客運專線路基工程設計施工關鍵技術

客運專線路基工程設計施工中關鍵技術

二00七年九月

鐵道xx勘察設計院路基變形控制路基結構及要求填料及填料改良地基處理提綱0、引言

客運專線是指時速超過200km的高速旅客列車專用鐵路。路基作為軌道的基礎，必須具有變形小、強度高、剛度大且縱向變化均勻；長期動力穩(wěn)定性和耐久性等，以確保列車高速、安全、舒適、平順運行以及最大程度的減少維修工作量?？瓦\專線的路基結構采用了多層結構系統(tǒng)，其標準也較普通鐵路有了顯著的提高。設計、施工以及驗收，對路基變形、基床結構、填料、地基條件及處理等均有明確規(guī)定和嚴格的要求。1.1工后沉降：我國相關規(guī)范定義為路基竣工鋪軌后產(chǎn)生的沉降，即：示意圖中△S2。

一、路基變形控制

變形控制是客運專線路基設計、施工的關鍵，路基的變形分為兩類：路基地基及本體的壓密變形（工后沉降）和路基基床彈性變形及塑性變形。

1.1工后沉降

工后沉降由路基本體及地基沉降引起的沉降，大量的實測資料表明：當填料及壓實度滿足要求時，路基本體壓密沉降僅占填土高度的0.1-0.5%，且完成的時間較快（一般在一年左右可完成），故工后沉降主要的考慮是由地基沉降引起的沉降量。各國根據(jù)自身情況對沉降控制都提出了嚴格標準。一、路基工程變形控制

1.1工后沉降一、路基工程變形控制

國別線路等級工后沉降沉降速率mm/年

不均勻降差異沉降錯臺mm過渡段差異沉降形成的折角一般地段mm橋尾過段mm中國有碴軌道200km/h1508040250km/h1005030300km/h503020無碴軌道300km/h1530mm/20m51/1000德國無碴軌道300km/h1513mm/50m51/500日本無碴軌道260km/h24/1000路基工后沉降控制值

1.1工后沉降（德國）當軌道可按豎曲線（R=0.4V2)圓順時工后沉降可不大于60mm。一、路基工程變形控制

1.2沉降計算與沉降評估沉降計算：在勘察設計階段，設計人員根據(jù)地質(zhì)條件、土層物理力學參數(shù)、填土高度、地基加固措施、工期等計算總沉降量及工后沉降量，選擇合理的地基加固措施。由于地層的不均勻性、參數(shù)選取的精度、計算方法的局限性，以及施工過程的影響等因素，與實際沉降存在誤差，此時沉降計算只能是一種估算。下圖為某路堤實測沉降過程曲線與理論沉降過程對比圖，實測值與計算值明顯有較大差別，其精度難以滿足客運專線高標準要求。一、路基工程變形控制

1.2沉降估算與沉降評估

沉降評估：

根據(jù)實測沉降觀測資料，利用數(shù)學方法，對后期沉降速率、總沉降量、以及工后沉降值進行計算分析。借此，確定是否達到鋪軌條件。

沉降觀測及評估是確保客運專線路基，尤其是松軟土路基沉降得到有效控制的必須環(huán)節(jié)。一、路基工程變形控制

1.2沉降計算與沉降評估預測鋪軌時間：在施工期任意時刻Tn時，可根據(jù)擬合曲線預測滿足工后沉降（ΔS2)的時間t2，指導下步施工計劃的安排預測施工期沉降：合理預留沉降量（基床底層頂面）

一、路基工程變形控制

1.2沉降計算算與沉降降評估過程控制制：根據(jù)沉降降觀測資資料控制制填土速速率，防防止施工工期間地地基失穩(wěn)穩(wěn)、破壞壞。及時評價價地基加加固措施施的有效效性一、路基基工程變變形控制制作為預測測運營期期間可能能的維修修工作量量和周期期的參考考依據(jù)。。1.3沉降評估估方法及及精度一、路基基工程變變形控制制雙曲線法法t/(st-s0)=α+βtst=s0+1/α+ββtS∞=s0+1/β式中s0:初期沉降降量（t=0）；st-t時刻沉降降量；由由實測的的t/(st-s0)－t的擬合直直線，求求得直線線的截距距α和斜率β時間起點點t0對結果影影響顯著著，一般般取停載載3個月后為為宜。1.3沉降評估估方法及及精度一、路基基工程變變形控制制實測沉降降曲線自自拐點B(t0,s0)點開始，，近似采采用指數(shù)數(shù)曲線延延伸。指指數(shù)曲線線方程可可由下式式表示（（式中η常數(shù)；tm與Δt相應的中中點時間間）：指數(shù)曲線線法由實測的的ln(ΔΔs/ΔΔt）和tm的擬合直直線，求求得直線線的截距距和斜率率，聯(lián)立立解得η和最終沉沉降量，，并可求求得任意意時間的的沉降量量st:恒載時間間的長短短對計算算結果影影響很大大，恒載載期越長長，計算算得出的的結果誤誤差越小小。時間間起點t0對結果影影響顯著著，一般般取停載載3個月后為為宜。指指數(shù)曲線線法的推推算結果果較實值值偏小。。1.3沉降評估估方法及及精度一、路基基工程變變形控制制三點法（（對數(shù)曲曲線法））從實測的的早期s－t曲線上選選擇停止止加荷后后的三個個時間t1、t2、t3，要求t2-t1=t3-t2,并且t2-t1，t3-t2這樣盡可可能大些些。同時時，t3應盡可能能取在s－t曲線的末末端。可可得最終終沉降量量（以上上各式的的時間t均應從修修正的零零點0‘算起）：：1.3沉降評估估方法及及精度推算精度度：不同推算算精度產(chǎn)產(chǎn)生影響響。根據(jù)據(jù)（的地地基加固固方法、、沉降觀觀測時間間的長短短以及初初始時間間的選擇擇等都會會對《軟土路基基預留沉沉降量控控制研究究報告》（鐵四院院周全能能）對華華東地區(qū)區(qū)38處軟土工工點，實實測沉降降曲線，，采用不不同推算算方法預預測結果果與一年年后實際際沉降值值對比結結果：一、路基基工程變變形控制制

