第三章高速鐵路路基工程

第三章高速鐵路路基工程第一頁(yè)，共51頁(yè)。一、高速鐵路路基要求二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三、路基填筑質(zhì)量檢測(cè)四、過(guò)渡段路基技術(shù)要求五、路基變形監(jiān)測(cè)及評(píng)估目錄第二頁(yè)，共51頁(yè)。基床的強(qiáng)度高、剛度大路基沉降很小或沒(méi)有沉降路基剛度縱向平順變化良好的耐久性一、高速鐵路路基要求高速鐵路路基要求按土工構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，滿(mǎn)足耐久性要求，與相鄰構(gòu)筑的變形與剛度協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，滿(mǎn)足高速列車(chē)平穩(wěn)、安全運(yùn)營(yíng)，以及旅客乘坐的舒適度要求。具有以下特點(diǎn)：第三頁(yè)，共51頁(yè)。1、強(qiáng)度高、剛度大

普通鐵路路基是以強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)，而對(duì)于高速鐵路，變形控制是路基工程設(shè)計(jì)的主要控制因素。因?yàn)樵趶?qiáng)度破壞前，可能已出現(xiàn)了不容許的過(guò)大變形。2、路基沉降很小或沒(méi)有沉降路基沉降變形主要包括三個(gè)方面：①列車(chē)行駛中路基面產(chǎn)生的彈性變形；②長(zhǎng)期行車(chē)引起的基床累積下沉；③路基本體填土及地基的壓縮下沉。第四頁(yè)，共51頁(yè)。各個(gè)規(guī)范工后沉降要求標(biāo)準(zhǔn)一般路基工后沉降/cm過(guò)渡段工后沉降/cm年沉降速率cm/y高速公路30156秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)1584200km/h客貨共線(xiàn)1584京滬高速鐵路532時(shí)速300-350公里客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)3縱向平順度每20m小于20mm工后沉降：鋪軌工程完成以后，基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生的沉降量。第五頁(yè)，共51頁(yè)。列車(chē)速度越高，要求路基的剛度越大，彈性變形越小。但剛度過(guò)大也會(huì)使列車(chē)振動(dòng)加大，也不能平穩(wěn)運(yùn)行。路基剛度的不平順則會(huì)給軌道造成動(dòng)態(tài)不平順，所以，要求路基在線(xiàn)路縱向做到剛度均勻、變化緩慢，不允許剛度突變（過(guò)渡段）3路基剛度縱向平順變化4良好的耐久性列車(chē)運(yùn)營(yíng)時(shí)路基不僅承受軌道結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)筑物的靜荷載，還要承受列車(chē)荷載的長(zhǎng)期反復(fù)作用。同時(shí)，由于路基直接暴露在自然條件下，需要抵抗氣溫變化、雨雪作用、地震破壞等不良因素的影響。路基工程必須在這些條件的長(zhǎng)期作用下，其強(qiáng)度不會(huì)降低、彈性不會(huì)改變、變形不會(huì)加大。真正做到長(zhǎng)壽命，少維修。第六頁(yè)，共51頁(yè)。二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、路基斷面第七頁(yè)，共51頁(yè)。路基面寬度路基面寬度及橫斷面布置型式應(yīng)根據(jù)線(xiàn)間距、軌道結(jié)構(gòu)型式、曲線(xiàn)超高設(shè)置、通信信號(hào)和電力電纜槽布置、接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)、聲頻障基礎(chǔ)等因素，并應(yīng)結(jié)合路基防排水等問(wèn)題綜合考慮確定。第八頁(yè)，共51頁(yè)。無(wú)砟軌道雙線(xiàn)路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第九頁(yè)，共51頁(yè)。無(wú)砟軌道雙線(xiàn)硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖無(wú)砟軌道雙線(xiàn)非硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第十頁(yè)，共51頁(yè)。有砟軌道雙線(xiàn)路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖有砟軌道雙線(xiàn)硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第十一頁(yè)，共51頁(yè)。有砟軌道雙線(xiàn)非硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第十二頁(yè)，共51頁(yè)。2、路基基床結(jié)構(gòu)、材料規(guī)格及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

①基床厚度基床厚度(m)無(wú)碴軌道基床表層0.7基床底層2.3②基床填料基床厚度(m)無(wú)碴軌道基床表層級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石基床底層A、B組填料或改良土第十三頁(yè)，共51頁(yè)。③基床表層的材料的規(guī)格砂礫石的級(jí)配范圍表級(jí)配編號(hào)

通過(guò)篩孔(mm)重量百分率（%）5040302010520.50.075110090-10065-8545-7030-5515-3510-204-102100900-10075-9550-7030-5515-3510-204-10310085-10060-8030-5015-3010-202-8第十四頁(yè)，共51頁(yè)。④基床表層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)速度厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n變形模量Ev2（MPa）級(jí)配砂礫石0.7≥

