路基變形及控制標(biāo)準(zhǔn)

1、日本高速鐵路路基基床設(shè)計(jì)與施工路基變形與控制標(biāo)準(zhǔn)有碴軌道板式軌道在日本鐵路使用的主要軌道結(jié)構(gòu)新干線鐵路山陽新幹線 553.7km（新大阪岡山,1972年）（岡山博多,1975年）東海道新幹線 515.4km（東京新大阪,1964年）東北新幹線 496.5km（大宮盛岡,1982年）（上野大宮,1985年）（東京上野,1991年）（東京八戸,2002年）北陸新幹線 117.4km（高崎長(zhǎng)野,1997年）上越新幹線 269.5km（大宮新潟,1982年）秋田新幹線* 127.3km（盛岡秋田,1997年）山形新幹線* 87.1km（福島山形,1992年）*在來線標(biāo)準(zhǔn)軌化秋田盛岡仙臺(tái)福島大宮東京上野

2、新潟長(zhǎng)野山形高崎名古屋広島岡山新大阪八代西鹿児島金沢石動(dòng)富山糸魚川青森敦賀熊本長(zhǎng)崎八戸営業(yè)中路線：2,180km整備新幹線（3線4區(qū)間630km）東北（八戸青森）北陸（長(zhǎng)野富山）北陸（石動(dòng)金沢）九州（博多新八代）整備新幹線（未著工1,170km）基本計(jì)畫線（12線約3,510km）博多上越以土層、巖石等為材料構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)體以及與其相鄰的小結(jié)構(gòu)體的總稱。路基、路堤、路塹、加強(qiáng)土、排水結(jié)構(gòu)、坡面防護(hù)結(jié)構(gòu)以及與此類似的結(jié)構(gòu)。土結(jié)構(gòu)體的概要挖方挖方路堤路堤路基路基路床路床坡頂截水溝坡面排水溝線路側(cè)溝線路側(cè)溝排水層坡頂層厚管理材料坡面排水溝護(hù)坡道坡面坡底坡頂坡面坡底護(hù)坡道原地基上部路堤下部路堤原地基面排水

3、層坡底排水溝土結(jié)構(gòu)區(qū)間較多第一條高速鐵路路堤設(shè)計(jì)的考慮方法 防止冒泥 減少向道床道碴路基的貫入 減少路堤的壓縮沉降 減小列車通過時(shí)的動(dòng)態(tài)沉降路堤施工管理固實(shí)設(shè)備、鋪設(shè)厚度、限制碾壓次數(shù) K75值30MN/m3 (壓縮沉降、動(dòng)態(tài)沉降) CBR值10（防止冒泥、防止道碴的貫入） 當(dāng)路堤材料為粘性土?xí)r：液性限界L.L50當(dāng)無法滿足上述條件時(shí)：在表面施工底層道碴新干線鐵路建設(shè)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)東海道新干線（1964年開業(yè)）東海道新干線開業(yè)當(dāng)初：發(fā)生冒泥、路堤沉降、坡面坍塌。將使用優(yōu)良材料進(jìn)行優(yōu)質(zhì)施工作為土建施工的基本方針。制定了“新干線土建標(biāo)準(zhǔn)示方書”（日本國(guó)有鐵道編著）路基 不發(fā)生路基冒泥的土質(zhì) 固實(shí)程

4、度：最大干燥密度的90以上路堤 限制材料 路堤的固實(shí)管理固實(shí)度（90以上）或圓錐支撐力（500kN/m以上） 橋臺(tái)連接處：規(guī)定材料，碎石系，砂系新干線鐵路建設(shè)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)山陽新干線（1972年開業(yè)）采用了“建造物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)解說（土結(jié)構(gòu)體）”（1978年制定）分類為普通鐵路和新干線結(jié)構(gòu)（路堤形狀、路基結(jié)構(gòu)）路基：采用強(qiáng)化路基：分散列車荷載，防止雨水的浸透路堤 分成上部路堤（距上面3m的范圍）和下部路堤 材料：群分類的調(diào)整 固實(shí)的程度：上部路堤K30 110MN/m 下部路堤K30 70MN/m 層厚管理材料、排水層的設(shè)置 規(guī)定了路堤的支撐地基條件 路堤與結(jié)構(gòu)體的連接部分（過渡段） 材料：級(jí)配碎石

