高速铁路路基工程技术(二)

1、压实标准动态变形模量Evd动态平板荷载试验是近年出现的检测反映路基动荷载特性承载力指标动态变形模量Evd的一种新的检测方法，它是通过动力加载检测路基的动态变形模量值来监控和评价路基填筑质量。该试验是采用动态变形模量测试仪(Evd动态平板荷载试验仪)来测定路基在动荷载作用下所产生的力和变形的关系，是一种新型路基施工质量监控测试方法 1压实标准动态变形模量 Evd一动态变形模量，MNm 一承载板形状影响系数一路基面最大动应力，0.1 MPaS一承载板的垂直沉陷值，mmr一承载板半径，150 mm。Evd动态平板荷载试验弥补了K30平板荷载试验仪用静力加载，不能真实反映列车高速运行时动荷载对路基的作

2、用状况的不足，更适合高速铁路路基施工质量的监控 2压实标准变形模量Ev2的试验规程执行德国工业标准DINI8134(平板载荷试验规程(2001年修订版)，其中对Ev2的定义、试验方法、计算公式及试验仪器有明确的规定。铁道部于2005年在参照德国DIN18134平板载荷试验规程(2001年修订版)的基础上，结合现场试验情况组织编制了中华人民共和国行业标准变形模量Ev2检测规程(试行)(铁建设2005188号)并已发布实施3压实标准变形模量 EV由下式计算：EV变形模量，MN/m2r承载板半径，mm 最大平均应力，MN/m2。采用第一次加载测试值计算的变形模量为Ev1 二次加载测试值计算的变形模量

3、为Ev2 4基床表层压实标准设计速度填筑材料厚度压实标准适用范围地基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa/m）孔隙率n（）v160级铁路碎石类0.615028路堤、路堑级配碎石或级配砂砾石0.615028路堤级配碎石或级配砂砾石0.515028软质岩、强风化硬质岩及土质路堑中粗砂0.113018V=200级配碎石或级配砂砾石0.61905518路堤级配砂砾石0.61905518软质岩、强风化硬质岩及土质路堑级配碎石0.51905518软质岩、强风化硬质岩及土质路堑中粗砂0.113018V=250级配碎石或级配砂砾石0.719055185基床底层填料类型v160（级铁路） A、 B

4、组填料，否则采用土质改良或加固措施v120（级铁路） A、 B、C组填料，当采用C组填料时，年平均降雨量大于500mm地区，Ip不得大于12，液限不得大于32%，否则采用土质改良或加固措施V200 A、 B组填料或改良土6基床底层压实标准设计速度填料类型厚度压实标准压实系数K地基系数K30（MPa/m）相对密度Dr动态变形模量Evd（MPa/m）孔隙率n（）v160级铁路改良土1.90.93100砂类土（粉砂除外）1000.75砾石类12031碎石类13031块石类150V=200A、B组填料及改良土细粒土1.90.95110粗粒土12028碎石土15028V=250A、B组填料及改良土改良细

5、粒土2.30.9511040砂类土及细砾土1304028碎石类及粗砾土15040287基床换填厚度土质路堑，其土质不满足基床底层填料条件时，应换填合格填料或改良土，换填厚度如下表： 设计时速（km/h）换填厚度（m）120v160（级铁路）0.30.5（膨胀土）v=2000.51.0（膨胀土）200v2500.51.0（膨胀土）300v350（有碴）1.0基床范围300v350（无碴）基床范围基床范围8路基本体路基本体填料类型路基本体压实标准9路基本体填料类型v160（级铁路） 宜选用 A、 B、C组填料，当采用D组填料时，应改良或加固，严禁采用E组填料V200 优选A、 B组填料和C组块石、

6、碎石、砾石类填料。当选用C组细粒土时，应改良10路基本体压实标准设计速度填筑材料压实标准压实系数K地基系数K30（MPa/m）相对密度Dr孔隙率n（）v160、级 非浸水细粒土、粉砂、改良土0.9080砂类土（粉砂除外）800.7砾石类11032碎石类12032块石类130V=200A、B、C组填料或改良土细粒土0.990粗粒土11031碎石土1303111填料粒径要求速度目标值（km/h）填料最大粒径（mm）基床表层基床底层路基本体V160150200300V=20010015020012地基基础工后沉降及沉降速率控制标准基床范围土层应满足的力学指标 需作工后沉降分析的路堤地基条件软土路基的