方法地基處理雙曲線法（%）沉降速率法（%）三點法（%）Asaoka法（%）指數(shù)法（%）復合地基6.75.99.58.5固結排水4.17.05.57.37.9工后沉降降推算方方法誤差差1.3沉降評估估方法及及精度雙曲線法法、指數(shù)數(shù)法t0宜選擇在在填方至至路肩后后2-3月，且預預壓時間間越越長推算算結果精精度越高高，指數(shù)數(shù)法預測測的結果果偏小。。一、路基基工程變變形控制制三點法沉降計算算點的選選擇對結結果影響響很大，，與修正正時間O’無關Δt取值越大大，t1至推算時時間終點點越遠，，其推算算結果越越接近實實測值。。沉降速率率法與加載時時間、速速率的確確定有關關。推算算過程復復雜，計計算工工作量大大；星野法最優(yōu)t0，s0確定困難難。選擇擇的合理理與否對對推算結結果影響響較大1.3沉降評估估方法及及精度沉降觀測測重點：軟土、、松軟土土地段、、過渡段段、其他他不良地地質(zhì)地段段等。主主要觀測測路肩面面沉降，，地基必必須進行行代表性性沉降觀觀測。對于無碴碴軌道，，路堤均均應進行行沉降觀觀測，觀觀測斷面面間距一一般為50。測量精度度：±1mm曲線回歸歸的相關關系數(shù)：：≥0.92預測時間間：S(t)/S(t=∞∞)≥75%(S(t)預測時觀觀測值；；S(t=∞)預測的最最終沉降降值））間隔不少少于3個月時間間兩次預預測最終終沉降量量差值：：≤8mm一、路基基工程變變形控制制1.4沉降評估估實例京滬高速速昆山試試驗段，，軟土厚厚12.6m，深層攪攪拌樁加加固；采采用雙曲曲線法推推算其2004年9月以后沉沉降值為為2.7cm，加上軌軌道荷載載引起的的沉降（（計算值值約為2.5cm），可滿滿足工后后沉降要要求。一、路基基工程變變形控制制p-t-s圖。1.4沉降評估估實例京滬高速速昆山試試驗段軟軟土厚7.2m；塑排水水板超載載預壓加加固軟土土地基采采用雙曲曲線法推推算目前前荷載水水平下工工后沉降降值為3cm。一、路基基工程變變形控制制卸載后再再加載沉沉降推算算過程較較為復雜雜，從理理論上講講，只要要工作荷荷載不大大于超載載，其工工后沉降降值就不不會大于于超載條條件下的的推算值值，可滿滿足工后后沉降標標準。但但也有例例外，主主要是由由于超載載高度、、超載時時間不夠夠，推算算精度引引起的。。p-t-s圖。1.5路基面動動變形路基面變變形是由列車車動荷載載引起的的基床變變形。包包括彈性性變形和和塑性變變形，它它對乘車車舒適度度、軌道道平順性性的日常常養(yǎng)護維維護等影影響極大大。路基面的的變形直直接反映映了路基基的綜合合剛度，，與路基基結構類類型、基基床表層層厚度、、基床底底層剛度度有關。。秦沈線線實測值值：0.47-0.94mm。塑性變變形按5mm考慮。動變形與與列車軸軸重、行行車速度度、軌道道狀態(tài)、、以及基基床結構構、填料料，壓實實度等關關系密切切。一、路基基工程變變形控制制1.3路基面動動變形動應力與與軸重和和行速度度關系σd=0.26P(1+αv)(規(guī)范）σd=2.4P（1+8.3×10-5V）(鐵科院））一、路基基工程變變形控制制1.3路基面動動變形基床表面面動應力力與車速速的關系系：一、路基基工程變變形控制制1.3路基面動動變形基床動應應力與基基床動變變形的關關系一、路基基工程變變形控制制1.3路基面動動變形一、路基基工程變變形控制制室內(nèi)模型型試驗（（西南交交大）數(shù)數(shù)據(jù)表明明，當基基床厚度度從0.7m減少至0.3m時，在相相同動應應力水平平下，基基床表層層動變形形增加34%，基床底底層頂面面動變形形增加103%、動應力力增加67%?；脖韺訉雍穸葘恿戫憫档牡挠绊?.3路基面動動變形一、路基基工程變變形控制制不同應力力水平對對塑性變變形的影影響路基基床床承受的的是高速速列車長長期動荷荷載，大大量試驗驗證明土土體在長長期動荷荷載反復復作用下下，其塑塑性變形形也隨之之增大，，當動應應力值大大于某一一定值（臨界動動應力））時，隨著著震動次次數(shù)的增增加，塑塑性變形形將逐步步發(fā)展直直至破壞壞。1.3路基面動動變形一、路基基工程變變形控制制不同應力力水平對對塑性變變形的影影響下圖：不不同應力力水平下下花崗巖巖風化物物填料累累計塑性性變形與與重復加加載關系系曲線（（西南交交大）。。表明該該類填料料在本試試驗條件件下的臨臨界動應應力95kpa左右。1.3路基面動動變形一、路基基工程變變形控制制不同不同同含水量量對塑性性變形的的影響含水量（%）塑性應變回歸方程100萬次加載時預測累積應變（%）100萬次加載時2.3米厚的風化花崗巖基床預測最大累積塑性變形（mm）13.78Y=0.0799Ln(x)-0.00471.1025.310.07Y=0.0114Ln(x)-0.00680.153.510.07（90%的壓實度）Y=0.0262*Ln(X)+0.00080.368.38.16Y=0.0126Lnx+0.0080.184.2備注：回歸方程中X代表加載次數(shù)，Y代表塑性應變（%）；最大動應力為50Kpa1.3路基面動動變形一、路基基工程變變形控制制（昆山、安安亭等））試驗研研究數(shù)據(jù)據(jù)表明，，當?shù)讓訉犹盍霞凹皦簩崫M滿足暫規(guī)規(guī)要求時時，不同同底層填填料其基基床表層層動力響響應值無無明顯差差別。