5、，固實(shí)程度K30 150MN/m新干線鐵路建設(shè)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)東北上越新干線（1982年開業(yè)）采用了“鐵路結(jié)構(gòu)體等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、該解說 土結(jié)構(gòu)體” （1992年制定） 強(qiáng)化路基的經(jīng)濟(jì)化 加強(qiáng)路堤的采用采用土結(jié)構(gòu)體上的板式軌道 編制“板式軌道用路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工手冊(cè)（案）” 向“鐵路結(jié)構(gòu)體等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、該解說 省力化軌道用土結(jié)構(gòu)體” （1999年制定）反映混凝土路基的采用路堤材料、施工管理路床條件，路堤支撐地基條件 也對(duì)九州新干線、東北新干線（盛岡以北）采用新干線鐵路建設(shè)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)東北上越新干線（1997年開業(yè)）比有道床軌道更加嚴(yán)格規(guī)定混凝土路基軌道板混凝土基礎(chǔ)路基沉降等的限制值 半正弦波形的路基撓

6、曲 平行移動(dòng)折角假設(shè)跨距(m)錯(cuò)位混凝土路基結(jié)構(gòu)軌道結(jié)構(gòu)體路床（路堤）填充層鋼筋混凝土板透層級(jí)配碎石層軌道結(jié)構(gòu)體混凝土路基路床（路塹平地）排水層混凝土路基(a)路堤 (b)路塹平地A形軌枕板CA砂漿鋼筋混凝土板簡(jiǎn)易鋪裝級(jí)配碎石層混凝土路基的截面形狀線路區(qū)分 支撐荷載的路基寬度：B(m)標(biāo)準(zhǔn)厚度（m）鋼筋混凝土板標(biāo)準(zhǔn)軌3.20t1=0.30窄軌*2.60t1=0.30級(jí)配碎石層標(biāo)準(zhǔn)軌t2=0.15窄軌t2=0.15*窄軌的軌距為1067mm（鋼筋混凝土板）（級(jí)配碎石層）標(biāo)準(zhǔn)軌的軌距為1435mm鋼筋混凝土板的標(biāo)準(zhǔn)截面標(biāo)準(zhǔn)軌區(qū)分上側(cè)鋼筋直徑的種類路堤部分D19路塹、平地部分D16橋臺(tái)、隧道連接部分

7、D16箱涵上部D22上側(cè)鋼筋下側(cè)鋼筋單位討論模型（線路方向）鋼軌、軌枕板、鋼筋混凝土板為彈性梁鋼軌扣件、CA砂漿作為線形彈簧，對(duì)此換算成為有限間隔的假設(shè)部件路床為全面支撐的線形彈簧討論模型（線路直角方向）1軌枕板、鋼筋混凝土板為彈性量2CA砂漿作為線形彈簧，換算成為有限間隔的假設(shè)部件3路床為全面支撐的線形彈簧4列車荷載通過扣件作為分布荷載作用5對(duì)于線路方向的有效寬度，根據(jù)在線路方向的討論中求得的CA砂漿的假設(shè)部件的軸力分布設(shè)定在端部發(fā)生沉降時(shí)在中間部分發(fā)生沉降時(shí)路堤部分殘余沉降的考慮方法混凝土路基的長(zhǎng)度 一般部分最大長(zhǎng)度：60m 橋梁等的連接部分綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及施工性等 隧道洞口部分及橋臺(tái)間最

8、小長(zhǎng)度：10m 小于該長(zhǎng)度時(shí) 隧道：仰拱砼的長(zhǎng)度 橋臺(tái)間：橋臺(tái)的回填采用混凝土滑桿和結(jié)合結(jié)構(gòu)混凝土路基相互連接部分 滑桿：順利傳遞剪切力，防止發(fā)生錯(cuò)位 結(jié)合結(jié)構(gòu)：防止雨水等的浸透（防水橡膠等）滑桿 結(jié)合結(jié)構(gòu)接縫材料樹脂發(fā)泡體固定側(cè)瀝青材料二次涂付蓋子32用活動(dòng)側(cè)防水橡膠（氯丁系橡膠）環(huán)氧樹脂系粘接劑（脂狀）接縫材料t=20mm(樹脂發(fā)泡接縫材料)滑桿路基混凝土的鋼筋組裝狀態(tài)混凝土灌注狀況混凝土灌注后的養(yǎng)生狀況混凝土路基完成混凝土路基與橋梁的連接部分鋼筋混凝土板級(jí)配碎石層橡膠支承橋梁橋臺(tái)過渡段混凝土路基與隧道的連接部分鋼筋混凝土板路基混凝土橡膠支承仰拱砼級(jí)配碎石層支撐梁混凝土施工管理截面位置b

