路基技術(shù)交流

云桂鐵路、滬昆客專路基技術(shù)交流主講人：肖朝乾匯報內(nèi)容一、路基工程概念三、現(xiàn)代路基工程特點、難點和關鍵技術(shù)四、云桂、長昆路基工程概況五、關于投資掌控二、路基工程主要結(jié)構(gòu)一、路基工程概念鐵路工程中除橋梁隧道工程外的、直接承載列車運營的土工結(jié)構(gòu)物（明確一個概念，路基為土工結(jié)構(gòu)物，而不僅是傳統(tǒng)意義上的土石方工程），為鐵路線下工程三大構(gòu)筑物（橋、隧）之一。路基工程主要組成部分：地基、填土、基床、支擋工程、邊坡防護工程、防排水工程、電纜槽（井）、危巖落石防護工程等。與橋梁、隧道工程相比，路基工程具有下列特點：1、工程的零散性5、懼水性2、工程易被忽視性6、投資上的相對廉價性3、施工質(zhì)量不易控制性4、運營階段維護的經(jīng)常性

二、路基工程主要結(jié)構(gòu)

路基工程主要結(jié)構(gòu)：地基、填土、基床、路基面、支擋工程、邊坡防護工程、防排水工程、電纜槽（井）、危巖落石防護工程等?，F(xiàn)分述如下：（一）地基指路基范圍內(nèi)，原地面以下基礎部分，主要包括巖溶和軟弱土地基，當巖溶發(fā)育或存在軟土時須進行地基加固處理。地基示意圖及地基施工1、巖溶地基主要分布于云南、貴州、廣西等巖溶地區(qū)，整治措施：封閉回填、鉆孔注漿、樁板結(jié)構(gòu)跨越等措施。1、巖溶地基主要分布于云南、貴州、廣西等巖溶地區(qū)，整治措施：封閉回填、鉆孔注漿、樁板結(jié)構(gòu)跨越等措施。1、巖溶地基主要分布于云南、貴州、廣西等巖溶地區(qū)，整治措施：封閉回填、鉆孔注漿、樁板結(jié)構(gòu)跨越等措施。巖溶路基（1）巖溶注漿——采用高壓灌注水泥漿填充封閉巖溶注漿（2）樁板結(jié)構(gòu)跨越——類似于橋梁結(jié)構(gòu)路基下部有較大空洞或空洞有外泄通道，巖溶注漿不能實施或難以保證工程質(zhì)量時，采用此種結(jié)構(gòu)。樁板結(jié)構(gòu)設計簡圖2、軟弱土地基主要指軟土、松軟土及其它非飽和土等經(jīng)沉降檢算工后沉降超標，需要進行復合加固樁處理的地基。常用的加固措施：強夯、水泥攪拌樁、水泥沙漿攪拌樁、CFG樁、高壓旋噴樁、鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土樁板結(jié)構(gòu)、預應力管樁。分述如下：強夯施工（1）強夯：適用于土層厚度3～5m，無下臥軟弱土層的非飽和土地基。（2）水泥攪拌樁：多向水泥攪拌樁適用于地表土層厚度小于10m左右的軟土、松軟土地基加固。（3）水泥砂漿攪拌樁：類似于水泥攪拌樁，在水泥漿里摻砂，施工攪拌更充分，強度高于水泥攪拌樁，加固深度也比水泥攪拌樁強。（4）CFG樁CFG樁是一種廣泛應用的地基加固措施，其特點是施工方便，質(zhì)量容易控制、強度高（介入復合材料與剛性材料之間）。適用于埋深小于25m的軟土及松軟土及橋頭過渡段地基。下列情況不適用：1）海相或湖相沉積的淤泥質(zhì)軟土，呈流塑狀，施工時下部竄漿，不容易成樁。2）施工機具為長螺施鉆機，地基土中含有中密以上的粗顆粒的卵石或碎石土層時，長螺施鉆機無法鉆入。3）長螺旋鉆機搭架很高，且為導電的金屬，上有高壓鐵塔時施工危險。CFG樁及施工（5）高壓旋噴樁

施工機具小、加固深度較深，強度介于水泥攪拌樁與CFG樁之間。一般用于地基土中含有中密以上的粗顆粒卵石或碎石地基，或地面上方有高壓鐵塔采用CFG樁施工不安全地段。高壓旋噴樁及施工（6）預應力管樁及樁筏結(jié)構(gòu)鋼筋砼預應力管樁，廠家預制，現(xiàn)場打入。加固深度較深，基底下有卵石或碎石時也無法打入，上有高壓電線時不適用。樁筏結(jié)構(gòu)是一種措施較強的地基加固措施，即管樁上面加一塊整體的鋼筋混凝土板，此種結(jié)構(gòu)一般用于沿海地區(qū)濱海沉積的軟土地基加固中。預制管樁及施工（7）鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要用來加固深厚軟土且下有卵石或碎石地段的路基。特點是強度高，但施工困難。