但但當?shù)讓訉犹盍蟿倓偠容^小?。坊C合剛剛度降低低）時，，路基面面將產(chǎn)生生較大的的塑性變變形。不同底層層填土的的影響1.3路基面動動變形一、路基基工程變變形控制制不同底層層填土的的影響基床底層層填料為為粉土基床底層層填料為為改良土土寧啟線試試驗工點點（鐵科科院）基基床底層層為粉土土時的塑塑性變形形值是基基床底層層為改良良土時的的4倍。1、各國路基基標準橫橫斷面為了提供供一個強強度高、、剛度大大且縱向向變化均均勻、并并具有長長期動力力穩(wěn)定和和耐久性性以為及及防滲、、抗凍等等良好的的軌道基基礎，各各國對基基床表層層均采取取了強化化措施A、法國TGV二、路基基結構及及要求基床由覆覆蓋層20~35cm，封堵層層35~50cm，上層土土方100cm組成，覆覆蓋層及及封堵層層均有各各自嚴格格的級配配要求，，R=LA+MDE≤40%（80%），Kh≥1，EV2≥120Mpa（80Mpa），上層層土方要要求Kh≥0.95，EV2=45~60Mpa。1、各國路基基標準橫橫斷面A、法國TGV二、路基基結構及及要求1、各國路基基標準橫橫斷面B、德國高高速鐵路路(300km)二、路基基結構及及要求基床由保保護層≥≥20cm，防凍層層（40cm）組成，，采用工工廠配制制的礦物物材料混混合物填填筑。保保護層級級配KG1（不透水水）滲水水系數(shù)K≤1××10-6m/s，防凍層層級配KG2，不均勻勻系數(shù)≥≥15。各層之間間顆粒粒粒徑及組組成均滿滿足隔離離和過濾濾準則（（D15﹤4d85)。保護層層加防凍凍層總厚厚度≥0.7m，Kh≥1，EV2≥≥120Mpa（80Mpa）。EVd≥≥50MN/m。1、各國路基基標準橫橫斷面B、德國高高速鐵路路(300km)二、路基基結構及及要求1、各國路基基標準橫橫斷面C、日本新新干線基床表層層：瀝青青混凝土土厚5cm，級配碎碎石厚30cm（基床底底層K30≥11kgf/cm3）或厚65cm，（基床床底層7kgf/cm3≤K30＜11kgf/cm3）；2．基床底底層：厚厚230~265cm。二、路基基結構及及要求1、各國路基基標準橫橫斷面D、中國二、路基基結構及及要求路基基床床由表層層與底層層組成。。表層級級配碎石石或級配配砂礫石石厚0.7m（無碴：：0.4m），k30≥≥190Mpa，EVd≥≥55MN/m?；驳椎讓雍?.3m，K30≥≥110Mpa。相關的試試驗研究究資料表表明，目目前我國國所采用用的基床床結構及及標準，，其動力力響應值值可滿足足客運專專線高速速運行的的要求。。1、各國路基基標準橫橫斷面D、中國二、路基結構構及要求雙塊式1、各國路基標準準橫斷D、中國二、路基結構構及要求板式1、各國路基標準準橫斷面二、路基結構構及要求1、各國路基標準準橫斷面E、各國路基面面結構尺寸國別項目法國德國日本中國速度v（km/s）230270300230-300200-300200250300-350斷面寬度s（m）13.4013.6013.9013.7-14.011.4012.313.80線間距a（m）4.04.24.54.74.34.24.65.0距接觸網(wǎng)距離（m）3.13.653.1路肩寬度c（m）2.0-2.21.65-1.901.0-1.41.01.4H1（m）h1（cm）20-3520-355607070（40）h2（cm）35-504530-60H2（cm）100120-135235-265190230230基床厚度（cm）170200-250300250300300二、路基結構構及要求1、各國路基標準準橫斷面F、基床表層材材料級配曲線線二、路基結構構及要求1、各國路基標準準橫斷面F、基床表層材材料級配曲線線二、路基結構構及要求1、各國路基標準準橫斷面F、基床表層材材料級配曲線線二、路基結構構及要求1、各國路基標準準橫斷面F、基床表層材材料級配曲線線二、路基結構構及要求二、路基結構構及要求2、過渡段路橋過渡段主主要結構式：：正梯形倒梯形二次過渡二、路基結構構及要求2、過渡段其他過渡段形形式涵洞-路堤過渡路塹-路堤過渡路塹-隧道過渡二、路基結構構及要求2、過渡段功能：控制不同結構構物間沉降差差異。剛度過渡二、路基結構構及要求2、過渡段不同地基處理理過渡及工序序安排壓實標準控制參數(shù)中國日本德國法國壓實系數(shù)Kh▲▲▲▲地基系數(shù)K30▲▲相對密度Dr△孔隙率n▲承載比、回彈模量含氣率na▲▲變形模量Ev2▲▲變形模量Evd▲▲△小型貫入N10△二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準各國鐵路路基基質(zhì)量檢測方方法路基質(zhì)量檢測測：采用壓實度與與力學指標雙雙控檢測。主要目的：評價路基的強強度、抗變形形能力（K30、Ev2、CBR、回彈模量等等均是評價路路基這種能力力的指標，或或參數(shù))。鐵路主要檢測測方法檢測方方法國別項目中國日本法國德國200-250300-350200-300≥200≥200壓實系數(shù)Kh基床表層1.01.030.951.01.0基床底層0.950.950.950.950.97本體0.900.900.900.900.97地基系數(shù)K30(Mpa/m)基床表層190190170基床底層110-150110-15070-110本體90-13090-130變形模量

