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鐵路(含客運專線)建設(shè)工程 關(guān)鍵技術(shù)及監(jiān)理要點,西南交通大學(xué)科技學(xué)院 申愛國 二八年十月,第三篇,第三篇主要內(nèi)容,第一章 客運專線路基工程 第二章 鐵路(含客運專線)橋梁工程 第三章 鐵路(含客運專線)隧道工程 第四章 鐵路(含客運專線)軌道工程 第五章 鐵路站場工程 第六章 高性能混凝土,第一章 客運專線路基工程,第一節(jié) 路基工程概述 一、國外高速鐵路路基工程特點 二、我國鐵路客運專線路基的技術(shù)特點 三、客運專線路基質(zhì)量控制內(nèi)容 第二節(jié) 客運專線路基工程技術(shù)及監(jiān)理要點 一、客運專線路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 二、客運專線地基處理 三、客運專線路基填筑 四、客運專線路基工程質(zhì)量控制要點和方法,第一節(jié) 路基工程概述,一、國外高速鐵路路基工程特點,國外發(fā)展高速鐵路的國家主要有法國、日本、德國等,這些國家都制定了較高的路基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的施工工藝,其特點如下: (1) 強(qiáng)化路基基床 (2) 嚴(yán)格控制路基填筑標(biāo)準(zhǔn) (3) 嚴(yán)格控制軌道剛度 (4) 加強(qiáng)路基防排水措施,加強(qiáng)邊坡和災(zāi)害的防護(hù),二、我國鐵路客運專線路基的技術(shù)特點,路基基床表層是由級配碎石構(gòu)成的一種強(qiáng)化結(jié)構(gòu),直接承受著列車的動荷載,因此是路基中最重要的部分之一。秦沈線首次在基床表層采用了60cm厚的級配碎石結(jié)構(gòu),這類結(jié)構(gòu)的主要作用有以下五點:增強(qiáng)線路強(qiáng)度,使路基更加堅固、穩(wěn)定,并具有一定的剛度;讓動應(yīng)力的作用均勻擴(kuò)散到基床面上,使其不超出下部基床土的容許動強(qiáng)度;具有隔離作用,防止道碴壓入基床,也防止基床土進(jìn)入道碴層;防止雨水浸入使基床軟化,防止發(fā)生翻漿冒泥等基床病害;滿足基床防凍等特殊要求。,三、客運專線路基質(zhì)量控制內(nèi)容,(1)路基變形 (2)路基剛度的均勻性 (3)在列車運行控制及自然條件下的穩(wěn)定性,第二節(jié) 客運專線路基工程技術(shù)及監(jiān)理要點,一、客運專線路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),(一)客運專線路基設(shè)計原則 客運專線路基是土工結(jié)構(gòu)物。對其設(shè)計應(yīng)考慮路基結(jié)構(gòu)的受力及變形要求、填筑材料類型的要求、結(jié)構(gòu)尺寸的要求、壓實標(biāo)準(zhǔn)的要求等??瓦\專線路基是軌道的基礎(chǔ)。對其設(shè)計應(yīng)考慮路基結(jié)構(gòu)應(yīng)保證足夠剛度、穩(wěn)定和平順性要求,即應(yīng)考慮路基表層剛度、工后沉降控制、路橋過渡處理等 。因此,路基施工基本原則要注意以下幾點:,1、路基填筑材料方面的要求 對路基不同結(jié)構(gòu)部位填筑材料的要求,如級配碎石、A、B、C組土及改良土等。,2、對于路基壓實方面的標(biāo)準(zhǔn) 對路基不同結(jié)構(gòu)部位的填筑材料提出的壓實標(biāo)準(zhǔn),如壓實度K、基床系數(shù)K30、孔隙率n及動剛度值等。,3.路基工后沉降 為了滿足高速鐵路設(shè)計速度的要求,必須嚴(yán)格控制路基的工后沉降量。有碴軌道路基工后沉降量一般地段不大于5cm,工后沉降速率應(yīng)小于2cm/年。,4、過渡段的沉降要求 橋臺與臺尾路堤的沉降不同,將造成軌道不平順,導(dǎo)致輪軌動力作用加劇,因而影響軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,影響列車高速、安全、舒適運行,因此對臺尾過渡段工后沉降量控制較一般地段更為嚴(yán)格,要求工后沉降量不大于3cm。,5、對于無碴軌道路基工后沉降量的要求 規(guī)范要求一般地段不大于15mm。,客運專線地基處理主要采用的方法有: (一)排水固結(jié)法:塑料排水板、袋裝砂井 (二)擠密樁復(fù)合地基:砂樁、碎石樁 (三)半剛性樁復(fù)合地基:粉噴樁、攪拌樁、旋噴樁 (四)CFG樁 (五)混凝土打入樁 (六)強(qiáng)夯 (七)灰土擠密樁,二、客運專線地基處理,(一)排水固結(jié)法:塑料排水板、袋裝砂井,軟土地基存在壓縮性大、地基強(qiáng)度低、受荷后變形大、路基下沉量大等問題,極易引起路基失穩(wěn),造成工程事故。