專題：武廣客運(yùn)專線路基工程設(shè)計(jì)與施工綜述

1、 l武廣客運(yùn)專線是我國(guó)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線路里程最長(zhǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高、投資規(guī)模最大的客運(yùn)武廣客運(yùn)專線是我國(guó)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線路里程最長(zhǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高、投資規(guī)模最大的客運(yùn)專線，縱跨湖北、湖南、廣州三省，正線全長(zhǎng)專線，縱跨湖北、湖南、廣州三省，正線全長(zhǎng)968km，全線路基約，全線路基約327km，約占總，約占總長(zhǎng)的長(zhǎng)的34%。設(shè)計(jì)速度目標(biāo)。設(shè)計(jì)速度目標(biāo)350km/h,采用無(wú)砟軌道并一次鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路，站場(chǎng)采用無(wú)砟軌道并一次鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路，站場(chǎng)站臺(tái)范圍內(nèi)到發(fā)線均采用無(wú)砟軌道。站臺(tái)范圍內(nèi)到發(fā)線均采用無(wú)砟軌道。l路基設(shè)計(jì)類型主要有深路塹、邊坡防護(hù)路基、浸水路基、基床處理路基、不良路基路基設(shè)計(jì)類型主要有深路塹、邊坡防

2、護(hù)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(fēng)化層、厚（巖溶、滑坡等）、特殊路基（軟土、松軟土、紅粘土路基、花崗巖全風(fēng)化層、厚層第四系非飽和粘土路基）。層第四系非飽和粘土路基）。l為滿足無(wú)砟軌道路基工后沉降不大于為滿足無(wú)砟軌道路基工后沉降不大于15mm、過(guò)渡段工后差異沉降不大于、過(guò)渡段工后差異沉降不大于5mm的標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)要求，保證路基長(zhǎng)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、準(zhǔn)要求，保證路基長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)、工后沉降控制、抵于各種不良環(huán)境的施工工藝

3、、防排水系統(tǒng)設(shè)置、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、工后沉降控制、抵于各種不良環(huán)境的加固防護(hù)等方面強(qiáng)化設(shè)計(jì)與施工；需要在勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工各階段共同采取措施，加固防護(hù)等方面強(qiáng)化設(shè)計(jì)與施工；需要在勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工各階段共同采取措施，優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究施工工藝，嚴(yán)格質(zhì)量控制。優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究施工工藝，嚴(yán)格質(zhì)量控制。 l 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(shí)，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) 。l 路基基床由表層、底層結(jié)構(gòu)組成。基床厚度為3.0m，基床表層由0.7m優(yōu)化為0.4m，考慮采用了0.3m的無(wú)碴軌道底軌道支撐層，基床底層2.3

4、m。 l 路堤地段基床表層采用級(jí)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(shí)，基床表層挖除換填，做成路堤式路塹。 l 基床表層、底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按照設(shè)計(jì)及鐵道部有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。 l 根據(jù)路塹基床土的強(qiáng)度及水理性特，對(duì)路塹基床設(shè)計(jì)了1.02.3m的A、B組填料換填層，并換填底部設(shè)復(fù)合土工膜。 l 基床以下路堤優(yōu)先采用A、B組填料，當(dāng)選用C組細(xì)粒土填料時(shí)，根據(jù)土源性質(zhì)應(yīng)進(jìn)行改良后采用 路基排水采取明暗結(jié)合的辦法：l 路基面防排水：基床表層面及兩側(cè)護(hù)肩的防排水采取鋪設(shè)瀝青混凝土或混凝土防水層。l 地下水防排設(shè)施： 對(duì)地下水，應(yīng)根據(jù)地下水類型、含水層埋藏深度、地層的滲透性等條件

5、，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。l 地表排水設(shè)施:對(duì)地面水，設(shè)置了側(cè)溝、天溝、排水溝及邊坡平臺(tái)截水溝。l 路基工后沉降除小于60m橋橋、隧隧之間短過(guò)渡段路基按8mm控制外，均按15mm控制；路橋、路隧過(guò)渡段工后沉降差異5mm，路橋（涵）、路隧過(guò)渡段沉降造成的折角應(yīng)1/1000。 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(zhǔn)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(jì)沉降有準(zhǔn)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)

6、計(jì)沉降控制措施的合理選擇等方面有關(guān)?？刂拼胧┑暮侠磉x擇等方面有關(guān)。 l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(shí)，結(jié)合施工組織要求，有條件時(shí)優(yōu)先考慮了超載預(yù)壓措施。路塹地段檢算工后沉降值控制滿足要求，為彌補(bǔ)地基的不均勻性及施工擾動(dòng)，對(duì)基床底一般采用沖擊壓實(shí)或振動(dòng)碾壓處理措施。 l厚層軟土及松軟土地基 對(duì)于一般大于5m的厚層黏性土和松軟土及花崗巖全風(fēng)化層路堤地基，特別是當(dāng)具有較厚的硬殼或硬層夾軟弱層地基一般采用CFG樁復(fù)合地基（水泥、碎石、石屑、粉煤灰）加固處理。 對(duì)于含較多碎石（或大塊卵石）黏性土和砂

