既有线200km_h提速改造工程路基处理措施

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2006年第 2期
既有线 200 km / h提速改造工程 路基处理措施
韩 斌
450052) ( 中铁郑州 勘察设计咨询院有限公司 , 河南郑州
The R econstruction of the Engineering Subgrade in Existing Rail w ays w ith the Speed of 200 k
2006年第 2期
南头车辆段地基处理方案设计
毕成城
( 1 中铁工程设计咨询集团 有限公司 , 北京
1
隋孝民
2
100020 ; 2 铁道第三勘察设计院 , 天 津
300142)
The Design for the Treat m ent Sche m e of the Subgrade at N antou R olling Stock D epot
H an B in
摘 要 以京广线孟庙至长台关段为例, 介绍在保持既有线正常运营的前提下, 采用纵断面调整 、
路基换填 、 水泥土挤密桩等工程措施对既有路基进行加固 , 使其满足 200 km / h 的提速要求。 关键词 既有线 200 km /h 纵断面调整 路基换填 水泥土挤密桩
1 概述
根据铁路跨越式发展的总体布置 , 我国铁路即将 进行 第 六 次 大 提速 , 其 中 京广 线 孟 庙 至 长 台 关 段 ( K825+ 000~ K 956+ 000) 旅客列车最高速度将提高 至 200 km /h, 货物列车速度提高至 120 km /h。随着列 车速度的提高 , 路基所承受的动荷载随之提高, 对路基 提出了新的要求, 主要表现在对路基的强度、 刚度、 下 沉变形、 水稳定性及在运营养护等方面的要求进一步 提高。路基改造工程作为既有线提速改造工程的重要 组成部分 , 应根据不同的既有路基状况 , 对路基基床进 行加固, 改善路桥、 路涵过渡段特性 , 做好路基排水和 边坡防护 , 消除路基病害产生的条件, 保证路基有足够 的强度、 刚度和稳定性 , 保证轨道结构达到养护维修标 准和保持轨道的弹性、 稳定和平顺。
B i Chengcheng Sui X iaom in
摘 要 南头车辆段位于深圳市西部填海区, 地质条件复杂。 针对不同地质条件, 将地基场地划分 为不同区域, 选用多种可行的处理方案进行详细的经济与技术比较 , 确定了不同区域的地基处理措施 。 关键词 地基处理 方案 选择 面高程为 - 1 51~ 6 57m, 既有建筑物和管线稀少。南 头车辆段用地面积为 72 万 m , 规划为轨道综合开发 区。场区广泛分布有素填土、 杂填土和软土, 不能满足 上部建筑物对地基的要求, 需对车辆段地基进行处理。
1 工程地质条件
根据微地貌特征, 场地可以划分为 4个区。 有列车运营, 对检测速度及方法的可实施性有新的要 求。目前 , 既有线路基检测的方法存在一定的偏差, 检 测结果不能完全反映路基的真实状态。另外, 新建线 路路基的评估办法对既有路基并不完全适用, 应尽快 制定一套既有线路基检测评估的方法。
收稿日期 : 2006 03 18 作者简介 : 韩 斌 ( 1972 ) , 男 , 1995年毕业 于西南交 通大学铁 道及道 路工程专业 , 工程师。
3 1 纵断面调整
( 1) 设计原理 根据 既有线提速 200 km / h 技术条件 ( 试行 ) !对 线路纵坡的要求, 结合京广线的现状, 全线需进行纵断 面调整。根据基床动应力的分析 , 从荷载的传递规律 上看 , 道床和基床应该作为一个相互联系的整体。道
经过全线轻型动力触探以及参考既有路基地质资 ml 料, 本段地层岩性为第四系全新统人工堆积层 ( Q 4 ) 填 筑土 (粉土 ) , 局部变为粉质黏土、 黏土; 第四系全新统冲 al l 积层 ( Q4 ) 粉土、 粉质黏土 ; 第四系上更新统湖积 ( Q3 ) 粉 质黏土, 局部相变为黏土、 粉土; 第四系中更新统坡洪积 ( Q2
3 3 水泥土挤密桩
( 1) 设计原理 对于既有路基基床承载力明显不足的地段 , 仅靠 纵断面调整是不够的 , 也不可能进行大面积的路基换 填。应按照复合地基加固原理, 对其进行加固处理, 使 路基基床满足承载力的要求。复合地基承载力 f 的计 算采用式 ( 1) f = (K 1 f1A 1 + K 2f 2A 2 ) /A ( 1) 其中 : f 1 为单桩的容许承载力, 按照 1 2~ 1 5 倍 灰土无侧限抗压强度确定, 本工程取 600 kP a ; f2 为既有基床的承载力; A 1, A 2 分别为桩和桩间 土的承压面积 ( A = A 1 + A 2 ); K 1, K 2 为系数 , 对 于空隙比不大于 1 2 和液 性指 数不大于 1的一般黏性土、 素填土、 杂填土 , K 1 取 1 , K2 一般取 1 。 处理深度 : 依据既有路基基床表层和底层的承载 力情况确定桩长, 单位面积桩数为 n= 4 A1 / d
既有线 200 km / h提速改造工程路基处理措施 : 韩

