高速鐵路路基工程

高速鐵路路基工程中國鐵道科學研討院2002年11月27日321.5km/h雙線規(guī)范路堤橫斷面(350km/h)606060基床以下路基壓實標準改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土地基系數K30(MPa/m)≥90≥110≥130變形模量Ev2（MPa）≥45≥45≥45孔隙率n（%）＜31＜31壓實系數K≥0.92注：EV2檢測時，EV2/EV1≤3.0。高速鐵路路基技術特點路基按照構造物設計，填料和壓實規(guī)范高；嚴厲控制路基變形和工后沉降；路橋及橫向構筑物間設置過渡段；路基動態(tài)設計；地基處置類型多。路基填筑質量規(guī)范高基床表層采用級配碎石強化構造，K30、Ev2、Evd、n目的滿足設計要求。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滿足設計要求嚴厲控制路基變形和工后沉降工后沉降是高速鐵路路基設計的主要控制要素，路基發(fā)生強度破壞之前，曾經出現了不能允許的變形；我國對無砟軌道的路基工后沉降要求普通不應超越扣件可調高量15mm，路橋路隧差別沉降不超越5mm。路橋及橫向構筑物間設置過渡段路橋及橫向構筑物間的過渡段，是以往設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，高速列車經過時對軌道構造及列車本身會產生沖擊，從而降低列車運轉的平穩(wěn)性和溫馨度，加快構造物和車輛的損壞。為保證列車高速運轉時的平穩(wěn)溫馨，對路橋過渡段采用了剛度過渡的設計方法。在橋臺后一定范圍內，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)設計為了有效地控制工后沉降量及沉降速率，需求開展路基動態(tài)設計。根據沉降觀測資料及沉降開展趨勢、工期要求等，采取相應的措施，如調整預壓土高度，確定預壓土卸荷時間，以及鋪軌前對路基進展評價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。路基動態(tài)設計的成果可以為后續(xù)的軌道工程打下了良好的根底。地基處置的種類多對于淺層脆弱地基采用了換填碾壓處置、或換填砂墊層處置；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加預壓的處置方法；對于工后沉降要求高及路橋過渡段，根據地質條件和經濟對比，采用了砂樁、碎石樁、粉噴樁、攪拌樁、旋噴樁等地基處置方法；對于有地震液化的粉土或粉細砂層的地基段，采用了擠密砂樁的處置方法；新建的一些客運專線采用強夯、CFG樁、灰土擠密樁、樁網、樁板等地基處置方法。我國高速鐵路路基面臨的主要問題技術規(guī)范的修正和完善；車－軌－路系統(tǒng)合理匹配實際研討；設計、施工面臨的幾個問題；新技術的運用。技術規(guī)范的修正和完善路基工后沉降控制規(guī)范；無砟軌道路基基床厚度200－350km/h沒有區(qū)分確定；地基剛度的規(guī)范，直接關系到地基處置的本錢。設計、施工面臨的幾個問題路基工后沉降預測技術；特殊土地域低路堤、土質路塹的個別設計；改良土的施工技術；復雜地質條件下的路基設計。新技術的運用樁網構造方式的選取、設計計算實際及不同地質條件下的施工工藝尚未成熟；樁板構造是無砟軌道新的構造方式，其任務原理、動力特性和設計實際等需求開展研討。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；當用作地基土時，可結合其它目確實定地基土的承載力、初步估計建筑物的沉降；當用于路基填料時，可初步評價填料的壓實強度、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、級配以及細顆粒含量分為A、B、C〔分化的軟塊石為D〕組；細粒土按照液塑限及有機質含量分為C、D、E組；路基填料組的選擇按照設計要求選擇，客運專線根本采用較好的A組填料及灰土改良土填筑。土的三相組成土的根本物理目的天然密度土粒比重反映土的松密程度目的孔隙比孔隙率反映土的含水程度目的含水率土的飽和度土的最大干密度和最優(yōu)含水率最少的機械功獲得最大壓實度；輕型擊實實驗；重型擊實實驗；灰土擊實實驗。鄭西客運專線路基實驗段鄭西客運專線實驗段坪塬村高速公路強夯水泥土擠密樁柱錘沖擴樁水泥土拌合柴油罐實驗段簡介鄭西客運專線濕陷性黃土實驗段位于陜西省華陰市坪塬村，實驗段總長140m，地基處置采用了強夯、水泥土擠密樁和柱錘沖擴樁三種方法。路根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堆載預壓進展路基沉降觀測。實驗段進展了地基處置前檢測、地基處置和路基填筑施工工藝、路基填筑工藝、地基處置和路基填筑實驗檢測、路基沉降觀測及路基浸水等科研工程。