《路基工程》PPT课件.ppt

铁路（含客运专线）建设工程 关键技术及监理要点,西南交通大学科技学院 申爱国 二八年十月,第三篇,第三篇主要内容,第一章 客运专线路基工程 第二章 铁路（含客运专线）桥梁工程 第三章 铁路（含客运专线）隧道工程 第四章 铁路(含客运专线)轨道工程 第五章 铁路站场工程 第六章 高性能混凝土,第一章 客运专线路基工程,第一节 路基工程概述 一、国外高速铁路路基工程特点 二、我国铁路客运专线路基的技术特点 三、客运专线路基质量控制内容 第二节 客运专线路基工程技术及监理要点 一、客运专线路基设计标准 二、客运专线地基处理 三、客运专线路基填筑 四、客运专线路基工程质量控制要点和方法,第一节 路基工程概述,一、国外高速铁路路基工程特点,国外发展高速铁路的国家主要有法国、日本、德国等，这些国家都制定了较高的路基技术标准和严格的施工工艺，其特点如下： (1) 强化路基基床 (2) 严格控制路基填筑标准 (3) 严格控制轨道刚度 (4) 加强路基防排水措施，加强边坡和灾害的防护,二、我国铁路客运专线路基的技术特点,路基基床表层是由级配碎石构成的一种强化结构，直接承受着列车的动荷载，因此是路基中最重要的部分之一。秦沈线首次在基床表层采用了60cm厚的级配碎石结构，这类结构的主要作用有以下五点：增强线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一定的刚度；让动应力的作用均匀扩散到基床面上，使其不超出下部基床土的容许动强度；具有隔离作用，防止道碴压入基床，也防止基床土进入道碴层；防止雨水浸入使基床软化，防止发生翻浆冒泥等基床病害；满足基床防冻等特殊要求。,三、客运专线路基质量控制内容,(1)路基变形 (2)路基刚度的均匀性 (3)在列车运行控制及自然条件下的稳定性,第二节 客运专线路基工程技术及监理要点,一、客运专线路基设计标准,（一）客运专线路基设计原则 客运专线路基是土工结构物。对其设计应考虑路基结构的受力及变形要求、填筑材料类型的要求、结构尺寸的要求、压实标准的要求等。客运专线路基是轨道的基础。对其设计应考虑路基结构应保证足够刚度、稳定和平顺性要求，即应考虑路基表层刚度、工后沉降控制、路桥过渡处理等 。因此，路基施工基本原则要注意以下几点：,1、路基填筑材料方面的要求 对路基不同结构部位填筑材料的要求，如级配碎石、A、B、C组土及改良土等。,2、对于路基压实方面的标准 对路基不同结构部位的填筑材料提出的压实标准，如压实度K、基床系数K30、孔隙率n及动刚度值等。,3.路基工后沉降 为了满足高速铁路设计速度的要求，必须严格控制路基的工后沉降量。有碴轨道路基工后沉降量一般地段不大于5cm，工后沉降速率应小于2cm/年。,4、过渡段的沉降要求 桥台与台尾路堤的沉降不同，将造成轨道不平顺，导致轮轨动力作用加剧，因而影响轨道结构的稳定，影响列车高速、安全、舒适运行，因此对台尾过渡段工后沉降量控制较一般地段更为严格，要求工后沉降量不大于3cm。,5、对于无碴轨道路基工后沉降量的要求 规范要求一般地段不大于15mm。,客运专线地基处理主要采用的方法有： （一）排水固结法：塑料排水板、袋装砂井 （二）挤密桩复合地基：砂桩、碎石桩 （三）半刚性桩复合地基：粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩 （四）CFG桩 （五）混凝土打入桩 （六）强夯 （七）灰土挤密桩,二、客运专线地基处理,（一）排水固结法：塑料排水板、袋装砂井,软土地基存在压缩性大、地基强度低、受荷后变形大、路基下沉量大等问题，极易引起路基失稳，造成工程事故。应用塑料排水板或砂井对软土地基进行处理，可使被加固土体中的孔隙水排出，加快软土地基的固结速度，有效应力增加，土体中孔隙体积减少，密实度加大，土体强度得到提高，地基承载力也得到提高。 排水固结法：（1）排水系统；（2）加压系统。,（一）排水固结法：1-塑料排水板,（一）排水固结法：2-袋装沙井,（二）挤密桩复合地基：砂桩、碎石桩,采用挤密桩改良地基，形成施工复合地基，挤密桩主要包含砂桩和碎石桩。,（二）挤密桩复合地基（1）砂挤密桩,（2）碎石桩施工现场,（三）半刚性桩复合地基 旋喷桩、粉喷桩、搅拌桩,这种地基处理方法的特点是：旋转钻进，同时将固结强化材料（粉状或液态）与钻孔内的土进行充分结合（高压喷射复合或搅拌复合），待凝结固化之后，形成强度很高的半刚性复合地基。 固结强化材料与土复合的方法主要有：分喷、搅拌、旋喷。,旋喷桩：旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆液的含量和质量。,（1）旋喷桩,粉喷桩：粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩。深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂(浆液状和粉体状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。粉喷桩最适合于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。,（2）粉喷桩,搅拌桩：类似于粉喷桩，但固结材料主要选用水泥。