Ev2(Mpa)基床表層1201201208080基床底層605060本體5045變形模量Evd(Mpa)基床表層5550基床底層35-50本體35二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準各國鐵路路基基壓實控制標標準二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準各國鐵路路基基壓實控制標標準歐洲各國采用用Kh，Ev2控制，日本采采用Kh、K30控制路基的（縱向向）均勻性（包括填料及及壓實度）控控制是路基質(zhì)質(zhì)量控制的重重要內(nèi)容。主主要通過填料料、攤鋪厚度度、含水量、、壓實機械和和碾壓遍數(shù)（（法國采用Q/S控制）等全過程控制其壓實度、均均勻性，同時時配合其他檢檢測方法。二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準K30K30=σs/S(Mpa/m)地基系數(shù)K30實際上是一個個地基剛度系系數(shù)。K30值可以轉換成成模量。Es=1.57(1-v2)RKs式中：R--板的半徑；--泊松系數(shù)；ks--Westergaard系數(shù)；Ks=30/75＊K30二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準Ev2Ev2=1.5·r·1/（a1+a2·σ0max）(Mpa)采用直徑為30cm的荷載板一次次加載、卸載載后，二次加加載測得的應應力—位移曲線上0.3×σ0max和0.7×σ0max之間的位移割割線斜率。通通過二次多項項式方程計算算得到.二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準路基基床設計計方法強度控制法：：控制基床的的動強度，使使基床的動強強度大于列車車運行時在路路基所產(chǎn)生的的最大動應力力（作用在基基床的動應力力不超過基床床填料的臨界界動應力）的的方法。變形控制法：：控制在列車車作用下路基基面的變形小小于規(guī)定值。。對于無碴軌道道，通常將鋼鋼軌（包括彈彈性扣件）、、軌道板（枕枕）、水硬性性混凝土層、、路基基床看看作連續(xù)支撐撐系統(tǒng)，在荷荷載作用下，，路基面彈性性變形不能超超過相關規(guī)定定，以便使鋼鋼軌應力、鋼鋼軌扣件力、、道床板彎曲曲力矩、鋼軌軌撓曲等滿足足相關要求。。Ev2，K30均是通過平板板載荷試驗獲獲得，均是土土體強度的表表征指標二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準路基壓實質(zhì)量量連續(xù)監(jiān)測法法法國Q/S法（壓實能法法）：（Q/S壓實能量和材材料數(shù)量的比比率，Q：土量（厚度度）、S在相同時間里里碾壓設備碾碾壓填料面積積（碾壓次數(shù)數(shù)））e填料壓實厚度度、V碾壓設備速度度、N荷載系數(shù)二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準路基壓實質(zhì)量量連續(xù)監(jiān)測法法瑞典CMV法（壓實計法法）：該方法通過安安裝在振動壓壓路機振動輪輪上的傳感器器測試振動輪輪的反應來評評價壓實質(zhì)量量。目前北歐歐一些國家使使用，并納入入了有關規(guī)范范。二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主要要檢測方法及及標準路基壓實質(zhì)量量連續(xù)監(jiān)測法法瑞典CMV法壓實計生產(chǎn)產(chǎn)廠家已給出出不同填料的的CMV值的變化范圍圍，現(xiàn)場還需需要根據(jù)與常常規(guī)試驗對比比，得到CMV與壓實度、模模量等關系。。專用鉆探取芯芯（少量）特特殊檢測連續(xù)慣入試驗－特殊檢測二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主主要檢測方法法及標準主要檢測設備備及壓實設備備Ev2檢測設備二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主主要檢測方法法及標準主要檢測設備備及壓實設備備K30檢測設備二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主主要檢測方法法及標準主要檢測設備備及壓實設備備Evd檢測設備二、路基結構構及要求3、路基質(zhì)量主主要檢測方法法及標準主要檢測設備備及壓實設備備1、各國路基填料料分類三、填料及填填料改良目前各國及我我國工程界各各部門對于土土質(zhì)分類法尚尚無統(tǒng)一完整整的體系。土質(zhì)分類：土土顆粒組成及及特征(不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc表示)、土的塑性指指標（液限、、塑性指數(shù)））、土中有機機質(zhì)含量等。。巖石：強度、、抗風化能力力等。德國、法國等等（根據(jù)細粒粒含量）分為為：粗顆土填填料、混合土土填料、細粒粒土填料三大大類。中國（根據(jù)粗粗顆粒含量））分為：碎石石土、砂類土土、細粒土填填料三大類。。日本分為：：粗粒土和細細粒土兩大類類。1、各國路基填料料分類A、法國填料分分類共分五級：A級：細粒土，，B級：細砂礫土土，C級：含細粒及及粗粒土（粗粗細粒混合土土），D級：水穩(wěn)性好好的土，R級：巖塊（包包括易分化和和不易風化））。