專題：武廣客運專線路基工程設(shè)計與施工綜述

專題：武廣客運專線路基工程設(shè)計與施工綜述第一頁，共20頁。內(nèi)容一、工程概述二、路基工程主要技術(shù)標準

三、地基的加固處理四、過渡段設(shè)計五、路基填料選擇及填筑控制

六、沉降變形觀測與評估七、結(jié)束語第二頁，共20頁。一、概述武廣客運專線是我國開通運營線路里程最長、技術(shù)標準最高、投資規(guī)模最大的客運專線，縱跨湖北、湖南、廣州三省，正線全長968km，全線路基約327km，約占總長的34%。設(shè)計速度目標350km/h,采用無砟軌道并一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，站場站臺范圍內(nèi)到發(fā)線均采用無砟軌道。路基設(shè)計類型主要有深路塹、邊坡防護路基、浸水路基、基床處理路基、不良路基（巖溶、滑坡等）、特殊路基（軟土、松軟土、紅粘土路基、花崗巖全風化層、厚層第四系非飽和粘土路基）。為滿足無砟軌道路基工后沉降不大于15mm、過渡段工后差異沉降不大于5mm的標準要求，保證路基長期穩(wěn)定性和耐久性，必須在地基處理、路基結(jié)構(gòu)、填筑材料、施工工藝、防排水系統(tǒng)設(shè)置、質(zhì)量控制標準、工后沉降控制、抵于各種不良環(huán)境的加固防護等方面強化設(shè)計與施工；需要在勘測、設(shè)計、施工各階段共同采取措施，優(yōu)化設(shè)計與研究施工工藝，嚴格質(zhì)量控制。

第三頁，共20頁。二、路基工程主要技術(shù)標準正線區(qū)間直線地段的路基面寬度雙線為13.6m、線間距為5m，曲線超高時，路基面寬度不另行加寬，接觸網(wǎng)支柱內(nèi)側(cè)距線路中心線不小于3.0m，電纜槽設(shè)置在接觸網(wǎng)支柱外側(cè)。2.1路基斷面形式2.2路基基床結(jié)構(gòu)、填料及壓實標準路基基床由表層、底層結(jié)構(gòu)組成?；埠穸葹?.0m，基床表層由0.7m優(yōu)化為0.4m，考慮采用了0.3m的無碴軌道底軌道支撐層，基床底層2.3m。

路堤地段基床表層采用級配碎石填筑，基床底層采用A、B組填料填筑。路塹地段，為可溶巖及軟質(zhì)巖時，基床表層挖除換填，做成路堤式路塹。

基床表層、底層壓實標準按照設(shè)計及鐵道部有關(guān)標準規(guī)定執(zhí)行。

第四頁，共20頁。二、路基工程主要技術(shù)標準根據(jù)路塹基床土的強度及水理性特，對路塹基床設(shè)計了1.0~2.3m的A、B組填料換填層，并換填底部設(shè)復合土工膜。

2.3路塹基床換填厚度選擇2.4路基基床以下路堤填料及壓實標準基床以下路堤優(yōu)先采用A、B組填料，當選用C組細粒土填料時，根據(jù)土源性質(zhì)應進行改良后采用

第五頁，共20頁。二、路基工程主要技術(shù)標準路基排水采取明暗結(jié)合的辦法：路基面防排水：基床表層面及兩側(cè)護肩的防排水采取鋪設(shè)瀝青混凝土或混凝土防水層。地下水防排設(shè)施：

對地下水，應根據(jù)地下水類型、含水層埋藏深度、地層的滲透性等條件，選用明溝、排水槽、滲水暗溝、邊坡支撐滲溝與仰斜式鉆孔等適宜的排除地下水設(shè)施。地表排水設(shè)施:對地面水，設(shè)置了側(cè)溝、天溝、排水溝及邊坡平臺截水溝。2.5路基排水系統(tǒng)2.6路基沉降變形控制標準路基工后沉降除小于60m橋橋、隧隧之間短過渡段路基按8mm控制外，均按15mm控制；路橋、路隧過渡段工后沉降差異≤5mm，路橋（涵）、路隧過渡段沉降造成的折角應≤1/1000。

第六頁，共20頁。沉降控制主要是控制地基部分的工后沉降和不均勻沉降。地基沉降控制不僅要有準確的地質(zhì)資料以及正確的土工參數(shù)，還與沉降估算方法的正確選取、設(shè)計沉降控制措施的合理選擇等方面有關(guān)。

三、地基的加固處理第七頁，共20頁。一般土質(zhì)路基

表層軟土、松軟土、軟黏土厚度不大于1.5m的地段，原則上采用挖除換填措施。低填淺挖路基地段，檢算工后沉降值接近控制要求時，結(jié)合施工組織要求，有條件時優(yōu)先考慮了超載預壓措施。路塹地段檢算工后沉降值控制滿足要求，為彌補地基的不均勻性及施工擾動，對基床底一般采用沖擊壓實或振動碾壓處理措施。厚層軟土及松軟土地基