9、為軌枕板寬度或枕木長(zhǎng)度B 為支撐荷載的路基寬度t2為級(jí)配碎石層的標(biāo)準(zhǔn)層厚級(jí)配碎石層試驗(yàn)截面鋼筋混凝土板試驗(yàn)截面約50m級(jí)配碎石試驗(yàn)截面鋼筋混凝土板試驗(yàn)截面3m 輪廓儀測(cè)線伸縮接縫伸縮接縫施工管理截面（復(fù)線）為鋼筋混凝土板的平坦性施工管理位置為鋼筋混凝土板的層厚施工管理位置為級(jí)配碎石的層厚及固實(shí)程度的施工管理位置b 為軌枕板寬度或枕木長(zhǎng)度B 為支撐荷載的路基寬度t2 為級(jí)配碎石層的標(biāo)準(zhǔn)層厚路堤的形狀 路堤高度、施工基面寬度、坡面坡度路堤的支撐地基路堤材料固實(shí)程度路堤路堤截面1:1.81:1.8粒調(diào)砕石.400 以上 以上 以上a:軌道中心間隔b:施工基面寬度c:至各限界的距離d:余量寬度通信電力

10、軌道中心車輛限界（風(fēng)壓限界）路堤的標(biāo)準(zhǔn)坡面坡度3%3 1:1.81:1.81 :2 .01 :2 .31.5m6.0m6.0m3.0mH6m6H12m12H18m層厚管理材料和路堤加強(qiáng)材料的配置層厚管理材料的目的效果 鋪設(shè)厚度的管理 有利于路堤坡面的穩(wěn)定 固實(shí)設(shè)備可以在路堤坡頂附近行走 對(duì)路堤總體能夠均勻、充分地固實(shí) 防止因降雨等造成坡面坍塌 路堤加強(qiáng)材料（土層穩(wěn)定纖維材料）層厚管理材料上部路堤下部路堤路堤的支撐地基0.50.5以上以上一般區(qū)段一般區(qū)段4,3004,300RLRL5%5%5%5%5%5%0.30cm0.30cm2.00m2.00mL L 排水墊層排水墊層土工隔柵土工隔柵等等頂部

11、路堤頂部路堤h h3.0m3.0m層厚管理材料層厚管理材料路堤寬度路堤寬度路堤地基段路堤地基段 深度相當(dāng)于路堤寬的兩倍深度相當(dāng)于路堤寬的兩倍L L2 21 1 l l過濾材料過濾材料（無紡布等）（無紡布等）注明）上圖為路堤的尾槽，左側(cè)在用地范圍內(nèi)，右側(cè)則為注明）上圖為路堤的尾槽，左側(cè)在用地范圍內(nèi)，右側(cè)則為 用地范圍之外。用地范圍之外。路堤的沉降實(shí)例沉降量(mm)過去期間路堤的支撐地基條件基巖無條件基巖無條件洪積層礫質(zhì)土無條件洪積層礫質(zhì)土無條件砂質(zhì)土砂質(zhì)土N N值值2020粘性土粘性土N N值值44沖積層礫質(zhì)土沖積層礫質(zhì)土N N值值2020砂質(zhì)土砂質(zhì)土N N值值2020確認(rèn)有無液狀化的可能性確認(rèn)

12、有無液狀化的可能性粘性土粘性土N N值值44確認(rèn)路堤荷載已被充分壓實(shí)，確認(rèn)路堤荷載已被充分壓實(shí)，下沉或穩(wěn)定方面無隱患下沉或穩(wěn)定方面無隱患采用支撐樁方式的地基改良工藝采用全層改良方式的地基改良工藝縮短放置期間時(shí)，應(yīng)通過測(cè)量等確認(rèn)沒有發(fā)生沉降問題。路堤的放置期間對(duì)路堤材料要求的條件作為對(duì)應(yīng)板式軌道的路堤材料，為了保持健全的軌道狀態(tài)，要求： 對(duì)于列車荷載、地震、降雨等具備穩(wěn)定性 壓縮性小 對(duì)列車荷載保證適度的彈性（上部路堤） 等群記號(hào)土壤的分類記號(hào)A群 （G）（G-S）（GS）（G-F）（G-FS）（GS-F） （S）（S-G）（SG）（S-F）（S-FG）（SG-F） 硬巖石渣B群 （G-F）（G

