第三章 高速鐵路路基一、高速鐵路路基要求一、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)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)量檢測三、路基填筑質(zhì)量檢測四、過渡段路基技術(shù)要求四、過渡段路基技術(shù)要求五、路基變形監(jiān)測及評估五、路基變形監(jiān)測及評估目目 錄錄1.基床的強(qiáng)度高、剛度大2.路基沉降很小或沒有沉降3.路基剛度縱向平順變化4.良好的耐久性一、高速鐵路路基要求一、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 1、強(qiáng)度高、剛度大、強(qiáng)度高、剛度大 普通鐵路普通鐵路路基是以路基是以強(qiáng)度控制強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)，而對于設(shè)計(jì)，而對于高速鐵路高速鐵路，變形變形控制控制是路基工程設(shè)計(jì)的主要控制因素。因?yàn)樵趶?qiáng)度破壞前，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可能已出現(xiàn)了不容許的過大變形。2 2、路基沉降很小或沒有沉降、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：路基沉降變形主要包括三個方面：列車行駛中路基面產(chǎn)生的列車行駛中路基面產(chǎn)生的彈性變形彈性變形；長期長期行車行車引起的基床累積下沉；引起的基床累積下沉；路基路基本體填土及地基的壓縮下沉本體填土及地基的壓縮下沉。各個規(guī)范工后沉降要求各個規(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(yùn)專線1584200km/h客貨共線1584京滬高速鐵路532時速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。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(yùn)行。路基剛度的度過大也會使列車振動加大，也不能平穩(wěn)運(yùn)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）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路基剛度縱向平順變化4良好的耐久性良好的耐久性 列車運(yùn)營時路基不僅承受軌道結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)筑物的列車運(yùn)營時路基不僅承受軌道結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)筑物的靜荷載靜荷載，還要承受列車荷載的還要承受列車荷載的長期反復(fù)作用長期反復(fù)作用。同時，由于路基直接暴。同時，由于路基直接暴露在自然條件下，需要抵抗露在自然條件下，需要抵抗氣溫變化、雨雪作用、地震破氣溫變化、雨雪作用、地震破壞壞等不良因素的影響。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，路基工程必須在這些條件的長期作用下，其其強(qiáng)度不會降低、彈性不會改變、變形不會加大強(qiáng)度不會降低、彈性不會改變、變形不會加大。真正做到。真正做到長壽命，少維修長壽命，少維修。二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)二、路基結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 1、路基斷面、路基斷面路基面寬度路基面寬度 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)、路基基床結(jié)構(gòu)、材料規(guī)格及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)基床厚度基床厚度(m)無碴軌道 基床表層 0.7基床底層 2.3 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 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 2-8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?；驳讓訅簩?shí)標(biāo)準(zhǔn)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%動態(tài)變形模量Evd（MPa）35 35 35變形模量Ev2（MPa）60 60 60 路堤基床以下填料材料要求及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)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1.靜態(tài)變形模量EV22.動態(tài)變形模量EVD3.地基系數(shù)K304.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、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 1）原理）原理（2）試驗(yàn)步驟）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 2）結(jié)果分析）結(jié)果分析2、Evd 動態(tài)變形模量動態(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(diǎn)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 1）原理）原理（2）儀器設(shè)備加載裝置加載裝置 掛（脫）鉤裝置掛（脫）鉤裝置(帶水準(zhǔn)泡帶水準(zhǔn)泡)導(dǎo)向桿導(dǎo)向桿 落錘（落錘（10kg）阻尼裝置阻尼裝置荷載板荷載板 圓形鋼板圓形鋼板 傳感器傳感器沉陷測定儀沉陷測定儀(存儲、與電腦連接存儲、與電腦連接)打印機(jī)打印機(jī)2、Evd 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量動動態(tài)態(tài)變變形形模模量量Evd（dynamic modulus of deformation）是是指指土土體體在在一一定定大小的豎向沖擊力大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時間和沖擊時間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。作用下抵抗變形能力的參數(shù)。Evd=1.5r/s 其中：其中：Evd動態(tài)變形模量（動態(tài)變形模量（MPa）；）；r 圓形剛性荷載板的半徑圓形剛性荷載板的半徑150mm；荷荷載載板板下下的的最最大大沖沖擊擊動動應(yīng)應(yīng)力力，它它是是通通過過在在剛剛性性基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，由由最最大大沖沖擊力擊力Fs=7.07KN且沖擊時間且沖擊時間ts=18ms時標(biāo)定得到的，即時標(biāo)定得到的，即=0.1 MPa；s 實(shí)測荷載板下沉幅值（實(shí)測荷載板下沉幅值（mm）；）；1.5 荷載板形狀影響系數(shù)。荷載板形狀影響系數(shù)。實(shí)測結(jié)果測試三次，采用公式實(shí)測結(jié)果測試三次，采用公式 Evd=22.5/s 計(jì)算。計(jì)算。（3）計(jì)算公式）計(jì)算公式（4）檢測步驟）檢測步驟測試地面整平，必要時在荷載板下用中細(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 5）記錄表格）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 1）原理）原理（2）試驗(yàn)步驟）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，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 3）試驗(yàn)結(jié)果）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)d土體壓實(shí)后的干密度dmax室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)測定的最大干密度（1 1）公式）公式（2）測試方法）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 1、類型、類型1、橋路過渡段形式、橋路過渡段形式2、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物連接圖、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物連接圖3 3、路堤與路塹連接、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)測五、路基變形監(jiān)測1、目的、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)時間，同時觀測數(shù)據(jù)還可作為竣工驗(yàn)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、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1.路基兩側(cè)路肩或地基設(shè)置沉降觀測點(diǎn)；2.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1.路基兩側(cè)路肩或地基設(shè)置沉降觀測點(diǎn)；2.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(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23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312個月1次/3月5 5、工后沉降的分析與評估、工后沉降的分析與評估（1 1）沉降曲線）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 2）評估方法）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，曲線回歸的相關(guān)系數(shù)不應(yīng)低于0.92。沉降預(yù)測的可靠性應(yīng)經(jīng)過驗(yàn)證，間隔不少于3個月的兩次預(yù)測最終沉降的差值不應(yīng)大于8mm。路基填筑完成或堆載預(yù)壓后，最終的沉降預(yù)測時間應(yīng)滿足下列條件：S(t)/S(t=)75%式中：S(t)：評估時實(shí)際的沉降觀測值；S(t=)：預(yù)測的最終沉降值。（3 3）判定標(biāo)準(zhǔn)判定標(biāo)準(zhǔn) 謝 謝 觀 看！