三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類A、法國填料分分類三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類A、法國填料分分類三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類A、法國填料分分類三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類B、德國填料分分類三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類C、日本填料分分類三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類c、日本填料分分類日本細粒填料料采用的塑性性圖三、填料及填填料改良1、各國路基填料料分類D、我國填料分分類標準三、填料及填填料改良一級定名二級定名填料分組類別名稱說明細粒含量粒配名稱符號巖塊塊石類硬塊石粒徑大于200mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％(不易分化，尖棱狀為主)／硬塊石RhA軟塊石粒徑大于200mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的；50％(易風化，尖棱狀為主)／不易風化的軟塊石Rs-pB易風化的軟塊石Rs—nC風化的塊石Rs-wD漂石土粒徑大于200mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％（渾圓或圓棱狀為主)<5良好級配好的漂石RbWA不良級配不好的漂石RbPB5％～15％良好級配好含土漂石RbW-FA不良級配不好的含土漂石RbP-FB≥15％／土質(zhì)漂石RbFB、C碎石類卵石土粒徑大于60mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％（渾圓或圓棱狀為主)<5良好級配好的卵石RgWA不良級配不好的卵石RgPB5％～15％良好級配好的含±卵石RgW-FA不良級配不好的含土卵石RgP-FB≥15％／±質(zhì)卵石RgFB、C碎石土粒徑大于60mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％(尖棱狀為主)<5良好級配好的碎石RcWA不良級配不好的碎石RcPB5％～15％良好級配好的含土碎石RcW-FA不良級配不好的含土碎石RcP-FB≥15％／±質(zhì)碎石RcFB、C一級定名二級定名填料分組類別名稱說明細粒含量粒配名稱符號粗礫土礫石類粗礫土粒徑大于20mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％<5良好級配好的粗礫GcWA不良級配不好的粗礫GcPB5％～15％良好級配好的含土粗礫GcW-FA不良級配不好的含土粗礫GcP-FB≥15％／±質(zhì)粗礫GcFB、C細礫土粒徑大于2mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％<5良好級配好的細礫GfWA不良級配不好的細礫GfPB5％～15％良好級配好的含土細礫GfW-FA不良級配不好的含土細礫GfP-FB≥15％／土質(zhì)細礫GfFB、C砂類礫砂粒徑大于2mm顆粒的質(zhì)量占總質(zhì)量的25％～50％<5良好級配好的礫砂SgWA不良級配不好的礫砂SgPB5％～15％良好級配好的含土礫砂SgW-FA不良級配不好的含土礫砂SgP-FB≥15％／土質(zhì)礫砂SgFB粗砂粒徑大于0.5mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％<5良好級配好的粗砂ScWA不良級配不好的粗砂ScPB5％～15％良好級配好的含土粗砂ScW-FA不良級配不好的含土粗砂ScP-FB≥15％／土質(zhì)粗砂ScFB中砂粒徑大于0.25mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％<5良好級配好的中砂SmWA不良級配不好的中砂SmPB5％～15％良好級配好的含土中砂SmW-FA不良級配不好的含土中砂SmP-FB≥15％／土質(zhì)中砂SmFB細砂粒徑大于0.075mm顆粒的質(zhì)量超過總質(zhì)量的85％<5良好級配好的細砂SfWB不良級配不好的細砂SfPC5％～15％／含土的細砂Sf-FC／土質(zhì)細砂SfFC1、各國路基填料料分類D、我國填料分分類標準三、填料及填填料改良速度部位300～350km/h200km/h基床表層級配碎石級配砂礫石級配砂礫石級配碎石中粗砂中粗砂基床底層B組填料或改良土B組填料及改良土路堤本體優(yōu)先選用A、B組填料和C組塊石、碎石、礫石類填料；當選用C組細粒土填料時，根據(jù)土源性質(zhì)進行改良后填筑采用A、B組及C組中的塊石、碎石、礫石類填料；當選用C組填料中的細粒土、粉砂和軟塊石土時，應進行改良。2、我國高速客運運專線路基填填料要求三、填料及填填料改良3、路堤填料改良填料改良是指在原土中中添加某種材材料，使之與與土發(fā)生一定定的物理化學學反應，以改改變原土的物物理力學性質(zhì)質(zhì)。填料改良良已在國內(nèi)外外高速鐵路、、公路土方工工程中廣泛應應用，各國均均制訂自己的的“技術準則”或“工法”。物理改良：通過在原土中中添加某種粒粒徑的土（石石）料，改善善其級配（Cc，Cu）特性，提高高物理力學性性能及壓實性性?；瘜W改良：通過在原土中中添加固化劑劑（水泥、石石灰、粉煤灰灰等）使之發(fā)發(fā)生物理化學學反應，如陽陽離子交換、、膠凝、碳化化結塊等作用用，改善土的的物理力學性性質(zhì)，增加強強度。同時，，降低填料的的含水量，便便于施工、壓壓實。三、填料及填填料改良3、路堤填料改良－－－細粒填料改良步驟：①原土各類物物理、力學、、水穩(wěn)性試驗驗。②各類添加劑劑改良土相關關試驗，確定定添加劑及配配方（經(jīng)計、、技術、控制制性指標改善善情況）。③現(xiàn)場工況試試驗，確定現(xiàn)現(xiàn)場添加劑用用量及工藝。。三、填料及填填料改良添加劑：石灰、水泥、粉粉煤灰、瀝青、、合成固化劑、、合成樹脂等。。添加劑的選用用：一般情況下下，塑性指數(shù)較較高的粘性土采采用石灰；砂類類土采用水泥。。3、路堤填料改良－－細細粒填料改良效果（技術術與經(jīng)濟）控制制：綜合考慮各類物物理力學性質(zhì)的的改善，合理確確定添加劑、配配方。控制性指標：無無側限抗壓強度度qu（KPa）。CBR值可作為重要參參考指標。對于于膨脹土填料改改良，則還應注注意其脹縮性（（膨脹力、無荷荷膨脹率、有荷荷膨脹率、收縮縮系數(shù)）的改善善?，F(xiàn)場強度與室內(nèi)內(nèi)強度關系：qu（現(xiàn)場）=0.6-0.7qu（室內(nèi)）如基床床底層相應強度度要求qu=450-500KPa；則室內(nèi)強度qu=650-850KPa左右。三、填料及填料料改良3、路堤填料改良－－細細粒填料三、填料及填料料改良法國高速鐵路線線路土壤處理高速鐵路線土壤類型石灰或水泥處理類型處理的土方部分東南線（巴黎–

