第三章高速鐵路路基工程

第三章高速鐵路路基工程第一頁，共51頁。一、高速鐵路路基要求二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三、路基填筑質(zhì)量檢測四、過渡段路基技術(shù)要求五、路基變形監(jiān)測及評估目錄第二頁，共51頁?；驳膹姸雀?、剛度大路基沉降很小或沒有沉降路基剛度縱向平順變化良好的耐久性一、高速鐵路路基要求高速鐵路路基要求按土工構(gòu)筑物設(shè)計，應(yīng)具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性，滿足耐久性要求，與相鄰構(gòu)筑的變形與剛度協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，滿足高速列車平穩(wěn)、安全運營，以及旅客乘坐的舒適度要求。具有以下特點：第三頁，共51頁。1、強度高、剛度大

普通鐵路路基是以強度控制設(shè)計，而對于高速鐵路，變形控制是路基工程設(shè)計的主要控制因素。因為在強度破壞前，可能已出現(xiàn)了不容許的過大變形。2、路基沉降很小或沒有沉降路基沉降變形主要包括三個方面：①列車行駛中路基面產(chǎn)生的彈性變形；②長期行車引起的基床累積下沉；③路基本體填土及地基的壓縮下沉。第四頁，共51頁。各個規(guī)范工后沉降要求標(biāo)準(zhǔn)一般路基工后沉降/cm過渡段工后沉降/cm年沉降速率cm/y高速公路30156秦沈客運專線1584200km/h客貨共線1584京滬高速鐵路532時速300-350公里客運專線3縱向平順度每20m小于20mm工后沉降：鋪軌工程完成以后，基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生的沉降量。第五頁，共51頁。列車速度越高，要求路基的剛度越大，彈性變形越小。但剛度過大也會使列車振動加大，也不能平穩(wěn)運行。路基剛度的不平順則會給軌道造成動態(tài)不平順，所以，要求路基在線路縱向做到剛度均勻、變化緩慢，不允許剛度突變（過渡段）3路基剛度縱向平順變化4良好的耐久性列車運營時路基不僅承受軌道結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)筑物的靜荷載，還要承受列車荷載的長期反復(fù)作用。同時，由于路基直接暴露在自然條件下，需要抵抗氣溫變化、雨雪作用、地震破壞等不良因素的影響。路基工程必須在這些條件的長期作用下，其強度不會降低、彈性不會改變、變形不會加大。真正做到長壽命，少維修。第六頁，共51頁。二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、路基斷面第七頁，共51頁。路基面寬度路基面寬度及橫斷面布置型式應(yīng)根據(jù)線間距、軌道結(jié)構(gòu)型式、曲線超高設(shè)置、通信信號和電力電纜槽布置、接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)、聲頻障基礎(chǔ)等因素，并應(yīng)結(jié)合路基防排水等問題綜合考慮確定。第八頁，共51頁。無砟軌道雙線路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第九頁，共51頁。無砟軌道雙線硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖無砟軌道雙線非硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第十頁，共51頁。有砟軌道雙線路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖有砟軌道雙線硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第十一頁，共51頁。有砟軌道雙線非硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖第十二頁，共51頁。2、路基基床結(jié)構(gòu)、材料規(guī)格及壓實標(biāo)準(zhǔn)

①基床厚度基床厚度(m)無碴軌道基床表層0.7基床底層2.3②基床填料基床厚度(m)無碴軌道基床表層級配碎石或級配砂礫石基床底層A、B組填料或改良土第十三頁，共51頁。③基床表層的材料的規(guī)格砂礫石的級配范圍表級配編號

通過篩孔(mm)重量百分率（%）5040302010520.50.075110090-10065-8545-7030-5515-3510-204-102100900-10075-9550-7030-5515-3510-204-10310085-10060-8030-5015-3010-202-8第十四頁，共51頁。④基床表層壓實標(biāo)準(zhǔn)速度厚度（m）壓實標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n變形模量Ev2（MPa）級配砂礫石0.7≥