13、-FS）（GS-F）（GF）（GF-S）（GFS） （S）（S-G）（SG）（S-F）（S-FG）（SG-F）（SF） （SF-G）（SFG）軟巖石渣 脆弱巖石渣C群 （GF）（GF-S）（GFS）（SF）（SF-G）（SFG） （ML） （CL）D1群 （MH） （CH） 脆弱巖石渣D2群 （SF）（SF-G）（SFG） （OL）（OH）（OV）（Pt）（Mk）V群 （VH）（VH1）（VH2）其他人工材料（Wa）（I） 路堤材料的群分類各群材料的性質(zhì)A群材料可確保K30 值110MN/m3（自重）固結(jié)沉降、（重復(fù)負(fù)荷）剩余沉降及彈性位移量極 小且優(yōu)質(zhì)最適合路堤材料優(yōu)質(zhì)，壓實(shí)不充分也可以確保

14、K30值110MN/m3，但可能 會(huì)造成壓實(shí)不均勻壓實(shí)不充分，可能會(huì)加大列車重復(fù)負(fù)荷帶來的塑性沉降各群材料的性質(zhì)B群材料可確保K30值70MN/m3（自重）固結(jié)沉降不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)因材實(shí)施穩(wěn)定處理工藝，可確保K30值110MN/m3材料施工性能良好，適于路堤各群材料的性質(zhì)C群材料含有有機(jī)物或火山灰質(zhì)細(xì)粒土的礫巖及細(xì)粒土低液限土施工管理嚴(yán)格，可確保K30值70MN/m3因材實(shí)施穩(wěn)定處理工藝，可確保K30值110MN/m3壓縮性等方面，遜于B群各群材料的性質(zhì)D1群，D2群材料壓縮性高，施工性能差用于路堤時(shí)，須相應(yīng)處理V群材料反復(fù)攪拌后變軟，強(qiáng)度明顯下降施工效率低于其他土壤容易產(chǎn)生噴泥，一般不適合作路

15、堤材料可使用的路堤材料上部路堤可使用的材料下部路堤可使用的材料A群穩(wěn)定處理的B群（只限于細(xì)粒少的材料）產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的再生資源等A群穩(wěn)定處理的B群（只限于細(xì)粒少的材料）產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的再生資源等一般性工藝：水泥穩(wěn)定處理，石灰穩(wěn)定處理，土工織布注意事項(xiàng)施工費(fèi)用材料費(fèi)，施工費(fèi)，臨時(shí)搭建費(fèi)對(duì)比不進(jìn)行穩(wěn)定處理時(shí)，路堤材料采購(gòu)費(fèi)與土壤投棄費(fèi) 等增加費(fèi)用環(huán)境條件對(duì)投棄剩土的場(chǎng)所進(jìn)行規(guī)定，確保搬運(yùn)道路；注意高堿水泥或石灰對(duì)周邊環(huán)境的影響施工材料搬入條件，施工設(shè)備的處理能力，臨時(shí)搭建的天數(shù)施工條件土質(zhì)條件與施工數(shù)量路堤材料的穩(wěn)定處理路堤材料的穩(wěn)定化處理預(yù)混合方式路堤材料的穩(wěn)定化處理現(xiàn)場(chǎng)混合方式其他材料塑料泡沫氣泡砂漿

16、等煤灰（粉煤灰）混凝土礫石級(jí)配碎石（RM材）與未篩分碎石（RC材）等比天然礫石更容易破碎適用于列車荷重導(dǎo)致沉降的施工基面1m以深處土壤環(huán)境保證穩(wěn)定 減少土層的間隙率 降低透水性 減少因水的浸入而發(fā)生軟化、膨脹 保證支撐自重、列車荷載等的必要強(qiáng)度減少沉降 減少對(duì)列車行駛造成不良影響的路堤自身的壓縮沉降保證剛性 保證支撐列車荷載的路基所要求的剛性上部路堤：滿足，下部路堤：滿足，路堤固實(shí)的意義路堤壓實(shí)度的管理方法保證穩(wěn)定減少沉降保證剛性密度干燥密度的測(cè)定：土壤密度試驗(yàn)（RI 換砂 灌砂等方法）壓實(shí)度比率（干燥密度最大干燥密度）K值通過道路平板載荷試驗(yàn)方法算出K30值通過FWD試驗(yàn)小型FWD試驗(yàn)算出K

17、值（KFWD，KPFWD值）密度K值固實(shí)的程度和管理方法使用試驗(yàn)路堤，當(dāng)固實(shí)密度比為90左右、確認(rèn)了K30值為150MN/m以上時(shí)。密度（固實(shí)密度比）K30值平均值95以上（下限值92）平均值110MN/m以上（下限值70MN/m以上）上部路堤下部路堤對(duì)于碎石， 平均值90以上（下限值87）對(duì)于砂， 平均值95以上（下限值92）管理方法使用RI進(jìn)行土密度試驗(yàn)使用灌砂法進(jìn)行土密度試驗(yàn)使用砂置換法進(jìn)行土密度試驗(yàn)道路的平板載荷試驗(yàn)FWD試驗(yàn)平均值90以上（下限值87）平均值150MN/m3以上（下限值110MN/m3以上）道路的平板載荷試驗(yàn)小型FWD（Portable Falling Weight