里昂）(1977至1979、1979至1981)粉土和礫質(zhì)粘土石灰1%至3%路堤本體和PST大西洋線（巴黎-勒芒-圖爾）（1985至1988）粉土和沙質(zhì)粘土石灰1%to3%路堤本體和PST?

PERCHE

?型沙土水泥6%為高速鐵路線路封堵層進行的試驗燧土石灰1%至2%為了運營列車從PST上過北方線（巴黎-里爾-加萊）(1989至1992)粉土和沙質(zhì)粘土石灰1%至3%路堤本體和PST白堊土（R12-R13根據(jù)GTR） 石灰1,5%至3%路堤本體和PST白堊土（R12-R13根據(jù)GTR）水泥2%至4%路堤底層>10

m高羅納-阿爾卑斯線（里昂–

瓦郎西安）（1989至1992）粉土石灰1%至3%路堤本體和PST砂巖石灰1%至3%路堤本體和PST地中海線（瓦郎西安-馬賽）（1996至1999）粉土石灰1%至2%路堤本體和PST3、路堤填料改良－－細細粒填料顆粒粒徑變化：：粘性土改良后其其粒徑組成發(fā)生生明顯變化，粘粘粒(＜0.005mm）含量從40-60%下降至10-15%；粉粒(0.005-0.075mm)含量從30-45%增加至50-60%；砂粒（＞0.075mm）從1-10%增加至≥20%。塑性指數(shù)降低：：從一般18-27降至8-13。水理性明顯改善善：崩解試驗48小時無崩解，長長期飽和強度無無變化。其他：可壓實性增加。。降低天然含水水量，縮短晾曬曬時間等三、填料及填料料改良粘性土改良效果果實例4、改良效果三、填料及填料料改良合寧線膨脹土改改良（前后）粒粒徑分布曲線圖圖新長線下蜀粘土土改良試驗結果果改良劑摻和比顆粒級配%（mm）無側限抗壓強度（kPa）飽和無側限壓強度（kPa）收縮自由膨脹率%≥0.050.05-0.005≤0.005體縮%縮限%原土14.152.033.9779破壞9.79.915.00水泥318.664.516.912474648.96.61.05水泥518.664.516.915629697.210.30.32生石灰3840457生石灰536.751.312.08795216.713.00.33生石灰749.244.09.89555626.810.91.52熟石灰3814340熟石灰546.244.09.88597037.312.10.04三、填料及填料料改良4、改良效果xx線中膨脹土（部部分）力學特性性變化

