《路基工程》PPT課件.ppt

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、