通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。由于水泥掺量少，并且是在含水土体的围绕下进行反应，硬化速度较慢。在硬化过程中，水泥通过逐步的水解和水化过程发生凝硬反应，从而使水泥土土体强度大大提高。,（3）搅拌桩,（1）旋喷桩施工过程,（2）粉喷桩施工过程,（3）搅拌桩施工过程,（四）CFG桩,CFG分别代表水泥、粉煤灰与碎石。CFG桩是在碎石桩基础上发展起来的一种地基处理技术。由于利用粉煤灰代替部分水泥，大大降低了成本又增加了桩身后期强度。 CFG桩改善了碎石桩的刚性，不仅能发挥全桩的侧阻作用，同时也能发挥其端阻作用。通过柔性褥垫层的设置，使CFG桩复合地基沉降均匀，因而有较高的承载力,是加固软土地基最经济、适用、快速、可靠的一种新型灌注桩，因此得以广泛采用，并取得良好的经济和社会效益。,（五）混凝土打入桩,顾名思义，将预制好的钢筋混凝土桩采用锤击或振动方式强行打入地基，形成复合地基。桩的受力方式有：端承式、摩擦式、复合式。,（六）强夯,采用强夯法，边夯边填碎石在地基中形成碎石墩。由碎石墩、墩间土以及上部碎石垫层组成的复合地基称为强夯置换碎石墩复合地基。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。郑西客运专线对地基处理深度为6米的湿陷性黄土采用单击夯击能为30004000 KNm的强夯法进行处理。,（六）强夯,强夯设置的碎石墩是一种散体材料桩，在强度提高的同时，为桩间土提供了排水通道，有利于地基土的固结。墩体上设置垫层的主要作用是使墩体与地基共同发挥承载作用，并有排水作用，因此工后沉降也较大。,（七）灰土挤密桩,灰土挤密桩法是以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的。灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为515。当地基土的含水量大于25、饱和度大于65时，不宜选用灰土挤密桩法。实施时，桩孔直径宜为300450mm，成孔可采用挤密成孔或机械陶土的方式。桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离可为孔径的2.02.5倍，,灰土挤密桩施工过程,路基类型： 填方路基、挖方路基、半挖半填路基、过渡段路基 路基结构基本构成 基床表层、基床底层、路堤本体 路基填筑常用材料： A、B填料、级配碎石、改良土、合成材料等,三、客运专线路基填筑,类型1：填方路基及结构,类型2：挖方路基及结构,类型3：台背涵背路基过渡段及结构,类型3：台背涵背路基过渡段及结构,路基填筑质量控制按照以下五个方面进行掌握： （一）基床以下及基床底层填筑 （二）基床表层填筑 （三）过渡段填筑 （四）改良土填筑 （五）土工合成材料应用,（1）控制好施工所用的级配碎石材料、摊铺碾压机械、使施工人员熟悉施工工艺。 （2）压实控制用核子密度仪或灌砂法、动模量检测仪、K30试验仪等，检测级配碎石压时后的孔隙率n、Evd、Ev2和K30值等。 （3）现场在结构物上做标志控制填筑层厚。 （4）过渡段与相邻的路堤和锥坡应按水平分层摊铺，并同时填筑。,（三）关于过渡段填筑的质量控制要点,对于路堤下部及基床底层可用水泥或石灰改良土进行填筑。 规范要求：路基基床底层必须用场拌改良土施工，基床底层以下可以采用路拌改良土施工。,（四）关于改良土填筑的质量控制要点,关于路基填筑材料的类型 路基不同结构部位的填筑材料是不同的，常用到的填料主要包括级配碎石、A、B、C组土及改良土等。,A组-优质填料 包括硬块石，级配良好和细粒土含量小于15%的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土、砾砂、粗砂、中砂。,B组-良好集料 包括不易风化的软块石（胶结物为硅质或钙质），级配不良的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土、砾砂、粗砂、中砂、细粒土含量在15%30%的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土和细砂、黏砂、砂粉土、砂黏土。,C组-一般填料 包括易风化的软块石（胶结物为泥质），细粒土含量在30%以上的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土和粉砂、粉土、黏粉土。,D组-不易使用的差质填料 包括强风化及全风化的软块石、黏粉土和黏土。,A、B类填 A、B类填料实际就是含有A类和B类填料的一种混合填料。通常情况下，这类填料并不是人工拌合而成的，是自然存在的。,四、客运专线路基工程质量控制要点和方法,（1）质量控制要点 1）地基的地质勘探； 2）填料的物理、化学及抗蚀变性分析； 3）地基或填筑分层土体承载能力检测； 4）路堤沉降和水平位移观测； 5）路堤压实指标和均匀程度检测； 6）过渡段。,（2）控制方法 1）测量指标控制 基床系数K30 孔隙率n 动刚度值EVD 压实系数K,2）测量分析控制 建立沉降、水平位移综合观测体系（变形观测），对获取数据进行统计分析并通过数学模型做出合理预测。,3）动态实时监控 利用面式覆盖动态压实质量控制系统(FDVK)时、