鄭西客運專線實驗段地基處置路基填筑堆載預壓與沉降觀測鐵路路基科研地基處置前檢測機械鉆孔取樣靜力觸探雷達測試面波測試荷載板實驗〔1〕地貌單元屬渭河II級階地，勘探深度內地基土由砂質黃土、黑壚土、古土壤、粉質粘土及砂層組成；〔2〕實驗場地屬自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為IV級〔很嚴重〕；〔3〕地基處置深度范圍內天然含水率為12.2～20.4%，擊實最大干密度為1.74～1.76g/cm3，最優(yōu)含水率為15.5～17%〔輕型擊實〕；〔4〕地下水位埋深為40.50m，地基處置可不思索其影響實驗范圍內土層的端阻qc為1.38～9.6MPa，側摩阻fs為0.030～0.202MPa地質雷達測試顯示地基處置前在一切的雷達剖面上在深度為6.5m處，有一雷達波組延續(xù)，反射劇烈的巖性界面(脆弱夾層)地基處置深度范圍內剪切波波速為189.9～207.0m/s實驗場地天然黃土地基的根本承載力為90kPa地基處置強夯水泥土擠密樁柱錘沖擴樁強夯最后兩擊平均夯沉量不大于5cm；強夯加固地基的有效加固深度應滿足設計要求，有效深度范圍內地基土應滿足：標貫擊數修正后的N63.5≥10，粘性土Ps＞1.2MPa，砂類土Ps≥5.0MPa，地基承載力σ0≥0.15MPa，檢測方法和頻次應符合相關規(guī)定；檢驗方法：動力觸探和靜力觸探。灰土擠密樁成樁24h內采取輕型動力觸探儀對成樁質量進展檢測，擊數N10與現場實驗確定的干密度進展對比，其壓實系數K≥0.93；灰土擠密樁完成7～14天后，采用平板載荷實驗檢測復合地基承載力，復合地基承載力：普通填方地段σ0≥0.15MPa，支擋構造地段地基最小允許承載力［σ］=200kPa。地基處置后檢測難點強夯施工后確定N10、N63.5與壓實度K及承載力σ的關系；灰土擠密樁N10與壓實度的關系確定；取樣問題。路基填筑路基典型橫斷面圖施工機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K30壓實度〔粒土壓實系數K、粗粒土碎石類土孔隙率n〕靜態(tài)變形模量Ev2經過直徑300mm圓形承載板和加載安裝對地面進展第一次加載和卸載后，再進展第二次加載，用測得的承載板下應力σ和與之相對應的承載板中心沉降量S，來計算變形模量EV2及EV2／EV1值的實驗方法。靜態(tài)變形模量Ev2實驗步驟安放好測試儀器預加0.01MPa荷載約30S，待穩(wěn)定后卸除荷載，將表調零。第一次加載至少分6級，以約0.08MPa的增量逐級加載，到達0.5MPa或者沉降5mm后，進展卸載。按最大加載的50％、25％、0分三級卸載。按照第一次加載進展第二次加載，直到加到第一次最大荷載的倒數第二級。每級加載或卸載在1min內完成，每級荷載維持2min。動態(tài)變形模量Evd動態(tài)變形模量Evd〔dynamicmodulusofdeformation〕是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時間ts作用下抵抗變形才干的參數。Evd=1.5×r×σ/s其中：Evd——動態(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應力，它是經過在剛性根底上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時間ts=18ms時標定得到的，即σ=0.1MPa；s——實測荷載板下沉幅值〔mm〕；1.5——荷載板外形影響系數。實測結果測試三次,采用公式Evd=22.5/s計算。

主要構造組成加載安裝①掛〔脫〕鉤安裝(帶水準泡)②導向桿③落錘〔10kg〕④阻尼安裝荷載板①圓形鋼板②傳感器沉陷測定儀(存儲、與電腦銜接)打印機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砂或濕細砂找平；進展三次預沖擊；進展三次正式測試。K30平板載荷實驗K30平板載荷實驗是采用直徑為30cm、厚度為25mm的剛性荷載板測定下沉量為1.25mm地基系數的實驗方法計量單位為MPa/mK30平板載荷實驗步驟安裝好實驗設備；預加0.01MPa荷載約30S，待穩(wěn)定后卸除荷載，將表調零；以0.04MPa的增量逐級加載。每添加一級荷載當1min的沉降量不大于該級荷載產生的沉降量的1％時，添加下一級荷載；總下沉量超越規(guī)定1.25mm，或者荷載強度超越估計的現場實踐最大接觸壓力或者到達地基的屈服點，實驗終止。路基壓實度測試K－壓實系數ρd－土體壓實后的干密度ρdmax－室內重型擊實實驗測定的最大干密度壓實度測試方法環(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：路基建成鋪軌后產生的沉降量，包括路基填土壓密下沉、行車動荷載引起的基床累計變形和地基產生的工后沉降〔主要〕。工后沉降是利用實測的荷載－時間－沉