190≥

50<18%≥

120級配碎石0.7≥

190≥

50<18%≥

120注：路基基床表層的K30（或Ev2）、Evd、n三項指標(biāo)要求同時檢測，均須滿足壓實標(biāo)準(zhǔn)要求。K30或Ev2的采用，具體應(yīng)通過各類填料的填筑試驗研究確定。第十五頁，共51頁。⑤基床底層壓實標(biāo)準(zhǔn)厚度填料壓實標(biāo)準(zhǔn)改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土2.3A、B組填料或改良土（C組細粒土改良土）地基系數(shù)K30(MPa/m)≥110≥130≥150壓實系數(shù)K≥0.95//孔隙率n/＜28%＜28%動態(tài)變形模量Evd（MPa）≥35≥35≥35變形模量Ev2（MPa）

≥60≥60≥60第十六頁，共51頁。⑥路堤基床以下填料材料要求及壓實標(biāo)準(zhǔn)填料壓實標(biāo)準(zhǔn)改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土A、B和C組填料（不含細粒土、粉砂、軟塊石土）或改良土地基系數(shù)K30(MPa/m)≥90≥110≥130壓實系數(shù)K≥0.92//孔隙率n/＜31%＜31%變形模量Ev2（MPa/m）≥45≥45≥45第十七頁，共51頁。三、路基填筑質(zhì)量檢測靜態(tài)變形模量EV2動態(tài)變形模量EVD地基系數(shù)K30壓實度（粒土壓實系數(shù)K、粗粒土碎石類土孔隙率n）第十八頁，共51頁。1、靜態(tài)變形模量Ev2通過直徑300mm圓形承載板和加載裝置對地面進行第一次加載和卸載后，再進行第二次加載，用測得的承載板下應(yīng)力σ和與之相對應(yīng)的承載板中心沉降量S，來計算變形模量EV1、

EV2及EV1

/EV2。（1）原理第十九頁，共51頁。第二十頁，共51頁。（2）試驗步驟安放好測試儀器預(yù)加0.01MPa荷載約30S，待穩(wěn)定后卸除荷載，將表調(diào)零。第一次加載至少分6級，以約0.08MPa的增量逐級加載，達到0.5MPa或者沉降5mm后，進行卸載。按最大加載的50％、25％、0分三級卸載。依照第一次加載進行第二次加載，直到加到第一次最大荷載的倒數(shù)第二級。每級加載或卸載在1min內(nèi)完成，每級荷載維持2min。第二十一頁，共51頁。第一次加載最大應(yīng)力（MPa）

r承壓板半徑（mm）

a2二次項系數(shù)（mm/MPa2）a1一次項系數(shù)（mm/MPa）

（2）結(jié)果分析第二十二頁，共51頁。第二十三頁，共51頁。2、Evd動態(tài)變形模量通過測試沖擊動荷載的大小、板及板周圍一定范圍內(nèi)填土面的動變形，求算路基土層的動模量。承載板的沉陷值越大，被測點的承載力越小，動模量也越小。因此，動模量能反應(yīng)該處的承載力。（1）原理第二十四頁，共51頁。（2）儀器設(shè)備加載裝置

①掛（脫）鉤裝置(帶水準(zhǔn)泡)②導(dǎo)向桿③落錘（10kg）④阻尼裝置荷載板

①圓形鋼板②傳感器沉陷測定儀(存儲、與電腦連接)打印機2、Evd動態(tài)變形模量第二十五頁，共51頁。第二十六頁，共51頁。動態(tài)變形模量Evd（dynamicmodulusofdeformation）是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。

Evd=1.5×r×σ/s

其中：Evd——動態(tài)變形模量（MPa）；

r——圓形剛性荷載板的半徑150mm；

σ——荷載板下的最大沖擊動應(yīng)力，它是通過在剛性基礎(chǔ)上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時間ts=18ms時標(biāo)定得到的，即σ=0.1MPa；