對于一般大于5m的厚層黏性土和松軟土及花崗巖全風化層路堤地基，特別是當具有較厚的硬殼或硬層夾軟弱層地基一般采用CFG樁復合地基（水泥、碎石、石屑、粉煤灰）加固處理。對于含較多碎石（或大塊卵石）黏性土和砂性土地基可選擇旋噴樁復合地基進行加固。對于深厚層軟弱地基、沉降要求高或存在側(cè)向應力作用時（如橋路、隧路過渡段、溶槽地段等）地段，以及不均勻沉降大的地段一般選預應力管樁、預制方樁及鉆孔灌注樁等剛性樁樁-網(wǎng)結(jié)構(gòu)加固處理。3.1地基加固處理設(shè)計第八頁，共20頁。巖溶地基

武廣客運專線巖溶路基工點200余個，個別地段非常發(fā)育，大多鉆孔揭示有溶洞，總長度約180km。巖溶路基分為裸露型和覆蓋性兩種；根據(jù)水文地質(zhì)、覆蓋層厚度、巖溶線性率等形成的風險程度分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。設(shè)計針對場地水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件，為防治巖溶路基塌陷，均采取了加固措施。覆蓋層大于5m的巖溶路塹及路堤基底覆蓋層≤15m的地段，設(shè)計均采用了壓力注漿等措施加固處理,上部地基土多采用了CFG樁等措施加固；路堤基底覆蓋層大于15m的地段，對可能存在巖溶塌陷隱患的地段采用壓力注漿等措施加固處理。

第九頁，共20頁。沉降變形檢算方法采用分層總和法分別計算有荷（考慮列車及軌道荷載）和無荷條件下的固結(jié)沉降值，為確保安全，沉降一般計算至軌道板施工之前。天然地基的工后沉降量△S△=[λ*S有]-[（λ-1）*S無+U*S無]（單位為cm；λ為沉降經(jīng)驗系數(shù)，U為土沉降固結(jié)度）。復合地基加固后的工后沉降計算

復合地基的沉降計算方法主要有復合模量法、應力修正法和樁身壓縮模量法等，根據(jù)復合地基加固樁的類型及特點選用不同的計算方法。

3.2沉降變形檢算第十頁，共20頁。1）對于攪拌樁、旋噴樁等柔性樁采用復合模量法，按分層總和法分別計算S有、S無。2）CFG樁復合地基壓縮模量采用地基加固后承載力提高系數(shù)進行計算，CFG樁復合地基承載力設(shè)計時具體參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）中的辦法進行估算3）預應力管樁、鉆孔灌注樁等剛性樁—網(wǎng)復合地基工后沉降計算目前無成熟經(jīng)驗，可考慮路堤填高、樁間土剛度、樁間距、樁土應力比、墊層復合壓縮模量及復合泊松比等參數(shù)，根據(jù)薄板擾曲變形理論求解。

3.3不均勻沉降設(shè)計控制武廣客運專線路基設(shè)計中進行了整體變形分析，以控制不均勻沉降的出現(xiàn)為主。具體設(shè)計中，根據(jù)壓縮層的厚度變化情況、路基的填筑高度、地層軟硬不均勻性等條件選擇檢算橫斷面，考慮縱向不均勻性沉降，使相鄰斷面工后沉降差控制在軌道可圓順范圍內(nèi)。

第十一頁，共20頁。四、過渡段設(shè)計過渡段設(shè)計目的在于有效減少路基于不同結(jié)構(gòu)類型之間的差異沉降，實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)之間剛度的平順過渡，實現(xiàn)軌道高平順性。過渡段通常采取適宜的結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)質(zhì)填料及較高的壓實標準實現(xiàn)上述目的。過渡區(qū)地基處理采用從正線路基至過渡段逐漸加強過渡的方式。通常，過渡段采用5%的水泥穩(wěn)定級配碎石填筑。第十二頁，共20頁。五、CFG樁復合地基施工優(yōu)化針對全線全風化松散地層、軟土與松軟土等地基，主要采取CFG樁復合地基加固處理，為保證CFG樁復合地基加固能夠滿足無砟軌道對路基工后沉降的要求，從加固理論和試驗等方面對CFG樁復合地基的施工工藝和施工參數(shù)進行優(yōu)化研究，并進行現(xiàn)場試驗測試加固效果。（1）采用長螺旋鉆進法、沖擊成孔法、振動沉管成孔、錘擊沉管成孔等幾種CFG樁成孔方法進行了工藝試驗。綜合考慮了常用CFG樁施工機械的性能、適宜地質(zhì)條件、成樁質(zhì)量及對相鄰樁的影響程度等方面，認為長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝是適合武廣客運專線處理軟土地基最佳的施工工法。（2）通過武漢試驗段CFG樁體材料影響因素分析及配合比試驗研究，提出了試驗樁體材料合理的控制參數(shù)及樁體材料配合比。第十三頁，共20頁。五、CFG樁復合地基施工優(yōu)化