18、Deflectometer）KPFWD（PDIS/DIS） （D/D30）PDIS：位移在DIS時(shí)的荷載應(yīng)力DIS：用小型FWD載荷板直徑算出K值 的位移 1.25D/D30（mm）1.25：用直徑30cm載荷板算出K值的位移D ：小型FWD載荷板直徑（cm）D30 ：平板載荷用載荷板直徑（30cm） 通過小型FWD算出K值K30值與KPFWD值K30KPFWD礫質(zhì)土：2砂質(zhì)土：1.5粘性土：1粘性土砂質(zhì)土礫質(zhì)土為路堤建設(shè)，健全施工標(biāo)準(zhǔn)選擇質(zhì)量良好的路堤材料切實(shí)的施工標(biāo)準(zhǔn)小心施工路堤試驗(yàn)?zāi)康挠貌贿m當(dāng)?shù)脑O(shè)備在高含水量土壤上強(qiáng)行施工過度碾壓（over compaction）土壤內(nèi)部切斷破壞，平滑剝

19、落，側(cè)向流動(dòng)（碾壓力度過大，碾壓次數(shù)過多）良好路堤材料壓實(shí)不充分發(fā)生沉降（空隙多）不穩(wěn)定（降雨引起結(jié)合粗粒土的細(xì)土的流失） 路堤試驗(yàn)?zāi)康穆返淌┕さ淖鳂I(yè)標(biāo)準(zhǔn)路堤試驗(yàn)施工前規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)1）取土場(chǎng)所的挖掘方法：圍巖，圍巖的穩(wěn)定處理，含水量2）施工設(shè)備的選擇與安裝選擇適合路堤材料的壓實(shí)設(shè)備3）適合的含水量范圍：最佳含水量附近路堤施工的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)路堤試驗(yàn)施工規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)1）攤鋪方式與每層攤鋪厚度2）壓實(shí)次數(shù)與壓實(shí)速度：碾壓次數(shù)，碾壓速度3）路堤材料穩(wěn)定處理的施工方法：添加率，施工方法的確認(rèn)4）施工管理試驗(yàn)的方法：試驗(yàn)器具，使用方法，試驗(yàn)人員及能力5）層厚管理材料的攤鋪方法：施工方法，施工設(shè)備的邊坡運(yùn)行路堤

20、試驗(yàn)例 1.0m 引線：5m 過渡段 層厚管理材料 CL CL 1.0m 2m 0.3m aa 斷面斷面 6.0m 1:1.8 a a 引線：5m 過渡段 5.0m 5.0m ：平板載荷試驗(yàn)，F(xiàn)WD 測(cè)定位置 ：密度測(cè)定，水平測(cè)量位置 層厚管理材料 測(cè)定段：10.0m 0.3m 6.0m 路堤的施工管理位置路堤的施工管理位置路堤與其他土結(jié)構(gòu)體的連接部分以下項(xiàng)目的對(duì)策 沉降 原有路堤的有害沉降（坡面路堤） 不均等沉降（路塹、路堤的連接部位） 在連接部位的滑動(dòng) 路床強(qiáng)度的變化 線路橫斷方向：坡面路堤、單側(cè)挖方單側(cè)填方 線路方向：挖方填方拓寬路堤時(shí)新舊路堤的連接（例）路基 上部路堤下部路堤置換原有路堤臺(tái)階式挖方路堤與路塹的連接部位與路塹連接區(qū)域的示例（切除原地基時(shí)）路堤與切除部的連接部位與路塹連接部位的示例（切除原地基比較困難時(shí)）路堤與切除部的連接部位路塹面與計(jì)劃路線呈斜線時(shí)的連接部位示例半填半挖式路基（例）挖方排水層置換階段式挖方上部路堤下部路堤原天然地基路堤與橋梁連接部位的要求及對(duì)策要求事項(xiàng)：要求事項(xiàng)： 路堤和橋梁之間，不得出現(xiàn)有害性不均勻下沉現(xiàn)象。路堤和橋梁之間，不得出現(xiàn)有害性不均勻下沉現(xiàn)象。 不得急劇改變道床剛度（值），以減緩軌道位移，或保不得急劇改變道床剛度（值），以減緩軌