淺論高速鐵路路基畢業論(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 30％ 的土質碎石 細粒含量大于 30％ 的土質碎石 礫石類 級配良好的粗圓礫、 級配不好的粗圓 礫、粗 細粒含量大于 30％的土質 9 粗角礫、細圓 礫、細角礫，級配良好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含土細角礫 角礫、細圓礫、細角礫，級配不好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含土細角礫、細粒含量為 15%30%的土質粗圓礫、土質粗角礫、土質細圓 礫、土質細角礫 粗圓礫、土質粗角礫、土質細圓礫、土質細角礫 砂類土 級配良好礫砂、粗砂、中砂，含土礫砂、含土粗砂、含土中砂 級配良好細砂，級配不好的礫砂、粗砂、中砂、細粒含量大于 15％ 的含土礫砂，含土中砂，含土粗砂 級配不好的細砂，含土細砂，粉砂 細粒土 低液限粉土，粉質黏土，黏土 路基填料和壓實質量都是控制路基沉降的兩個方面 ，填料選擇和壓實質量控制不好，將會加大路基的工后沉降或路基與結構物之間的不均勻沉降。國內有關客運專線及高速鐵路的規范已對無砟軌道路基填料及壓實標準進行了嚴格的限定：基床表層采用級配碎石，基床底層采用 A、 B組填料或改良土，基床以下的路堤應優先選用 A、 B組填料和 C組的塊石、碎石、礫石類填料，選用 C組細粒土填料時應根據土源性質進行改良后填筑。設計施工中應嚴格限制填料粒徑，特別是 A、B組填料，個別線在施工過程中反映填料粒徑過大 (但滿足規范要求的基床底層不大于 10cm，基床以下不大于 15cm)，填料難以達到壓實標準， 建議基床底層填料粒徑不大于 5cm，基床以下不大于 10cm作為控制標準。 客運專線無砟軌道路基填筑的壓實標準 鐵路路基壓實質量是保持線路穩定與平順、保證列車能高速、安全運行的重要條件，而控制和檢測壓實質量的標準、方法和設備，則是保證壓實質量的重要措施。客運專線鐵路路基質量檢測參數主要包括相對密度 Dr，空隙率 n(或壓實系 10 數 K)，地基系數 30K 、變形模量 2VE 、動態變形模量 vdE 四項指標。空隙率 n是土體中空隙體積與土的三相體積的比值；壓實系數 K是指工地碾壓時達到的干容重與相應的擊實試驗得到的最大干容重之比，即相對理論壓實的比例，均反映土體的松密程度；地基系數 30K 是表示土體表面在平面壓力作用下產生的可壓縮性的大小，是我國原有鐵路規范對路基壓實質量的強度檢測指標；變形模量 2vE 是通過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，測得的應力 — 位移曲線上 max0? 與 max0? 之間的位移割線斜率確定，用來分析土體的變形性質和承載能力；動態變形模量 vdE 是指土體在一定大小的豎向沖擊力 sF 和沖擊時間 ts作用下抵抗變形能力的參數，可直接用于評判路基的壓實質量。 雖然地基系數值 30K 是反映路基土強度及變形關系的參數，但試驗的荷載 —沉降曲線是一次加載得出的， 其沉降包括了填料的彈性變形和塑性變形。變形模量 2VE 的荷載 沉降曲線是在逐級加載后，逐級卸載，再二次加載得出，可認為其沉降 (變形 )消除了填料的塑性變形，測試結果離散性小，更能反映路基土的真實強度，比地基系數 30K 更科學、更合理。變形模量 2VE 和地基系數 30K 都是采用小于 300mm的靜態平板載荷試驗儀，通過在壓實填土表面做靜壓試驗測得，二者反映的都是靜 態應力作用下土體抵抗變形的能力，而鐵路路基承受的是列車運行時產生的動荷載，采用 vdE 可以有效地反映列車在高速運行條件下產生的動應力對路基的真實作用狀況，是客運專線路基質量檢測的發展方向。表 2是客運專線路基填筑質量檢測參數 30K 、 2vE ： vdE 與三項指標的對比情況。 