樁網(wǎng)結(jié)施工（8）鋼筋混凝土樁板結(jié)構(gòu)類似于橋梁結(jié)構(gòu)，采用橋梁的鉆孔樁施工。主要用來加固深厚軟土特別是巖溶地區(qū)的深厚較土，適用于路塹或者低矮路堤，特點是強度高。（二）路基填土包括路堤本體填土、基床填土（基床底層填土、基床表層填土）。本體填土一般采用A、B、C組填料；基床底層一般采用A、B組填料或改良土填筑；路基本體一般采用A組填料、級配碎石或級配碎石摻水泥填筑。（三）路基基床路基基床包括基床底層和基床表層，無砟軌道基床表層除了級配碎石外，還包括上部的軌道結(jié)構(gòu)（混凝土支承層（緩沖層）、鋼筋混凝土軌道板、軌枕）。路基基床（四）支擋工程指上部路塹邊坡坡腳、下部路堤邊坡位置設置的支擋防護工程，上擋主要包括重力式路塹擋土墻、錨（索）固樁、樁板墻、土釘墻；下?lián)踔饕ê庵厥铰芳鐡跬翂Α⒅亓κ铰芳鐡跬翂?、L型擋土墻、路堤（肩）樁板墻等。一般進行綜合配套運用。1、重力式路塹擋土墻應用最多的擋土墻結(jié)構(gòu)，靠墻身重力對邊坡進行支擋。錨固樁間擋土墻2、錨固樁間擋土墻3、樁板墻及錨索樁板墻4、路肩樁板墻5、土釘墻（五）邊坡防護工程主要包括撒草籽護坡、骨架護坡、錨桿框架梁護坡、錨索框架梁護坡、支撐滲溝，噴混植生護坡等。（六）防排水工程主要包括側(cè)溝、排水溝、天溝及盲溝，盲溝一般用于無砟軌道鐵路。排水溝、天溝有預制和現(xiàn)澆兩種，預制工廠化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)本身質(zhì)量易保證，較為美觀，但對于山區(qū)鐵路拼裝太麻煩，很難保證拼裝質(zhì)量。（七）接口工程—電纜槽（井）（八）危巖落石防護工程等主要采用清除、支頂、攔截措施，攔截主要采用剛性防護網(wǎng)、主動防護網(wǎng)、被動防護網(wǎng)。三、現(xiàn)代路基工程特點、難點和關鍵技術(shù)1、科技含量高將路基工程作為一種土工結(jié)構(gòu)物對待，而不是傳統(tǒng)的土石方工程。為解決工程技術(shù)難題，設計及施工期間需要開展一系列科學技術(shù)研究，尋求解決工程中遇到的技術(shù)難題。比如在巖溶、膨脹土、軟土、陡坡路基、過渡段剛度等方面均進行了系統(tǒng)研究。2．路堤穩(wěn)定、路基工后沉降及不均勻沉降控制技術(shù)（1）路堤穩(wěn)定及填土變形控制無砟軌道的高平順性、高穩(wěn)定性要求作為線下工程的路基必須滿足長期穩(wěn)定要求并嚴格限制工后沉降和不均勻沉降。高速鐵路最小穩(wěn)定安全系數(shù)在不考慮軌道和列車荷載時不小于1.30，在考慮軌道和列車荷載時不小于1.15，考慮運架梁車荷載時不小于1.05。路基鋪軌后的殘余變形（工后沉降）不得大于15mm，路基與橋隧結(jié)構(gòu)物之間的錯臺（差異沉降）不大于5mm，路基與橋隧結(jié)構(gòu)物之間以及任意兩段路基之間的不均勻沉降所產(chǎn)生的折角不大于1/1000。應采用優(yōu)質(zhì)路基填料、嚴格控制壓實標準。（2）地基工后沉降及不均勻沉降控制技術(shù)山區(qū)溝槽內(nèi)透鏡狀軟土，分布呈雞窩狀，存在不均勻性等特點，路基工后沉降及不均勻沉降難于控制，為山區(qū)鐵路的技術(shù)難題。決定具體地基處理的兩大主要因素是路堤填高和地基條件，包括可壓縮地層的厚度、埋深，以及以壓縮模量Es為代表性的物理力學參數(shù)。擬定的基本原則：埋深2.5m以內(nèi)的淺層地基主要采用挖除換填和強夯處理，2.5m~22m的軟土松軟土主要采用水泥攪拌樁、CFG樁、旋噴樁等復合地基處理，深厚層軟土松軟土地基采取鋼筋混凝土樁網(wǎng)、樁板結(jié)構(gòu)等措施處理。3．厚覆蓋型巖溶塌陷預測研究及綜合整治技術(shù)根據(jù)鐵道部初步設計批復意見，巖溶注漿施工采用動態(tài)設計、動態(tài)施工的管理辦法。動態(tài)設計流程所示。建設單位、設計單位、施工單位按規(guī)定分工實施。4、路基與橋涵隧等結(jié)構(gòu)物之間過渡段剛度協(xié)調(diào)控制技術(shù)針對山區(qū)鐵路橋路、涵路、隧路及路堤路塹過渡頻繁的特點，設計開展了《客運專線隧路過渡段設計技術(shù)研究》，課題采用車-軌-路耦合動力分析、有限元空間數(shù)值模擬分析、綜合實車試驗等方法，研究了隧路過渡段動力特性及消除隧路分界點剛度突變及沉降“落差”的構(gòu)造措施?