190≥

50<18%≥

120級(jí)配碎石0.7≥

190≥

50<18%≥

120注：路基基床表層的K30（或Ev2）、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要求同時(shí)檢測(cè)，均須滿(mǎn)足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求。K30或Ev2的采用，具體應(yīng)通過(guò)各類(lèi)填料的填筑試驗(yàn)研究確定。第十五頁(yè)，共51頁(yè)。⑤基床底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)厚度填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)改良細(xì)粒土砂類(lèi)土及細(xì)礫土碎石類(lèi)及粗礫土2.3A、B組填料或改良土（C組細(xì)粒土改良土）地基系數(shù)K30(MPa/m)≥110≥130≥150壓實(shí)系數(shù)K≥0.95//孔隙率n/＜28%＜28%動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）≥35≥35≥35變形模量Ev2（MPa）

≥60≥60≥60第十六頁(yè)，共51頁(yè)。⑥路堤基床以下填料材料要求及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)改良細(xì)粒土砂類(lèi)土及細(xì)礫土碎石類(lèi)及粗礫土A、B和C組填料（不含細(xì)粒土、粉砂、軟塊石土）或改良土地基系數(shù)K30(MPa/m)≥90≥110≥130壓實(shí)系數(shù)K≥0.92//孔隙率n/＜31%＜31%變形模量Ev2（MPa/m）≥45≥45≥45第十七頁(yè)，共51頁(yè)。三、路基填筑質(zhì)量檢測(cè)靜態(tài)變形模量EV2動(dòng)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(lèi)土孔隙率n）第十八頁(yè)，共51頁(yè)。1、靜態(tài)變形模量Ev2通過(guò)直徑300mm圓形承載板和加載裝置對(duì)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(cè)得的承載板下應(yīng)力σ和與之相對(duì)應(yīng)的承載板中心沉降量S，來(lái)計(jì)算變形模量EV1、

EV2及EV1

/EV2。（1）原理第十九頁(yè)，共51頁(yè)。第二十頁(yè)，共51頁(yè)。（2）試驗(yàn)步驟安放好測(cè)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(jí)，以約0.08MPa的增量逐級(jí)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(jí)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(jí)。每級(jí)加載或卸載在1min內(nèi)完成，每級(jí)荷載維持2min。第二十一頁(yè)，共51頁(yè)。第一次加載最大應(yīng)力（MPa）

r承壓板半徑（mm）

a2二次項(xiàng)系數(shù)（mm/MPa2）a1一次項(xiàng)系數(shù)（mm/MPa）

（2）結(jié)果分析第二十二頁(yè)，共51頁(yè)。第二十三頁(yè)，共51頁(yè)。2、Evd動(dòng)態(tài)變形模量通過(guò)測(cè)試沖擊動(dòng)荷載的大小、板及板周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)填土面的動(dòng)變形，求算路基土層的動(dòng)模量。承載板的沉陷值越大，被測(cè)點(diǎn)的承載力越小，動(dòng)模量也越小。因此，動(dòng)模量能反應(yīng)該處的承載力。（1）原理第二十四頁(yè)，共51頁(yè)。（2）儀器設(shè)備加載裝置

①掛（脫）鉤裝置(帶水準(zhǔn)泡)②導(dǎo)向桿③落錘（10kg）④阻尼裝置荷載板

①圓形鋼板②傳感器沉陷測(cè)定儀(存儲(chǔ)、與電腦連接)打印機(jī)2、Evd動(dòng)態(tài)變形模量第二十五頁(yè)，共51頁(yè)。第二十六頁(yè)，共51頁(yè)。動(dòng)態(tài)變形模量Evd（dynamicmodulusofdeformation）是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時(shí)間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。

Evd=1.5×r×σ/s

其中：Evd——?jiǎng)討B(tài)變形模量（MPa）；

r——圓形剛性荷載板的半徑150mm；

σ——荷載板下的最大沖擊動(dòng)應(yīng)力，它是通過(guò)在剛性基礎(chǔ)上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時(shí)間ts=18ms時(shí)標(biāo)定得到的，即σ=0.1MPa；