7、填土速率控制标准软土路基稳定安全性控制标准 地基处理工程措施路基沉降变形监测13工后沉降及沉降速率控制标准轨道类型设计速度（km/h）工后沉降(mm)路桥过度段工后沉降(mm)沉降速率(mm/年)有碴轨道120v160（级铁路）20010050120v160（级铁路）300v=2001508040200v2501005030300v350503020无碴轨道200v350 15 一般地段 30 沉降比较均匀 长度大于20m的路基514基床范围土层应满足的力学指标设计时速（km/h）比贯入阻力Ps值（MPa）基本承载力0（MPa）v120（级铁路）1.00.12120v160（级铁路）1.20.

8、15200v350（有碴）1.50.18300v350（无碴）1.80.2015需作工后沉降分析的路堤地基条件设计速度（km/h）地 层地基条件备 注v120（级铁路）Ps1.0 MPa或00.12MPa（1）无碴轨道路基设计应对所有土质地基作工后沉降分析（2）N为标准贯入试验锤击数120v160（级铁路）Ps1.2 MPa或00.15MPa200v250基 岩无条件碎石类土无条件砂类土Ps5.0 MPa或N10，且无地震液化可能黏性土Ps1.2 MPa或00.15MPa300v350（有碴）基 岩无条件碎、卵、砾石类无条件砂类土Ps5.0 MPa或N10，且无地震液化可能黏性土Ps1.2 M

9、Pa或00.15MPa16软土路基的填土速率控制标准设计速度(km/h)沉降速率(mm/d)路堤中心地面沉降坡脚水平位移160200250105300350105特殊路基10517软土路基稳定安全性控制标准铁路等级旅客列车设计行车速度（km/h）软土地基上路堤的最小稳定安全系数不考虑轨道及列车荷载考虑轨道及列车荷载级铁路v1201.201.10级铁路120v1601.201.15v=2001.251.20200v3501.2518软土路基稳定安全性控制标准有架桥机作业的桥头路堤，应检算在架桥机作业条件下的路堤稳定性，其稳定安全系数不得小于1.05 以下是几种荷载换算土柱的比较（=20 kN/m

10、3）（1）ZK荷载 土柱宽度，高度h（2）大方DCY900运架梁车 土柱宽度，高度h（3）DEAL900运架梁车 土柱宽度，高度h7.31m 19地基处理工程措施挖除换填抛石挤淤压填片石冲击碾压重夯强夯原位改良（HEC高强高耐水土体固结剂）20地基处理工程措施排水固结法（施工工期、沉降控制标准、填高、软土性质、厚度、排水通道等） 塑料排水板 袋桩砂井 砂桩 真空预压 堆载预压 真空结合堆（超）载预压 施工工期较长，沉降控制标准较低（S-P-T）21地基处理工程措施复合地基复合地基的承载及变形特性与复合地基的组成、类型密切相关，计算复合地基的沉降时，须针对具体的复合地基类型选择合适的计算方法。在

11、桩体复合地基中，桩的作用是主要的，因此复合地基类型以桩的类型划分较妥。桩按成桩后的桩体的刚度可分为： 柔性桩散体土类桩； 半刚性桩水泥土类桩； 刚性桩混凝土类桩。相应复合地基可分为柔性桩复合地基、半刚性桩复合地基和刚性桩复合地基。22地基处理工程措施 曾经常用的各类复合地基桩基： 振冲碎石桩复合地基； 沉管碎石桩复合地基； 土（挤密）桩复合地基； 水泥土（挤密）桩复合地基； 石灰（挤密）桩复合地基； 水泥搅拌桩复合地基； 粉喷桩复合地基； 旋喷桩复合地基 夯实水泥土桩复合地基； CFG桩复合地基。23地基处理工程措施高速铁路常用桩型（柔性和半刚性） 碎石桩 挤密桩 水泥搅拌桩 粉喷桩 旋喷桩