項目

原狀土夯實土

改良土生石灰（5%）熟石灰（5%）有荷膨脹率(%)50Kpa011.800100Kpa08.200150Kpa05.700無荷膨脹率（%）1.8-5.230.1-3200.8膨脹力（Kpa）32-54392-4331229無側限強度（Kpa）224-384720-800909987飽和無側限強度（Kpa）48-603.0-3.7548545收縮系數(shù)（%）0.49-0.590.41-0.810.390.41三、填料及填料料改良4、改良效果改良土現(xiàn)場強度度增加曲線三、填料及填料料改良5、改良填料施工工工藝與工法廠拌法：采用專用的破碎碎、拌和機械工工廠化生產(chǎn)。主主要優(yōu)點是拌和和均勻，質(zhì)量易易控，但成本高高、效率低。主主要工藝流程：：填料攤鋪、晾晾曬---含水量檢測---填料入倉---機械破碎---粒徑檢測---添加劑含量檢測測---添加劑+破碎料機械拌和和----均勻性檢測---出廠---攤鋪、平整、碾碾壓。三、填料及填料料改良改良填料施工工工藝分廠拌法，，路拌法和集中中場拌法路拌法：采用路拌機械在在路堤施工現(xiàn)場場拌和。方法簡簡便，成本低，，對含水量要求求不高。但受氣氣候影響大，污污染較大。主要要工藝流程：填填料攤鋪、晾曬曬---添加劑含量檢測測---拌和---含水量、均勻性性檢測---平整、碾壓。場拌（集中路拌拌）法：采用路拌機械集集中在場地（如如取土場、專用用拌和場）內(nèi)拌拌和，其拌和工工藝與路辦法相相同?？蓽p少對對施工沿線的污污染。5、改良填料施工工工藝與工法法國TGV路基工程施工現(xiàn)現(xiàn)場三、填料及填料料改良5、改良填料施工工工藝與工法法國TGV路基本體路拌法法施工法國TGV上部土方路拌法法施工三、填料及填料料改良5、改良填料施工工工藝與工法法國TGV路拌法施工－含含灰量控制方法法三、填料及填料料改良5、改良填料施工工工藝與工法日本新干線廠拌拌法施工三、填料及填料料改良5、改良填料施工工工藝與工法京滬高速試驗工工點路拌法施工工三、填料及填料料改良4、改良填料施工工工藝與工法京滬高速試驗工工點廠拌法施工工三、填料及填料料改良6、軟巖改良軟巖填料改良主主要內(nèi)容礦物成分分析，，是否存在不利利于長期穩(wěn)定的的礦物成分;水穩(wěn)性、抗崩解解風化能力分析析，以及崩解后后的顆粒組成、、物理力學特性性;動力特性分析;現(xiàn)場壓實特性、、壓實工藝試驗驗等。三、填料及填料料改良1、地基條件四、地基處理客運專線對路基基的沉降變形控控制有著嚴格的的要求，對天然然地基土地基條條件提出了評判判標準，不符合合要求的工點需需進行沉降分析析。地層地基條件基巖無條件塊碎石土無條件砂類土PS≥5.0Mpa或N≥10，且無液化可能粘性土PS＞1.2MPa；[]≥0.18MPa路堤地基條件評評判一覽表對于無碴軌道路路基，粘性土地地基原則上均應應進行沉降檢算算2、地基處理分類類四、地基處理地基處理的目的的是為了提高地地基承載力，減減少地基沉降。。地基處理方法非非常多，一般可可以分為以下幾幾類：排水固結法(排水砂井、塑料料排水板、超載載預壓、真空預預壓等）。復合地基法：柔性樁復合地基基（深層攪拌樁樁、旋噴樁），，剛性樁復合基基礎（CFG樁、混凝土管樁樁等）其他方法淺層換填、加筋筋、灌漿、強夯夯等。3、低路堤(路塹)地基處理低路堤定義四、地基處理低路堤高度的確確定沒有統(tǒng)一的的標準，通常認認為最大高度小于2m的路基稱之為低低路堤。一般可以把路堤堤高度小于動荷荷載能夠對地基基土產(chǎn)生較大影影響高度的路堤堤稱之為低路堤堤。隨著速度和和軸重的提高，，有專家認為H≤4m屬于低路堤。由于動荷載水平平與軌道狀態(tài)有有關，因此，有有專家建議軌道道狀態(tài)良好時為為2m，軌道狀態(tài)不良良時按3m考慮。我國暫規(guī)規(guī)定，，當H≤3m，且存在Ps≤1.5Mpa[σ]≤≤0.18Mpa時，地基需進行行處理。四、地基處理低路堤對行車的的影響由于低路堤地基基土承受較大的的動荷載，而可可能產(chǎn)生較大的的塑性變形。當?shù)鼗廉a(chǎn)生沉沉降特別是產(chǎn)生生不均勻沉降時時，對軌道的影影響程度要遠大大于高路堤的影影響。因為，路路堤自身具有一一定抗變形、調(diào)調(diào)節(jié)應力的能力力，路堤越矮這這種能力就會越越小。因此，低低路堤處處理必須須從地基基條件及及動力響響應兩方方面考慮慮。即使使采用了了地基深深層處理理，其頂頂部必須須要有足足夠的高高度（厚厚度），，以滿足足基床的的均勻性性要求。。設計與與施工都都要引起起高度重重視。3、低路堤堤(路塹)地基處理理3、低路堤堤(路塹)地基處理理低路堤對對行車的的影響四、地基基處理3、低路堤(路塹)地基處理理低路堤對對行車的的影響四、地基基處理3、低路堤(路塹)處理換填處理理四、地基基處理換填深度度應考慮慮地基條條件及地地基土受受動荷載載的影響響。換填填厚度必必須滿足足基床底底層頂面面滿足K30≥≥110(150)Kpa要求；基基床范圍圍內(nèi)不得得夾有PS＜1.2MPa；[]≤0.18MPa的土層。。對于一般般土層、、風化巖巖層換天天厚度1-1.5m。換填措措施除要要考慮巖巖土性質(zhì)質(zhì)外，還還要充分分考慮地地下水的的影響。。做好防防排水。。3、低路堤（路塹）處理德國低路路堤與路路塹換填填示意圖圖四、地基基處理德國規(guī)定定低路堤堤及路塹塹基床范范圍內(nèi)地地基土全全部進行行換填，，換填厚厚度2.5m3、低矮路堤堤（路塹塹）處理理特殊土低低路堤、、路塹二、路基基結構及及要求膨脹土應綜合考考慮上覆覆荷載、、地基土土膨脹力力、有荷荷膨脹率率、脹縮縮影響深深度、地地下水變變化等因因素，確確定換填填深度））。濕陷性黃黃土地基處理理及表層層封閉特殊土路路塹側溝溝平臺，，路堤坡坡腳一定定范圍封封閉，加加強排水水。4、排水固固結法四、地基基處理排水固結結法：是指利用用排水固固結原理理，在軟軟土地基基內(nèi)設置置豎向排排水體，，鋪設水水平排水水墊層，，在上覆覆荷載（（固結壓壓力）作作用下，，排除土土體內(nèi)孔孔隙水、、提高土土體強度度，以達達到提高高地基承承載力減減少工后后沉降目目的的一一種加固固地基方方法。排水固結結法由加加壓系統(tǒng)統(tǒng)和排水水系統(tǒng)兩兩個部分分組成：：加壓系統(tǒng)統(tǒng)（上覆覆荷載））：等載載預壓、、超載預預壓、真真空預壓壓、堆載載與真空空聯(lián)合預預壓。