s——實測荷載板下沉幅值（mm）；

1.5——荷載板形狀影響系數(shù)。實測結(jié)果測試三次，采用公式Evd=22.5/s計算。（3）計算公式第二十七頁，共51頁。（4）檢測步驟測試地面整平，必要時在荷載板下用中細砂或濕細砂找平；進行三次預(yù)沖擊；進行三次正式測試。第二十八頁，共51頁。（5）記錄表格第二十九頁，共51頁。3、K30平板載荷試驗K30平板載荷試驗是采用直徑為30cm、厚度為25mm的剛性荷載板測定下沉量為1.25mm地基系數(shù)的試驗方法計量單位為MPa/m（1）原理第三十頁，共51頁。（2）試驗步驟安裝好試驗設(shè)備；預(yù)加0.01MPa荷載約30S，待穩(wěn)定后卸除荷載，將表調(diào)零；以0.04MPa的增量逐級加載。每增加一級荷載當(dāng)1min的沉降量不大于該級荷載產(chǎn)生的沉降量的1％時，增加下一級荷載；總下沉量超過規(guī)定1.25mm，或者荷載強度超過估計的現(xiàn)場實際最大接觸壓力或者達到地基的屈服點，試驗終止。第三十一頁，共51頁。（3）試驗結(jié)果第三十二頁，共51頁。Evd與K30的相關(guān)性第三十三頁，共51頁。4、路基壓實系數(shù)測試K－壓實系數(shù)ρd－土體壓實后的干密度ρdmax－室內(nèi)重型擊實試驗測定的最大干密度（1）公式第三十四頁，共51頁。（2）測試方法環(huán)刀法：粉土、黏性土灌砂法：最大粒徑小于20mm灌水法：最大粒徑小于60mm蠟封法：易碎的土核子密度儀法第三十五頁，共51頁。第三十六頁，共51頁。第三十七頁，共51頁。四、過渡段路基技術(shù)要求橋路過渡段路堤與橫向結(jié)構(gòu)物(立交框構(gòu)、箱涵)過渡段隧路過渡段堤塹過渡段橋橋或橋隧之間的剛性過渡段1、類型第三十八頁，共51頁。1、橋路過渡段形式第三十九頁，共51頁。2、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物連接圖第四十頁，共51頁。3、路堤與路塹連接第四十一頁，共51頁。4、橋與橋之間的過渡段第四十二頁，共51頁。5、橋與隧之間的過渡段第四十三頁，共51頁。五、路基變形監(jiān)測1、目的進行施工期間系統(tǒng)的沉降監(jiān)測與系統(tǒng)的分析評估，來保證工后沉降控制精度。通過變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析與評估，驗證或調(diào)整設(shè)計措施使路基地基處理達到規(guī)定的變形控制要求，分析推算地基的最終沉降量和工后沉降，確定無碴軌道鋪設(shè)時間，同時觀測數(shù)據(jù)還可作為竣工驗交時控制工后沉降量的依據(jù)。2、監(jiān)測內(nèi)容與設(shè)置原則根據(jù)不同的路基高度，以及不同的地基條件，監(jiān)測內(nèi)容主要有：路堤及淺挖路基的路基面沉降監(jiān)測、基底沉降監(jiān)測、路堤本體沉降監(jiān)測、過渡段不均勻變形的監(jiān)測，另外軟土或松軟土地基路堤地段的邊樁位移監(jiān)測、樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加筋(土工格柵)應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測等。第四十四頁，共51頁。3、觀測點布置和觀測頻次觀測內(nèi)容斷面布置觀測斷面間隔適用條件路基面沉降路基兩側(cè)路肩或路基中心設(shè)置沉降觀測點。100m1.地勢平坦、地基條件良好；2.路塹或高度小于5m的路堤。路基面沉降與地基沉降路基兩側(cè)路肩或地基設(shè)置沉降觀測點；代表性斷面在地基和基床表層底面位置設(shè)置剖面沉降管。50m其它路基（復(fù)雜條件下需要加密）路基面沉降與地基沉降路基兩側(cè)路肩或地基設(shè)置沉降觀測點；沿線路方向斜向?qū)蔷€布置剖面沉降管。緊靠橋臺設(shè)1斷面、10m、30m處各設(shè)一個斷面。過渡段注：對于不堆載預(yù)壓的路基或觀測期較短或擬采用修正對數(shù)或修正雙曲線法進行沉降預(yù)測的路基，地基沉降的觀測是非常必要的。第四十五頁，共51頁。第四十六頁，共51頁。4、觀測頻次觀測階段觀測頻次填筑或堆載一般1次/天沉降量突變2～3次/天兩次填筑間隔時間較長1次/3天堆載預(yù)壓或路基施工完畢第1個月1次/周第2、3個月1次/2周3個月以后1次/月無碴軌道鋪設(shè)后第1個月1次/2周第2、3個月1次/月3～12個月1次/3月第四十七頁，共51頁。5、工后沉降的分析與評估（1）沉降曲線第四十八頁，共51頁。工后沉降評估方法有：實測沉降推算法、沉降的反演分析推