（3）研究樁底達到持力層的控制方法：電流值的突然升值變化作為達到持力層的的參考，主要根據(jù)設(shè)計及施工之前補探核對的地質(zhì)斷面圖進行樁長及進入持力層的控制。（4）通過CFG樁成樁質(zhì)量存在的問題，提出了對樁身完整性采用低應變無損檢測的合理方法，以及評定及缺陷處理措施。（5）通過武漢試驗段CFG樁體材料影響因素分析及配合比試驗研究，提出了試驗樁體材料合理的控制參數(shù)及樁體材料配合比（水泥：粉煤灰：碎石：砂：水：外加劑）

第十四頁，共20頁。六、路基填料選擇及填筑控制6.1路堤填料的選擇為了滿足高速列車通過時對路基的彈性變形、殘余變形以及氣候條件和地質(zhì)條件的影響，路基必須具有一定強度、剛度和水穩(wěn)定性。為了保證無砟軌道系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性，基床和路基應具有持久、良好的結(jié)構(gòu)耐久性。一方面必須選擇合適的填料；另一方面，必須完成高質(zhì)量的路基填筑。

對填料進行了優(yōu)化選擇：限制細顆粒含量（宜控制在20%以內(nèi)）和最大顆粒粒徑（宜控制在63mm以內(nèi)），選擇適宜顆粒級配；首先從工程隧道洞渣、巖石路塹爆破巖塊及礦山開采中選擇合格的材質(zhì)填料，要求母巖飽水抗壓強度大于30MPa,軟化系數(shù)大于0.75，不易風化水穩(wěn)定性較好的巖石材料；并實行工廠化機械破碎篩分加工。對部分天然填料（如砂礫巖、天然碎石土、細園礫土等）粒徑偏大也要進行篩分，且對細粒含量多、組成成分復雜的天然填料進行礦物分析、自由膨脹率、液塑限、崩解試驗、壓縮試驗等水穩(wěn)定和耐久性指標分析，是無砟軌道路基填料研究新理念。

第十五頁，共20頁。六、路基填料選擇及填筑控制6.1填料水穩(wěn)性及耐久性相關(guān)指標要求表母巖飽水抗壓強度>30MPa，軟化系數(shù)>0.75陽離子交換量CEC(NH4+)<170mmol/kg自由膨脹率Fs<40%蒙脫石含量M<7%細粒土含量<15%液限WL＜40%，且塑性指數(shù)Ip≤17崩解率：≤1%有機質(zhì)含量：≤5%第十六頁，共20頁。6.2路堤填料控制

武廣客運專線將路基作為土工結(jié)構(gòu)物來進行設(shè)計與施工，路基填筑嚴格按“四區(qū)段、八流程”法施工；施工中采用分層填筑，碾壓機械、攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)根據(jù)路段工藝試驗結(jié)果確定。填筑施工控制的重點環(huán)節(jié)：一是填料均勻控制，采用網(wǎng)格法倒料，均勻攤鋪，防止填料離析不均；二是控制攤鋪厚度，保證壓實度和剛度的均勻性；三是控制填筑橫坡，頂面排水暢通，不積水；四是重視填筑過渡段和分段填筑時搭接的長度和寬度的控制，防止填筑過程中“新的過渡段”薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)，防止差異變形。武廣客運專線無砟軌道路基填筑壓實評判指標：基床采用地基系數(shù)K30、、動態(tài)變形模量Ev1、變形模量Ev2、孔隙率n進行檢測控制；基床以下采用K30、Ev2、n或K30指標進行檢測控制。第十七頁，共20頁。七、沉降變形觀測與評估7.1沉降變形觀測（1）觀測內(nèi)容：主要對路基面、路基基底及路堤本體變形進行觀測；對路橋、路隧、路涵過渡段沉降變形進行重點觀測。（2）沉降觀測斷面及點的布設(shè)：路堤一般50m~100m設(shè)置一個觀測斷面，一般同時設(shè)置基底沉降板和路面觀測樁；部分高填路堤、預壓段及過渡段埋設(shè)剖面沉降管，路塹的膨脹土地段基床底設(shè)置單點沉降計。

施工期除了按要求進行系統(tǒng)的沉降變形動態(tài)觀測外，還須通過對觀測數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的綜合分析和評估，來驗證和調(diào)整設(shè)計參數(shù)與措施，使路基達到規(guī)定的變形控制要求；通過分析、推算出最終的沉降和工后沉降，合理確定無碴軌道開始鋪設(shè)時間，確?？瓦\專線無碴軌道結(jié)構(gòu)鋪設(shè)的質(zhì)量。為保證觀測和預測工后沉降的準確性、可靠性、連續(xù)性，在遵循《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》條件下進行了優(yōu)化和細化，建立了適合武廣客運專線的科學、快捷、系統(tǒng)的無碴軌道沉降變形觀測和分析評估實施系統(tǒng)。

第十八頁，共20頁。（3）建立變形觀測網(wǎng)：沉降變形觀測點的測量精度及觀測