排水系統(tǒng)統(tǒng)：砂井井、袋裝裝砂井、、塑料排排水板、、砂墊層層。4、排水固固結法塑料排水水板施工工四、地基基處理目前國內(nèi)內(nèi)沒有定定型的專專用塑料料排水板板施工機機械產(chǎn)品品，塑料料排水板板施工必必須使用用套管。。根據(jù)施打打方法可可分為：：靜壓式（（靜壓力力20-30kN)震動式(激振力1-2kN)工藝流程程：砂墊層施施工—板位放樣樣—插板機定定位—插管至標標高—上拔樁管管—切割排水水板（外外露30cm)—回填排水水板孔—移機4、排水固固結法四、地基基處理塑料排水水板施工工現(xiàn)場4、排水固固結法真空預壓壓四、地基基處理真空預壓壓是排水水固結法法的一種種加壓方方法，其其排水系系統(tǒng)與常常規(guī)堆載載法的完完全一致致。真空空預壓法法是通過過在砂墊墊層及豎豎向排水水體中形形成的負負壓，使使土體排排水固結結。在道道路地基基加固實實踐中還還通常采采用真空和堆堆載聯(lián)合合預壓法法，加快地地基固結結。還可可利用真真空負壓壓來取代代超載土土方，消消除工作作荷載引引起的附附加沉降降。真空預壓壓條件：：無砂夾夾層（漏漏氣）。。工藝要點點：真空空泵功率率滿足要要求；真真空慮管管布置合合理；密密封性控控制好。。4、排水固固結法真空預壓壓工程照照片：埋埋設真空空管路四、地基基處理4、排水固固結法真空預壓壓工程照照片四、地基基處理鋪設密封封膜4、排水固固結法真空預壓壓工程照照片四、地基基處理設置密封封溝抽真空5、復合地地基四、地基基處理復合地基基是指天天然地基基在地基基處理過過程中部部分土體體得到增增強或被被置換，，或在天天然地基基中設置置加筋材材料，加加固區(qū)是是由原基基體和增增強體兩兩部分組組成的人人工地基基。散體材料料復合地地基:碎石樁復復合地基基、砂樁樁復合地地基等。。柔性樁復復合地基基：深層攪拌拌樁復合合地基、、旋噴樁樁復合地地基等。。剛性樁復復合地基基:CFG復合地基基、管樁樁復合地地基、鋼鋼筋混凝凝土復合合地基等等5、復合地地基四、地基基處理復合地基基處理基基本形式式：剛（柔)性樁復合合地基標標準斷面面形式:5、復合地地基四、地基基處理復合地基基計算對路基（（柔性荷荷載）作作用下，，CFG復合地基基、管樁樁復合地地基、鋼鋼筋混凝凝土樁復復合地基基等的荷荷載傳遞遞、加固固機理、、加筋（（土工格格柵）碎碎石墊層層的作用用、沉降降計算方方法等還還有待進進一步研研究?！督ㄖ鼗幚硪?guī)規(guī)范》：復合地基基承載力力特征值值：fspk=m(Ra/Ap)+β(1-m)fsk復合模量量為天然然地基模模量的ζ=fspk/fsk倍5、復合地地基四、地基基處理英國：假設樁頂頂以上填填土必須須有足夠夠的高度度,土體中方方能形成成完整的的拱。規(guī)規(guī)程中稱稱此最小小高度為為臨界高高度,Hc=1.4(s-a),s樁中心距距,a為樁帽寬寬。填土土高度H<Hc時,拱不能完完全形成成。復合地基基計算受力分析析模型：5、復合地地基四、地基基處理復合地基基計算受力分析析模型：北歐：計計算模式式采用楔楔形拱假假設。三三角形楔楔的頂角角為30°,高度為(s-a)/2tan15°°,在任何路路堤高度度條件下下,作用在樁樁間土上上的荷載載都等于于楔形體體的土重重,不考慮外外荷的影影響。5、復合地地基四、地基基處理復合地基基計算受力分析析模型：日本：用荷重分分散角α計算拱的的形成范范圍。根根據(jù)分散散角、樁樁間凈距距和填土土高度,可將樁間間土所承承受的荷荷載計算算分為A,B,C3個區(qū)段。。若路基基面在A區(qū)間,即三維拱拱完全形形成時,樁間土所所承受的的荷載等等于三維維錐形(a—a斷面以下下)土體自重重,不考慮a—a斷面以上上填土重重和外荷荷,即W0=γV（kN）5、復合地地基四、地基基處理CFG樁（水泥粉粉煤灰碎碎石樁））復合地基基:由CFG樁和褥墊墊層組成成。褥墊層起到調(diào)整、均化豎向向應力作作用。使得樁、、褥墊層、樁間土共同作用從而提高高復合地基基承載力力。CFG樁適用范范圍較廣廣，可用用于處理理粘粉土土、砂土土、人工工填土和和淤泥質(zhì)質(zhì)土等地地基；樁身強強度C10-C15；處理深深度20-30m。具有總沉降變形形小、沉沉降穩(wěn)定定快等特特點。5、復合地地基四、地基基處理CFG樁（水泥粉粉煤灰碎碎石樁））復合地基基:該項技術術是目前前客運專專線軟土土地基加加固主要要方法之之一施工完成后CFG樁CFG樁施工全全景圖5、復合地地基四、地基基處理CFG樁（水泥粉粉煤灰碎碎石樁））復合地基基:施工方法法：長螺旋施施工：對相鄰樁樁體的影影響很小小，穿透透地層能能力較強強，排土土量大，，由于混混凝土的的塌落度度較大會會出現(xiàn)樁樁體突然然下坐的的現(xiàn)象，，需補方方處理。。振動沉管管施工：：對已打樁樁體的影影響較大大，易出出現(xiàn)淺層層斷樁。5、復合地地基四、地基基處理CFG樁（水泥粉粉煤灰碎碎石樁））復合地基基:試樁振動沉管管樁：樁樁機配重重、提管管速度（（1.2-1.5m/min)、施打順順序、預預留樁長長、混凝凝土坍落落度等施施工參數(shù)數(shù)。長螺旋樁樁機：終終孔電流流、拔管管速度、、混凝土土泵送壓壓力以及及混凝土土坍落度度等。記錄：包包括地質(zhì)質(zhì)土層變變化情況況、混凝凝土充盈盈系數(shù)、、擠土效效應的樁樁頂位移移和標高高變化等等數(shù)據(jù)。。確定施工工參數(shù)：：對試樁樁（28天）進行行小應變變和靜載載試驗，，以及淺淺層開挖挖，測量量頂部縮縮徑情況況和浮漿漿厚度等等，以驗驗證不同同工藝參參數(shù)施工工的成樁樁效果。。確定合合理施工工參數(shù)和和終孔條條件。5、復合地基四、地基處理CFG樁（水泥粉煤灰碎石石樁）復合地基:CFG樁加固地基實例（（沿海鐵路）：填填土高5.5，軟厚土11-19m,樁長23~24m。其上鋪設厚0.4m碎石墊層，中間設設單層雙向土工格格柵。實測總沉降降量6-8cm，沉降控制效果良良好。5、復合地基四、地基處理CFG樁（水泥粉煤灰碎石石樁）復合地基:節(jié)點時間墊層施工完畢填筑完成恒載1個月恒載半年恒載1年樁頭平均應力（kPa）25.40229.80238.80250.60254.40樁間土平均應力（kPa）28.6732.6725.679.837.17樁土應力比0.897.039.3025.4835.50日期墊層施工完畢填筑完成恒載1