12、CFG桩 MMP桩 CMS桩 DDC桩 24地基处理工程措施高速铁路常用桩型（刚性） 加芯CFG桩 桩网结构 桩板结构 PC桩 PHC桩 PCC桩 钻孔咬合排桩 型钢水泥土搅拌墙25地基处理工程措施PHC桩（预应力高强混凝土管桩） 由专业厂家生产，采用先张法预应力和掺加磨细料、高效减水剂等先进工艺，将混凝土经离心脱水密实成型，经常压、高压两次蒸汽养护而制成的一种细长空心等截面预制混凝土构件。与其它桩型相比，具有以下特点： （1）桩身强度高：C80以上的混凝土，承压力高 （2）桩身质量稳定可靠（专业厂家批量化生产） （3）桩穿透力强 （4）静压施工时，施工现场简洁，无污染、无噪音，能保障文明施工

13、 （5）单桩承载力相对较高，单位承载力造价最省。 26地基处理工程措施PCC桩 现浇混凝土薄壁管桩（Cast-in-place concrete thin-wall pipe pile），吸收了预应力混凝土管桩和振动沉管桩等技术的优点，该方法依靠管腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣的保护下打入预定的设计深度，在腔体内浇注混凝土，之后振动拔管，从而形成沉管、浇注、振动提拔一次性直接成管桩的新工艺。 PCC桩适用于处理黏性土、粉土、淤泥质土、砂土及已完成自重固结的素填土等地基。在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的黏性土等软弱土层中采用时，应制定质量保证措施，并经工艺试验成功

14、后方可实施，处理深度不宜超过30m。 27地基处理工程措施DDC桩 孔内深层强夯技术(简称DDC技术)的作用机理是通过机具成孔(钻孔或冲孔),在地基处理的深层部位进行填料,用高动能的特制重力夯锤进行冲、砸、挤压的高压强、强挤密的夯击作业,从而达到消除深厚黄土地基的湿陷性,大幅度提高了地基承载力,降低地基压缩性和加固地基的目的，地基处理效果显著28地基处理工程措施MMP桩 multidirectional mixing pile 多方位立体（含双向）深层搅拌桩MMP桩是针对水泥土搅拌桩存在的缺陷研发的技术，克服了水泥土搅拌桩成桩强度低，成桩质量不稳定，有效成桩深度有限的难题。施工设备与施工工艺是

15、影响水泥土搅拌桩成桩质量的因素之一，表现在搅拌极不均匀，返浆严重，浆液浪费量大，特别使随着加固深度的增加，喷浆口压力的增大，浆液不能有效掺入到土体中，浆液沿钻杆返到地面或掺入到桩体上部，造成当桩长大于1215m时，成桩质量难以保证，限制了搅拌桩的应用范围。本技术通过对设备与工艺的改进，即在常规水泥土搅拌桩水平搅拌叶片上增加竖向搅拌叶片（或在常规水泥土搅拌桩单向搅拌的基础上，增加双向搅拌功能），以实现对水泥土多向全方位的立体搅拌，在有效控制了返浆量的同时，搅拌的均匀性也大大提高，明显提高了桩体的强度，增加了有效成桩深度。29地基处理工程措施MMP桩90天水泥土无侧限抗压强度可达MMP桩加固深度不

16、宜大于30m，桩径不宜小于500mm90天龄期无侧限抗压强度平均值qu907。90天龄期无侧限抗压强度平均值qu9028。泵送注浆压力水泥掺量除块状加固时为被加固湿土质量的7%12%外，其余宜为12%20%30地基处理工程措施MMP桩适用于处理淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土等地基。不宜用于处理泥炭土、有机质土的地基，用于处理地基时，原状土的地基承载力特征值应不大于200 kPa水灰比可采用深搅钻机、搅拌机、注浆泵31地基处理工程措施CMS桩 水泥砂浆搅拌桩：cement mortar soil mixed pile影响水泥土搅拌桩成桩质量的因素有多方面，其中地基土的性质是主要影响因素之一，地基土粘粒含量越高，水泥土搅拌桩成桩后强度越低。 CMS桩采用水泥砂浆作固化剂，即在纯水泥浆中掺入一定量的中砂或粉细砂，增加地基土中的粗颗粒含量，降低地基土的塑性指数，也就是用物理改良的方法改变地基土的性质，并起到构筑桩体骨架、均