7、性土地基可選擇旋噴樁復(fù)合地基進(jìn)行加固。 對(duì)于深厚層軟弱地基、沉降要求高或存在側(cè)向應(yīng)力作用時(shí)（如橋路、隧路過(guò)渡段、溶槽地段等）地段，以及不均勻沉降大的地段一般選預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)制方樁及鉆孔灌注樁等剛性樁樁-網(wǎng)結(jié)構(gòu)加固處理。 l 巖溶地基 武廣客運(yùn)專線巖溶路基工點(diǎn)200余個(gè)，個(gè)別地段非常發(fā)育，大多鉆孔揭示有溶洞，總長(zhǎng)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(fēng)險(xiǎn)程度分為、級(jí)。設(shè)計(jì)針對(duì)場(chǎng)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(jì)均采用了壓力注漿等措施加固處理,上部地基土

8、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(duì)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。 l 沉降變形檢算方法 采用分層總和法分別計(jì)算有荷（考慮列車(chē)及軌道荷載）和無(wú)荷條件下的固結(jié)沉降值，為確保安全，沉降一般計(jì)算至軌道板施工之前。天然地基的工后沉降量S =*S有-（-1）*S無(wú)+U* S無(wú) （單位為cm；為沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，U為土沉降固結(jié)度）。復(fù)合地基加固后的工后沉降計(jì)算 復(fù)合地基的沉降計(jì)算方法主要有復(fù)合模量法、應(yīng)力修正法和樁身壓縮模量法等，根據(jù)復(fù)合地基加固樁的類型及特點(diǎn)選用不同的計(jì)算方法。 1）對(duì)于攪拌樁、旋噴樁等柔性樁采用復(fù)合模量法，按分層總和法分別計(jì)算S有、S無(wú)。2

9、）CFG樁復(fù)合地基壓縮模量采用地基加固后承載力提高系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，CFG樁復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)時(shí)具體參照建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）中的辦法進(jìn)行估算3）預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁等剛性樁網(wǎng)復(fù)合地基工后沉降計(jì)算目前無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)，可考慮路堤填高、樁間土剛度、樁間距、樁土應(yīng)力比、墊層復(fù)合壓縮模量及復(fù)合泊松比等參數(shù)，根據(jù)薄板擾曲變形理論求解。 武廣客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)中進(jìn)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(jì)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?lè)秶鷥?nèi)。 l 過(guò)渡段設(shè)計(jì)目的在于有效

10、減少路基于不同結(jié)構(gòu)類型之間的差異沉降，實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)之間剛度的平順過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)軌道高平順性。過(guò)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(shí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)上述目的。過(guò)渡區(qū)地基處理采用從正線路基至過(guò)渡段逐漸加強(qiáng)過(guò)渡的方式。 通常， 過(guò)渡段采用5%的水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石填筑。 針對(duì)全線全風(fēng)化松散地層、軟土與松軟土等地基，主要采取CFG樁復(fù)合地基加固處理，為保證CFG樁復(fù)合地基加固能夠滿足無(wú)砟軌道對(duì)路基工后沉降的要求，從加固理論和試驗(yàn)等方面對(duì)CFG樁復(fù)合地基的施工工藝和施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試加固效果。 （1）采用長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)法、沖擊成孔法、振動(dòng)沉管成孔、錘擊沉管成孔等幾種CFG樁成孔方法進(jìn)行了工

11、藝試驗(yàn) 。綜合考慮了常用CFG樁施工機(jī)械的性能、適宜地質(zhì)條件、成樁質(zhì)量及對(duì)相鄰樁的影響程度等方面，認(rèn)為長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝是適合武廣客運(yùn)專線處理軟土地基最佳的施工工法 。 （2）通過(guò)武漢試驗(yàn)段CFG樁體材料影響因素分析及配合比試驗(yàn)研究，提出了試驗(yàn)樁體材料合理的控制參數(shù)及樁體材料配合比 。l （3）研究樁底達(dá)到持力層的控制方法： 電流值的突然升值變化作為達(dá)到持力層的的參考，主要根據(jù)設(shè)計(jì)及施工之前補(bǔ)探核對(duì)的地質(zhì)斷面圖進(jìn)行樁長(zhǎng)及進(jìn)入持力層的控制。 （4）通過(guò)CFG樁成樁質(zhì)量存在的問(wèn)題，提出了對(duì)樁身完整性采用低應(yīng)變無(wú)損檢測(cè)的合理方法，以及評(píng)定及缺陷處理措施。 （5）通過(guò)武漢試驗(yàn)段CFG樁體