表 2 30K 、 2vE 與 vdE 三項指標的對比 項目 30K 2vE vdE 載荷板直徑 300㎜ 300㎜ 300㎜ 預加載 （以前） 第二次加載 三次沖擊荷載 11 與地面接觸耦合 一般 好 差 加載等級 不少于 6級 動態施加荷載脈沖寬度 18ms 項目 地基系數 變形模量 動態變形模量 加載控制 當 1min 的沉降量不大于該級荷載沉降量的 1% 時加下一級荷載 120s 后加下一級荷載 最大荷載或終止試驗加載的標準 總沉降量超過 ㎜ 或荷載強度超過估計的現場實際最大接觸壓力，或達到地基屈服點 或沉降大于 5㎜ 計算公式 ??s? 為 s?? 曲線上 s=㎜所對應的荷載 Ev2=（ 1? + max02?? ) max0? 為最大平均標準應力， 1? , 2? 為待定系數 vdE =,s為實測 荷載板下沉幅值 客運專線無砟軌道路基沉降的控制理念 在自重 (包括軌道結構 )和列車荷載的長期作用下，鐵路路基避免不了會產生一定的下沉變形，鐵路路基沉降組成及其相互關系如圖 1所示。 路基頂面高程變化曲線 一次壓密曲線 一次 +二次壓密曲線 t t s S S s S S S 12 圖 1 鐵路路基沉降組成及其相互關系 從時間而言，路基沉降可分為路基在填筑過程中至竣工驗收前所產生的沉降，以及路基在鋪軌完成后所產生的沉降即所謂工后下沉。路基施工沉降是在路基施工過程中產生的沉降，不會影響實際的工程實施，因為總要填筑到設計標高后，才會進行鋪軌工程的施工；工后沉降是指在鋪軌工程全部結束后， 整個路基結構物產生的沉降量，即為路基最終沉降量與鋪軌完成時已有沉降量之差。由于工后沉降是指鋪設無砟軌道后出現的，因而不能通過路基工程本身加以克服的沉降，將會對后期的運營產生較大的影響，是路基沉降的重點控制對象。 通常而言，鐵路路基工后沉降一般由三部分組成： (1)路基填土在自重及上部荷載作用下產生的壓密沉降； (2)路基基床在動荷載作用下的彈性變形和累積的塑性變形； (3)地基在軌道、路堤自重及列車作用下的殘余沉降。第一部分沉降與路堤填料和壓實質量有密切關系，國外高速鐵路的經驗和實測資料表明，路堤填土壓密沉降主要 是與路基填筑施工的壓實密度相關，該部分沉降一般在路堤竣工后一年左右時間內完成，若施工組織安排合理，并有一定的放置工期，路基本體的壓密沉降可不計入工后沉降；第二部分沉降與列車軸重、運行密度、軌道結構以及基床表層質量有關，由于高速鐵路對路基基床結構提出了特殊要求，在列車動荷載作用下一般小于 5mm；第三部分是工后沉降的主要組成部分，特別是當地基為軟弱粘性土時，沉降量大，完成時間長，如果不采取有效的控制措施，下沉量高達數十厘米，時間長達數十年，因此控制路基沉降主要是控制地基的工后沉降。 客運專線無砟軌 道路基沉降的控制要求 客運專線路基作為無砟軌道結構的基礎，對路基的沉降變形非常敏感，要求沉降控制在非常小的范圍內。我國擬建的客運專線無砟軌道在吸取國外控制沉降經驗的基礎上，圍繞線路運營、結構允許變形，從路基竣工后扣件可調整的總沉降量， 20m 結構長度范圍內的不均勻沉降、路基與橋涵之間差異沉降形成的錯臺，以及軌道結構單元之間形成的折角等多方面對路基變形都作出了嚴格規定，如表表 4。 13 表 3 工后沉降及沉降差控制標準 表 4 路基工后沉降控制標準 設計速度km h1 軌道結構類型 一般地段工后沉降量／mm 過渡段工后沉降量／ mm 沉降速率 (mm／ a) 250 有砟軌道 100 50 30 300／ 350 有砟軌道 50 30 20 250 ／ 300／ 350 無砟軌道 工后沉降≯ l5mm；長度大于 20m沉降比較均勻路基，工后沉降量≯ 30mm，且 Rsh≥ 。 路橋、路隧間差異沉降≯ 5 m，折角≯ 1／ 1000 路基軟地基處理 的 幾種方法 CFG 樁地基加固處理技術 一、 CFG 樁施工的一般規定 （ 1）施工前應進行成樁工藝試驗（不小于 2根），以復核地質資料以及設備、工藝、施工順序是否適宜，確定混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度等各項工藝參數，報監理單位確認后，方可進行施工。 （ 2） CFG 樁 施工開始后應及時進行復合地基或單樁承載力試驗，以確定設計參數。 （ 3）采用震動沉管成樁時，設備型號選擇應根據地質條件及樁徑、設計深度要一般情況允許工后沉降 均勻地基長? 20m 允許工后沉降 不均勻沉降 錯臺差異沉降 折角 15? ㎜ ? 30㎜ mmm2020 ≤ 5mm 10001? 14 求確定，其應符合下列要求： 震動沉管樁機成管表面應有明顯的進度尺寸標記，根據設計樁長沉管入土深度確定機架高度和沉管長度。 沉管過程中沒沉 1m 應記錄電流一次，并對圖層的變化予以說明。 混合料應按設計配合比經攪拌機拌合，坍落度拌合時間應按工藝性試驗確定的參數進行控制，且拌合時間不小于 1min。 拔管速率應按工藝性試驗確定并經監理工程師批準的參數進行控制，拔管中嚴禁 反插。 每根樁的投料量不得小于設計灌注量。 成樁后樁頂控制高程應考慮除浮漿后樁長滿足設計要求。 （ 4）采用長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注成樁時，設備型號選擇應根據樁徑、涉及加固深度要求確定，其是供應符合下列要求： 施工組織、施工工藝、施工作業指導書應有防止堵管措施。 鉆進應先慢后快。在成孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進度。 混合料應按設計配合比經攪拌機拌和，坍落度拌合時間應按工藝性試驗確定的參數進行控制，且不得小于 1min；攪拌的混合料必須保證混合料圓柱體能順利通過剛性管高強柔性管 彎管和變徑管而到達鉆芯管內。 CFG 樁底高程控到設計高程后，停止鉆進，開始泵送混合料，當鉆芯管內充滿混合料后開始拔管，嚴禁先提管后泵送料。 鉆桿采用靜止提拔。施工中嚴格按工藝試驗確定并經監理工程師批準的參數進行控制鉆桿提拔速度和混凝土泵送量，并保證連續提拔。施工中嚴禁出現超速提拔現象。 施工中應保證排氣閥正常工作，應根據軸線或周圍樁的位置對需要施工的樁位進行復核，保證樁位準確。 樁機移位至下一樁位施工時，應根據軸線或周圍樁的位置對需要施工的樁位進行復核，保證樁位準確。 二、 CFG 樁的施工工藝流程 CFG 樁震動沉管灌注施工工藝流程如圖 2 所示， CFG 樁長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注成樁施工流程圖如圖 3 所示。 15 圖 2 圖 3 三、 CFG 樁施工準備 （ 1）施工前應具備的資料和條件： 工程地質報告書。 CFG 樁布樁圖，圖應注明樁位編號以及說明和施工說明。 施工場地鄰近的高壓電纜、電話線、地下管線、地下構筑物及障礙物等調查資料。 施工場地的水準控制點。 具備“三通一平”條件。 （ 2）施工技術措施內容： 確定施工機具和配套設備。 材料供應計劃，標明所需材料的規格、技術要求和數量。 在“三通一平”的基礎上，平整場地，清除障礙物及垃圾土，施工場地應挖除地表植被土后，換填普通土至設計標高并采用壓路機分層碾壓密實，場地高程應高出 CFG 樁設計樁頂標高 50cm，壓實后的檢測質量標準應達到： K、 原地面處理 測量放線 樁機就位 鉆進之設計深處 停機 泵料注滿芯管 邊泵料邊拔芯管 轉移樁機 原地面處理 測量放樣 沉管機移位 均勻拔管至樁頂 混合料入管 停機 下沉至設計深處 沉管機械就位 16 K3080MPa/m，巖溶壓力注漿后，經監理工程師檢驗合格后方可進行下一步施工（如無巖溶注漿區，此步省略）。 CFG 樁作業場地 應在布樁范圍外結合永久排水設施開挖排水溝。 組織施工機械設備進場，檢驗機械各部件處于良好的狀態。根據設計樁長和場地高程，確定長螺栓樁機的裝配長度，在樁機架上畫出以 米為單位的長度標記，以便鉆進時觀察，記錄鉆桿的如圖深度。 測量放樣，現場復核測量基線及水準點，根據布樁圖準確放出 CFG 樁的樁位點，并插竹竿加白灰標記，測量樁位高程，做好測量原始記錄，以便施工控制。 四、施工方法及工藝 （ 1）施工工藝 在進行全面施工前，應進行 CFG 樁成樁工藝試驗；計劃試樁 2根， CFG 樁布置詳見布樁圖，按正方形布置，樁徑 米，試樁 2根。本段 CFG 樁施工采用先后排后前排，從兩邊向中間的施工方法。 鉆機校正 CFG 樁鉆機就位后，應用鉆機