制定質(zhì)量保證措施，并經(jīng)工藝試驗(yàn)成功

14、后方可實(shí)施，處理深度不宜超過(guò)30m。 27地基處理工程措施DDC樁 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)(簡(jiǎn)稱DDC技術(shù))的作用機(jī)理是通過(guò)機(jī)具成孔(鉆孔或沖孔),在地基處理的深層部位進(jìn)行填料,用高動(dòng)能的特制重力夯錘進(jìn)行沖、砸、擠壓的高壓強(qiáng)、強(qiáng)擠密的夯擊作業(yè),從而達(dá)到消除深厚黃土地基的濕陷性,大幅度提高了地基承載力,降低地基壓縮性和加固地基的目的，地基處理效果顯著28地基處理工程措施MMP樁 multidirectional mixing pile 多方位立體（含雙向）深層攪拌樁MMP樁是針對(duì)水泥土攪拌樁存在的缺陷研發(fā)的技術(shù)，克服了水泥土攪拌樁成樁強(qiáng)度低，成樁質(zhì)量不穩(wěn)定，有效成樁深度有限的難題。施工設(shè)備與施工工藝是

15、影響水泥土攪拌樁成樁質(zhì)量的因素之一，表現(xiàn)在攪拌極不均勻，返漿嚴(yán)重，漿液浪費(fèi)量大，特別使隨著加固深度的增加，噴漿口壓力的增大，漿液不能有效摻入到土體中，漿液沿鉆桿返到地面或摻入到樁體上部，造成當(dāng)樁長(zhǎng)大于1215m時(shí)，成樁質(zhì)量難以保證，限制了攪拌樁的應(yīng)用范圍。本技術(shù)通過(guò)對(duì)設(shè)備與工藝的改進(jìn)，即在常規(guī)水泥土攪拌樁水平攪拌葉片上增加豎向攪拌葉片（或在常規(guī)水泥土攪拌樁單向攪拌的基礎(chǔ)上，增加雙向攪拌功能），以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥土多向全方位的立體攪拌，在有效控制了返漿量的同時(shí)，攪拌的均勻性也大大提高，明顯提高了樁體的強(qiáng)度，增加了有效成樁深度。29地基處理工程措施MMP樁90天水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)MMP樁加固深度不

16、宜大于30m，樁徑不宜小于500mm90天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值qu907。90天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值qu9028。泵送注漿壓力水泥摻量除塊狀加固時(shí)為被加固濕土質(zhì)量的7%12%外，其余宜為12%20%30地基處理工程措施MMP樁適用于處理淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土等地基。不宜用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土的地基，用于處理地基時(shí)，原狀土的地基承載力特征值應(yīng)不大于200 kPa水灰比可采用深攪鉆機(jī)、攪拌機(jī)、注漿泵31地基處理工程措施CMS樁 水泥砂漿攪拌樁：cement mortar soil mixed pile影響水泥土攪拌樁成樁質(zhì)量的因素有多方面，其中地基土的性質(zhì)是主要影響因素之一，地基土粘粒含量越高，水泥土攪拌樁成樁后強(qiáng)度越低。 CMS樁采用水泥砂漿作固化劑，即在純水泥漿中摻入一定量的中砂或粉細(xì)砂，增加地基土中的粗顆粒含量，降低地基土的塑性指數(shù)，也就是用物理改良的方法改變地基土的性質(zhì)，并起到構(gòu)筑樁體骨架、均