12、材料影響因素分析及配合比試驗(yàn)研究，提出了試驗(yàn)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） l 為了滿足高速列車(chē)通過(guò)時(shí)對(duì)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(qiáng)度、剛度和水穩(wěn)定性。為了保證無(wú)砟軌道系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，基床和路基應(yīng)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。 l 對(duì)填料進(jìn)行了優(yōu)化選擇：限制細(xì)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(jí)配；首先從工程隧道洞渣、巖石路塹爆破巖塊及礦山開(kāi)采中選擇合格的材質(zhì)填料，要求母巖飽水抗壓強(qiáng)度大于30MP

13、a,軟化系數(shù)大于0.75，不易風(fēng)化水穩(wěn)定性較好的巖石材料；并實(shí)行工廠化機(jī)械破碎篩分加工。對(duì)部分天然填料（如砂礫巖、天然碎石土、細(xì)園礫土等）粒徑偏大也要進(jìn)行篩分，且對(duì)細(xì)粒含量多、組成成分復(fù)雜的天然填料進(jìn)行礦物分析、自由膨脹率、液塑限、崩解試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)等水穩(wěn)定和耐久性指標(biāo)分析，是無(wú)砟軌道路基填料研究新理念。 6.16.1填料水穩(wěn)性及耐久性相關(guān)指標(biāo)要求表填料水穩(wěn)性及耐久性相關(guān)指標(biāo)要求表母巖飽水抗壓強(qiáng)度30MPa，軟化系數(shù)0.75陽(yáng)離子交換量CEC(NH4+) 170mmol/kg自由膨脹率 Fs 40%蒙脫石含量 M 7%細(xì)粒土含量 15%液限WL40%，且塑性指數(shù)Ip17崩解率：1%有機(jī)質(zhì)含量：

14、5%l 武廣客運(yùn)專線將路基作為土工結(jié)構(gòu)物來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，路基填筑嚴(yán)格按“四區(qū)段、八流程”法施工；施工中采用分層填筑，碾壓機(jī)械、攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)根據(jù)路段工藝試驗(yàn)結(jié)果確定。填筑施工控制的重點(diǎn)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(shí)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(guò)渡段和分段填筑時(shí)搭接的長(zhǎng)度和寬度的控制，防止填筑過(guò)程中“新的過(guò)渡段”薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)，防止差異變形。l 武廣客運(yùn)專線無(wú)砟軌道路基填筑壓實(shí)評(píng)判指標(biāo)：基床采用地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Ev1、變形模量Ev2、孔隙率n進(jìn)行檢測(cè)控制；基床以下采用K30

15、、Ev2、n或K30指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)控制 。（1）觀測(cè)內(nèi)容：主要對(duì)路基面、路基基底及路堤本體變形進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)路橋、路隧、路涵過(guò)渡段沉降變形進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)。（2）沉降觀測(cè)斷面及點(diǎn)的布設(shè)：路堤一般50m100m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面，一般同時(shí)設(shè)置基底沉降板和路面觀測(cè)樁；部分高填路堤、預(yù)壓段及過(guò)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(diǎn)沉降計(jì)。 l 施工期除了按要求進(jìn)行系統(tǒng)的沉降變形動(dòng)態(tài)觀測(cè)外，還須通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的綜合分析和評(píng)估，來(lái)驗(yàn)證和調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)與措施，使路基達(dá)到規(guī)定的變形控制要求；通過(guò)分析、推算出最終的沉降和工后沉降，合理確定無(wú)碴軌道開(kāi)始鋪設(shè)時(shí)間，確?？瓦\(yùn)專線無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)鋪設(shè)的質(zhì)量。l 為保證觀測(cè)和預(yù)測(cè)工后沉降的準(zhǔn)確性、可靠性、連續(xù)性，在遵循客運(yùn)專線鐵路無(wú)碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南條件下進(jìn)行了優(yōu)化和細(xì)化，建立了適合武廣客運(yùn)專線的科學(xué)、快捷、系統(tǒng)的無(wú)碴軌道沉降變形觀測(cè)和分析評(píng)估實(shí)施系統(tǒng)。 （3）建立變形觀測(cè)網(wǎng)：沉降變形觀測(cè)點(diǎn)的測(cè)量精度及觀測(cè)方法按國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量和采用一、二等水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器（即高精密水準(zhǔn)儀）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)。（4）觀測(cè)精度和頻率： 路面觀測(cè)