s——實(shí)測(cè)荷載板下沉幅值（mm）；

1.5——荷載板形狀影響系數(shù)。實(shí)測(cè)結(jié)果測(cè)試三次，采用公式Evd=22.5/s計(jì)算。（3）計(jì)算公式第二十七頁(yè)，共51頁(yè)。（4）檢測(cè)步驟測(cè)試地面整平，必要時(shí)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(cè)試。第二十八頁(yè)，共51頁(yè)。（5）記錄表格第二十九頁(yè)，共51頁(yè)。3、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(cè)定下沉量為1.25mm地基系數(shù)的試驗(yàn)方法計(jì)量單位為MPa/m（1）原理第三十頁(yè)，共51頁(yè)。（2）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(jí)加載。每增加一級(jí)荷載當(dāng)1min的沉降量不大于該級(jí)荷載產(chǎn)生的沉降量的1％時(shí)，增加下一級(jí)荷載；總下沉量超過(guò)規(guī)定1.25mm，或者荷載強(qiáng)度超過(guò)估計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)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。第三十一頁(yè)，共51頁(yè)。（3）試驗(yàn)結(jié)果第三十二頁(yè)，共51頁(yè)。Evd與K30的相關(guān)性第三十三頁(yè)，共51頁(yè)。4、路基壓實(shí)系數(shù)測(cè)試K－壓實(shí)系數(shù)ρd－土體壓實(shí)后的干密度ρdmax－室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定的最大干密度（1）公式第三十四頁(yè)，共51頁(yè)。（2）測(cè)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第三十五頁(yè)，共51頁(yè)。第三十六頁(yè)，共51頁(yè)。第三十七頁(yè)，共51頁(yè)。四、過(guò)渡段路基技術(shù)要求橋路過(guò)渡段路堤與橫向結(jié)構(gòu)物(立交框構(gòu)、箱涵)過(guò)渡段隧路過(guò)渡段堤塹過(guò)渡段橋橋或橋隧之間的剛性過(guò)渡段1、類(lèi)型第三十八頁(yè)，共51頁(yè)。1、橋路過(guò)渡段形式第三十九頁(yè)，共51頁(yè)。2、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物連接圖第四十頁(yè)，共51頁(yè)。3、路堤與路塹連接第四十一頁(yè)，共51頁(yè)。4、橋與橋之間的過(guò)渡段第四十二頁(yè)，共51頁(yè)。5、橋與隧之間的過(guò)渡段第四十三頁(yè)，共51頁(yè)。五、路基變形監(jiān)測(cè)1、目的進(jìn)行施工期間系統(tǒng)的沉降監(jiān)測(cè)與系統(tǒng)的分析評(píng)估，來(lái)保證工后沉降控制精度。通過(guò)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析與評(píng)估，驗(yàn)證或調(diào)整設(shè)計(jì)措施使路基地基處理達(dá)到規(guī)定的變形控制要求，分析推算地基的最終沉降量和工后沉降，確定無(wú)碴軌道鋪設(shè)時(shí)間，同時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)還可作為竣工驗(yàn)交時(shí)控制工后沉降量的依據(jù)。2、監(jiān)測(cè)內(nèi)容與設(shè)置原則根據(jù)不同的路基高度，以及不同的地基條件，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有：路堤及淺挖路基的路基面沉降監(jiān)測(cè)、基底沉降監(jiān)測(cè)、路堤本體沉降監(jiān)測(cè)、過(guò)渡段不均勻變形的監(jiān)測(cè)，另外軟土或松軟土地基路堤地段的邊樁位移監(jiān)測(cè)、樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加筋(土工格柵)應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)等。第四十四頁(yè)，共51頁(yè)。3、觀測(cè)點(diǎn)布置和觀測(cè)頻次觀測(cè)內(nèi)容斷面布置觀測(cè)斷面間隔適用條件路基面沉降路基兩側(cè)路肩或路基中心設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。100m1.地勢(shì)平坦、地基條件良好；2.路塹或高度小于5m的路堤。路基面沉降與地基沉降路基兩側(cè)路肩或地基設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)；代表性斷面在地基和基床表層底面位置設(shè)置剖面沉降管。50m其它路基（復(fù)雜條件下需要加密）路基面沉降與地基沉降路基兩側(cè)路肩或地基設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)；沿線(xiàn)路方向斜向?qū)蔷€(xiàn)布置剖面沉降管。緊靠橋臺(tái)設(shè)1斷面、10m、30m處各設(shè)一個(gè)斷面。過(guò)渡段注：對(duì)于不堆載預(yù)壓的路基或觀測(cè)期較短或擬采用修正對(duì)數(shù)或修正雙曲線(xiàn)法進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)的路基，地基沉降的觀測(cè)是非常必要的。第四十五頁(yè)，共51頁(yè)。第四十六頁(yè)，共51頁(yè)。4、觀測(cè)頻次觀測(cè)階段觀測(cè)頻次填筑或堆載一般1次/天沉降量突變2～3次/天兩次填筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)1次/3天堆載預(yù)壓或路基施工完畢第1個(gè)月1次/周第2、3個(gè)月1次/2周3個(gè)月以后1次/月無(wú)碴軌道鋪設(shè)后第1個(gè)月1次/2周第2、3個(gè)月1次/月3～12個(gè)月1次/3月第四十七頁(yè)，共51頁(yè)。5、工后沉降的分析與評(píng)估（1）沉降曲線(xiàn)第四十八頁(yè)，共51頁(yè)。工后沉降評(píng)估方法有：實(shí)測(cè)沉降推算法、沉降的反演分析推