應(yīng)用塑料排水板或砂井對軟土地基進(jìn)行處理,可使被加固土體中的孔隙水排出,加快軟土地基的固結(jié)速度,有效應(yīng)力增加,土體中孔隙體積減少,密實度加大,土體強(qiáng)度得到提高,地基承載力也得到提高。 排水固結(jié)法:(1)排水系統(tǒng);(2)加壓系統(tǒng)。,(一)排水固結(jié)法:1-塑料排水板,(一)排水固結(jié)法:2-袋裝沙井,(二)擠密樁復(fù)合地基:砂樁、碎石樁,采用擠密樁改良地基,形成施工復(fù)合地基,擠密樁主要包含砂樁和碎石樁。,(二)擠密樁復(fù)合地基(1)砂擠密樁,(2)碎石樁施工現(xiàn)場,(三)半剛性樁復(fù)合地基 旋噴樁、粉噴樁、攪拌樁,這種地基處理方法的特點是:旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn),同時將固結(jié)強(qiáng)化材料(粉狀或液態(tài))與鉆孔內(nèi)的土進(jìn)行充分結(jié)合(高壓噴射復(fù)合或攪拌復(fù)合),待凝結(jié)固化之后,形成強(qiáng)度很高的半剛性復(fù)合地基。 固結(jié)強(qiáng)化材料與土復(fù)合的方法主要有:分噴、攪拌、旋噴。,旋噴樁:旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計高程,將預(yù)先配制好的漿液通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后,從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來,形成一股能量高度集中的液流,直接破壞土體,噴射過程中,鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升,使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?,在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體,從而使地基達(dá)到加固。施工中一般分為兩個工作流程,即先鉆后噴,再下鉆噴射,然后提升攪拌,保證每米樁漿液的含量和質(zhì)量。,(1)旋噴樁,粉噴樁:粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式,也叫加固土樁。深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的攪拌機(jī)械就地將軟土和固化劑(漿液狀和粉體狀)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理一化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。粉噴樁最適合于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土。,(2)粉噴樁,攪拌樁:類似于粉噴樁,但固結(jié)材料主要選用水泥。通過特制的攪拌機(jī)械,在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。由于水泥摻量少,并且是在含水土體的圍繞下進(jìn)行反應(yīng),硬化速度較慢。在硬化過程中,水泥通過逐步的水解和水化過程發(fā)生凝硬反應(yīng),從而使水泥土土體強(qiáng)度大大提高。,(3)攪拌樁,(1)旋噴樁施工過程,(2)粉噴樁施工過程,(3)攪拌樁施工過程,(四)CFG樁,CFG分別代表水泥、粉煤灰與碎石。CFG樁是在碎石樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種地基處理技術(shù)。由于利用粉煤灰代替部分水泥,大大降低了成本又增加了樁身后期強(qiáng)度。 CFG樁改善了碎石樁的剛性,不僅能發(fā)揮全樁的側(cè)阻作用,同時也能發(fā)揮其端阻作用。通過柔性褥墊層的設(shè)置,使CFG樁復(fù)合地基沉降均勻,因而有較高的承載力,是加固軟土地基最經(jīng)濟(jì)、適用、快速、可靠的一種新型灌注樁,因此得以廣泛采用,并取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。,(五)混凝土打入樁,顧名思義,將預(yù)制好的鋼筋混凝土樁采用錘擊或振動方式強(qiáng)行打入地基,形成復(fù)合地基。樁的受力方式有:端承式、摩擦式、復(fù)合式。,(六)強(qiáng)夯,采用強(qiáng)夯法,邊夯邊填碎石在地基中形成碎石墩。由碎石墩、墩間土以及上部碎石墊層組成的復(fù)合地基稱為強(qiáng)夯置換碎石墩復(fù)合地基。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。