；诓煌瑖鷰r隧底結(jié)構(gòu)（隧道的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，路基的土、石及軟土路基）、隧道與路基不同連接方式、隧路過渡段地基情況以及路基填挖方式等情況，總結(jié)歸納出了6種隧路過渡段類型：硬質(zhì)巖過渡段、軟質(zhì)巖過渡段、全風化巖層及土層過渡段、半硬半軟過渡段、復合地基過渡段、橋隧間短路基過渡段，并運用于設計中。研究并提出了客運專線隧路過渡段消除隧路分界點剛度突變及沉降“落差”的漸變厚度混凝土板、水泥穩(wěn)定級配碎石、橋隧間剛性短路基、鋼筋混凝土樁板結(jié)構(gòu)等工程措施。5、路基工程長期服役性能控制技術(shù)（1）路基主體工程按土工結(jié)構(gòu)物設計（2）強化路基基床結(jié)構(gòu)（3）加強路基支擋結(jié)構(gòu)及邊坡防護工程安全可靠性（4）完備的路基防排水體系（5）路基工程抗地下水侵蝕防護成套技術(shù)6．陡坡路基下邊坡支擋橫向位移控制技術(shù)針對山區(qū)陡坡路基下?lián)豕こ虣M向撓曲位移會引起路基工后沉降及不均勻沉降這一特點，分析了樁頂位移與路基面沉降的關系。首次提出高速鐵路無砟軌道樁板式路肩墻樁頂總位移不大于60mm、列車荷載施加前后位移差不大于10mm的控制標準，并采取墻背后鋪設土工格柵加筋等措施減小填方不均勻沉降。經(jīng)過大量計算對比分析，與常規(guī)鐵路路相比，除了因嚴格的樁頂位移差要求導致樁身錨固段長度稍長外，由于高速鐵路動車組的輕軸重影響，樁身截面甚至還略小，并以此編制了通用參考圖。經(jīng)過現(xiàn)場沉降觀測，后期工后沉降滿足設計要求。7．沉降觀測與系統(tǒng)評估成套技術(shù)路基工程設置了系統(tǒng)全面的沉降觀測設備，包括路基面沉降觀測樁、地基基底沉降板和深厚層軟土的單點沉降計等，經(jīng)過不少于6個月的長期沉降觀測，根據(jù)沉降觀測資料對所有路基工點的工后沉降進行預測分析和評估，同時對包括路、橋、隧在內(nèi)的所有線下工程進行沉降觀測與評估，預測的工后沉降滿足要求后方可鋪設無砟軌道。對路基上的觀測設備均進行了布置，滿足了系統(tǒng)評估數(shù)據(jù)采集要求。8．統(tǒng)籌規(guī)劃和系統(tǒng)設計站后機電接口技術(shù)高速鐵路路基上的各種預埋設備及基礎經(jīng)過了統(tǒng)籌規(guī)劃和系統(tǒng)設計，并分步實施，與路基工程保持了良好的接口關系。在路基填筑前和填筑中，及時預埋各種過軌管線和綜合接地貫通線；接觸網(wǎng)支柱基礎采用對路基結(jié)構(gòu)破壞較小的旋挖鉆孔施工，并布置了鋪軌測量的CPⅢ標識；根據(jù)過軌管線和接地貫通線引接線等分布合理布置電纜槽及手孔（電纜井），并預留各類引接線端子；高陡深路塹及隧道洞口的落石隱患地段設置防護網(wǎng)并結(jié)合監(jiān)控及預警系統(tǒng)。通過路基工程與上述四電設施的良好接口關系，減小了其后期施工對已建成路基結(jié)構(gòu)的破壞，保證了路基強度、穩(wěn)定性及防排水性能，確保行車安全。四、云桂、長昆路基工程概況（一）云桂鐵路廣西段云桂鐵路廣西段正線路基總長107.8km，路基比列42%，路基工程的重難點是膨脹土路基。正線弱中膨脹土路基達23km、中強膨脹土路基達6.5km。云桂鐵路膨脹土路基重點需要解決兩類問題：①膨脹土路基基床漲縮變形問題，②路塹邊坡表層溜坍問題。下面介紹典型膨脹土路基工點：1、田陽車站DK193+080～DK193+080段，右側(cè)強膨脹土路塹邊坡高度達52m；百色進站端DK221+655～DK221+88右側(cè)強膨脹土路塹高邊坡達41m。2、路基工程措施（1）針對膨脹土路塹高邊坡，在路塹坡腳設置樁板墻固腳，必要時在邊坡中部增設錨固樁。（2）路塹邊坡采用小間距的錨桿框架梁護坡，防止坡面溜坍。田陽車站膨脹土高邊坡設計圖（3）路塹基床采取封閉隔水措施，并針對目前防排水存在的問題，研發(fā)新型材料。（4）做好諸如側(cè)溝、排水溝、天溝、平臺及截水溝等