第三章高速鐵路路基工程

27十二月2023第三章高速鐵路路基工程一、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)測及評估目錄基床的強(qiáng)度高、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(jì)，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(yùn)營，以及旅客乘坐的舒適度要求。具有以下特點(diǎn)：1、強(qiáng)度高、剛度大

普通鐵路路基是以強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)，而對于高速鐵路，變形控制是路基工程設(shè)計(jì)的主要控制因素。因?yàn)樵趶?qiáng)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(gè)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。各個(gè)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(yùn)專線1584200km/h客貨共線1584京滬高速鐵路532時(shí)速300-350公里客運(yùn)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。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(huì)使列車振動(dòng)加大，也不能平穩(wěn)運(yùn)行。路基剛度的不平順則會(huì)給軌道造成動(dòng)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(yùn)營時(shí)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(shí)，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(qiáng)度不會(huì)降低、彈性不會(huì)改變、變形不會(huì)加大。真正做到長壽命，少維修。二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、路基斷面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。無砟軌道雙線路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖無砟軌道雙線硬質(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)橫斷面示意圖有砟軌道雙線非硬質(zhì)巖路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖2、路基基床結(jié)構(gòu)、材料規(guī)格及壓實(shí)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（%）

5040302010520.50.075110090-100

65-85

45-70

30-55

15-35

10-20

4-10

2100

900-10075-95

50-70

30-55

15-35

10-20

4-10

310085-100

60-80

30-50

15-30

10-20

2-8④基床表層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)速度

厚度（m）

壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

備注

地基系數(shù)K30（MPa/m）

動(dòng)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(xiàng)指標(biāo)要求同時(shí)檢測，均須滿足壓實(shí)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(yàn)研究確定。⑤基床底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)厚度

填料

壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

改良細(xì)粒土

砂類土及細(xì)礫土

碎石類及粗礫土

2.3

A、B組填料或改良土（C組細(xì)粒土改良土）

地基系數(shù)K30(MPa/m)

≥110

≥130

≥150

壓實(shí)系數(shù)K

≥0.95

//孔隙率n

/

＜28%

＜28%

動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）

≥35

≥35

≥35變形模量Ev2（MPa）

≥60

≥60

≥60

⑥路堤基床以下填料材料要求及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料

壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

改良細(xì)粒土

砂類土及細(xì)礫土

碎石類及粗礫土

A、B和C組填料（不含細(xì)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(shí)系數(shù)K

≥0.92

/

/

孔隙率n

/

＜31%

＜31%

變形模量Ev2（MPa/m）

≥45

≥45

≥45

三、路基填筑質(zhì)量檢測靜態(tài)變形模量EV2動(dòng)態(tài)變形模量EVD地基系數(shù)K30壓實(shí)度（粒土壓實(shí)系數(shù)K、粗粒土碎石類土孔隙率n）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(jìn)行第一次加載和卸載后，再進(jìn)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(jì)算變形模量EV1、

EV2及EV1/EV2。（1）原理（2）試驗(yàn)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(dá)到0.5MPa或者沉降5mm后，進(jìn)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(jìn)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。第一次加載最大應(yīng)力（MPa）

r承壓板半徑（mm）

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

（2）結(jié)果分析2、Evd動(dòng)態(tài)變形模量通過測試沖擊動(dòng)荷載的大小、板及板周圍一定范圍內(nèi)填土面的動(dòng)變形，求算路基土層的動(dòng)模量。承載板的沉陷值越大，被測點(diǎn)的承載力越小，動(dòng)模量也越小。因此，動(dòng)模量能反應(yīng)該處的承載力。（1）原理（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(jī)2、Evd動(dòng)態(tài)變形模量動(dòng)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(shí)間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。Evd=1.5×r×σ/s

其中：Evd——?jiǎng)討B(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(dòng)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(shí)間ts=18ms時(shí)標(biāo)定得到的，即σ=0.1MPa；

s——實(shí)測荷載板下沉幅值（mm）；1.5——荷載板形狀影響系數(shù)。實(shí)測結(jié)果測試三次，采用公式Evd=22.5/s計(jì)算。（3）計(jì)算公式（4）檢測步驟測試地面整平，必要時(shí)在荷載板下用中細(xì)砂或濕細(xì)砂找平；進(jìn)行三次預(yù)沖擊；進(jìn)行三次正式測試。（5）記錄表格3、K30平板載荷試驗(yàn)K30平板載荷試驗(yàn)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(yàn)方法計(jì)量單位為MPa/m（1）原理（2）試驗(yàn)步驟安裝好試驗(yàn)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(shí)，增加下一級荷載；總下沉量超過規(guī)定1.25mm，或者荷載強(qiáng)度超過估計(jì)的現(xiàn)場實(shí)際最大接觸壓力或者達(dá)到地基的屈服點(diǎn)，試驗(yàn)終止。（3）試驗(yàn)結(jié)果Evd與K30的相關(guān)性4、路基壓實(shí)系數(shù)測試K－壓實(shí)系數(shù)ρd－土體壓實(shí)后的干密度ρdmax－室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)測定的最大干密度（1）公式（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1、橋路過渡段形式2、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物連接圖3、路堤與路塹連接4、橋與橋之間的過渡段5、橋與隧之間的過渡段五、路基變形監(jiān)測1、目的進(jìn)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(yàn)證或調(diào)整設(shè)計(jì)措施使路基地基處理達(dá)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(shí)間，同時(shí)觀測數(shù)據(jù)還可作為竣工驗(yàn)交時(shí)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。3、觀測點(diǎn)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(diǎn)。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(diǎn)；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(diǎn)；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(gè)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(jìn)行沉降預(yù)測的路基，地基沉降的觀測是非常必要的。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(shí)間較長1次/3天堆載預(yù)壓或路基施工完畢第1個(gè)月1次/周第2、3個(gè)月1次/2周3個(gè)月以后1次/月無碴軌道鋪設(shè)后第1個(gè)月1次/2周第2、3個(gè)月1次/月3～12個(gè)月1次/3月5、工后沉降的分析與評估（1）沉降曲線工后沉降評估方法有：實(shí)測沉降推算法、沉降的反演分析推算法等，具體應(yīng)根據(jù)工點(diǎn)的地基條件、路基高度、地基加固措施等因素確定，也可同時(shí)采用兩種方法相互對比、驗(yàn)證。利用實(shí)測數(shù)據(jù)推算最終沉降量方法很多，常用的有灰色模型GM（1，1）預(yù)測沉降法、泊松曲線預(yù)測地基沉降法、三點(diǎn)法、沉降速率法、星野法、修正雙曲線法等。具體應(yīng)根據(jù)工點(diǎn)的具體情況，視擬合程度的優(yōu)劣，選擇與實(shí)際情況較為吻合或接近的方法來推算最終沉降量、工后沉降量及沉降速率。（2）評估方法路基沉降預(yù)測應(yīng)采用曲線回歸法，并滿足以下要求：根據(jù)路基填筑完成或堆載預(yù)壓后不少于3個(gè)月的實(shí)際觀測數(shù)據(jù)作多種曲線的回歸分析，確定沉降變形的趨勢，曲