鄭西客運專線對地基處理深度為6米的濕陷性黃土采用單擊夯擊能為30004000 KNm的強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。,(六)強(qiáng)夯,強(qiáng)夯設(shè)置的碎石墩是一種散體材料樁,在強(qiáng)度提高的同時,為樁間土提供了排水通道,有利于地基土的固結(jié)。墩體上設(shè)置墊層的主要作用是使墩體與地基共同發(fā)揮承載作用,并有排水作用,因此工后沉降也較大。,(七)灰土擠密樁,灰土擠密樁法是以提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主要目的。灰土擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基,可處理地基的深度為515。當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?5、飽和度大于65時,不宜選用灰土擠密樁法。實施時,樁孔直徑宜為300450mm,成孔可采用擠密成孔或機(jī)械陶土的方式。樁孔宜按等邊三角形布置,樁孔之間的中心距離可為孔徑的2.02.5倍,,灰土擠密樁施工過程,路基類型: 填方路基、挖方路基、半挖半填路基、過渡段路基 路基結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成 基床表層、基床底層、路堤本體 路基填筑常用材料: A、B填料、級配碎石、改良土、合成材料等,三、客運專線路基填筑,類型1:填方路基及結(jié)構(gòu),類型2:挖方路基及結(jié)構(gòu),類型3:臺背涵背路基過渡段及結(jié)構(gòu),類型3:臺背涵背路基過渡段及結(jié)構(gòu),路基填筑質(zhì)量控制按照以下五個方面進(jìn)行掌握: (一)基床以下及基床底層填筑 (二)基床表層填筑 (三)過渡段填筑 (四)改良土填筑 (五)土工合成材料應(yīng)用,(1)控制好施工所用的級配碎石材料、攤鋪碾壓機(jī)械、使施工人員熟悉施工工藝。 (2)壓實控制用核子密度儀或灌砂法、動模量檢測儀、K30試驗儀等,檢測級配碎石壓時后的孔隙率n、Evd、Ev2和K30值等。 (3)現(xiàn)場在結(jié)構(gòu)物上做標(biāo)志控制填筑層厚。 (4)過渡段與相鄰的路堤和錐坡應(yīng)按水平分層攤鋪,并同時填筑。,(三)關(guān)于過渡段填筑的質(zhì)量控制要點,對于路堤下部及基床底層可用水泥或石灰改良土進(jìn)行填筑。 規(guī)范要求:路基基床底層必須用場拌改良土施工,基床底層以下可以采用路拌改良土施工。,(四)關(guān)于改良土填筑的質(zhì)量控制要點,關(guān)于路基填筑材料的類型 路基不同結(jié)構(gòu)部位的填筑材料是不同的,常用到的填料主要包括級配碎石、A、B、C組土及改良土等。,A組-優(yōu)質(zhì)填料 包括硬塊石,級配良好和細(xì)粒土含量小于15%的漂石土、卵石土、碎石土、圓礫土、角礫土、礫砂、粗砂、中砂。,B組-良好集料 包括不易風(fēng)化的軟塊石(膠結(jié)物為硅質(zhì)或鈣質(zhì)),級配不良的漂石土、卵石土、碎石土、圓礫土、角礫土、礫砂、粗砂、中砂、細(xì)粒土含量在15%30%的漂石土、卵石土、碎石土、圓礫土、角礫土和細(xì)砂、黏砂、砂粉土、砂黏土。,C組-一般填料 包括易風(fēng)化的軟塊石(膠結(jié)物為泥質(zhì)),細(xì)粒土含量在30%以上的漂石土、卵石土、碎石土、圓礫土、角礫土和粉砂、粉土、黏粉土。,D組-不易使用的差質(zhì)填料 包括強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化的軟塊石、黏粉土和黏土。,A、B類填 A、B類填料實際就是含有A類和B類填料的一種混合填料。通常情況下,這類填料并不是人工拌合而成的,是自然存在的。,四、客運專線路基工程質(zhì)量控制要點和方法,(1)質(zhì)量控制要點 1)地基的地質(zhì)勘探; 2)填料的物理、化學(xué)及抗蝕變性分析; 3)地基或填筑分層土體承載能力檢測; 4)路堤沉降和水平位移觀測; 5)路堤壓實指標(biāo)和均勻程度檢測; 6)過渡段。,(2)控制方法 1)測量指標(biāo)控制 基床系數(shù)K30 孔隙率n 動剛度值EVD 壓實系數(shù)K,2)測量分析控制 建立沉降、水平位移綜合觀測體系(變形觀測),對獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析并通過數(shù)學(xué)模型做出合理預(yù)測。,3)動態(tài)實時監(jiān)控 利用面式覆蓋動態(tài)壓實質(zhì)量控制系統(tǒng)(FDVK)時、
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