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床较厚时 , 实际的基床可以减小, 基床范围应为设计标 准道床厚度以下 2 5 m; 也就是说 , 当实际道床厚度大 于设计道床厚度时 , 超出的道床部分可以认为属于基 床范围内。根据京广线道床的情况 , 参考国内既有线 路基加固的经验, 实际道床厚度的增加可以使路基面 承受的动荷载自然减少。部分路段道床较厚时, 底碴 部分落入基床范围或实际道床的下部 , 形成承载力较 高的板结层, 对路基承载力的提高起到一定的积极作 用。本次设计将纵断面调整与路基加固工程相结合 , 在满足建筑限界的情况下, 线路尽量进行抬道, 使道床 与原路基面之间增加一层厚度, 从而增加基床刚度, 减 少基床所受动荷载时的弹性变形 , 对既有路基起到加 强和改善的作用。 ( 2) 适用条件 该措施的优点是可以将路基加固工程和线路纵坡 调整结合在一起进行, 既减少了对既有线运营的反复干 扰, 又使路基基床得到明显改善。但该措施的使用受以 下几个因素的限制 : ( 1)上跨铁路的跨线设施建筑限界 的要求; ( 2)电气化接触网杆以及施工配合的限制条件; ( 3) 道碴太厚时需要考虑道床自身的稳定性, 抬道后道 碴将会侵占既有路肩, 增加路基面的宽度。 ( 3) 设计情况 根据京广线道碴的实际情况以及坡度要求, 充分 考虑上述限制因素 , 本次设计全线进行抬道 : 其中抬道 0 1~ 0 2 m 地段 85 5 km, 抬道 0 2~ 0 3m 地段 24 5 km, 抬道 0 3 m 以上 地段 7 5 km。对于 抬道量大 于 0 2 m 以上地段, 增设干砌片石挡肩, 保证道床的自身 稳定; 对于侵占路肩较多的地段, 加宽路基, 满足建线 达标的要求; 抬道量超过 0 2 m 且既有道床满足设计 要求的地段, 不再进行其他路基处理 ( 如图 1 所示 )。
换填深度为基床表层下 0 6 m, 换填材料采用中粗砂 ; 将路基基床底层做成 4 % 的横向排水坡, 加深两侧排 水沟 ; 在换填层与浆砌片石侧沟间铺设反滤层, 同时在 基床表面铺设土工膜封闭层 ( 如图 2所示 )。
图 2 基床换填示意
( 2) 适用条件 采用该措施, 在保证路基强度的同时, 彻底消除了 病害产生的条件。但在繁忙的京广线进行架空限速施 工, 对既有线运营干扰较大, 实施难度比较大。因此 , 该 措施只适用于既有路基状态及土质比较差的地段采用。
3 0 m 考虑 ( 如图 3 所示 ) 。
图 3 水泥土挤密桩加固示意
5 结束语
广深线、 京秦线、 陇海线郑徐段等几条既有线提速 改造采用了水泥土挤密桩进行加固 , 经过将近 1 年的 运营后检测, 路基承载力基本达到设计要求 , 基床稳定 坚固 , 达到了预期的处理效果。根据京广线的路基情 况, 因地制宜地采用以上 3种处理措施 , 可以有效改善 路基基床的受力情况, 提高路基基床的承载力, 降低路 基病害发生的几率。目前, 京广线路基加固工程正按 照设计方案进行, 预计改造完成后 , 京广线路基可以满 足 200 km /h 提速的要求。 参
3 2 路基换填
( 1) 设计情况 京广线 K912 + 500~ K912+ 800 路堑地段, 地层 岩性为第四系全新统人工填筑土 ( Q 4 ) 和第四系上更 新统湖积 ( Q 3 )粉质黏土, 层厚大于 3 m, 地下水埋深 2 ~ 5 m。由于土质不好和排水不畅 , 发生了轻微的翻浆 冒泥。本次设计采用架空线路、 基床换填的解决方案 ,
4 有关问题的探讨
目前 , 关于既有线路基的检测评估 , 国内外尚缺乏 成熟的检测技术。由于既有线路基存在上覆结构 , 又



2005 铁路路基设计规范 [ S ] 2003 铁路路基工程施工质量验收标准 [ S] 2005 铁路桥涵地基和基础设计规范 [ S]
p l+ d l
)粉质黏土, 夹有砂卵石透镜体。填料大部分为
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C 组的粉质黏土, 干密度在 1 25~ 1 85 t /m 范围内, 路 基基床表层承载力为 0 11~ 0 15M Pa , 基床底层承载力 为 0 12~ 0 16MP a 。根据 既有线提速 200 km / h 技术 条件 (试行 ) !的要求, 既有路基基床表层应满足 A 组填 料或至少有 0 2 m 厚的级配碎石或级配砂砾石 , 基床表 层的基本承载力应达到 0 18MP a , 基床底层的基本承载 力应达到 0 15MPa 。由此可见, 既有路基基床大部分不 能满足上述要求, 需要进行加固处理。
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深圳地铁 1 号线续建工程南头车辆段, 位于南山区 前海湾东侧, 平南铁路西侧, 珠江入海口伶仃洋东岸。 原始地貌为海域或滩涂, 现改造为鱼塘, 另有多条河涌 横穿场地。本工程场地为海积平原, 地形略具起伏, 地
收稿日期 : 2006 02 10 第一作者简介 : 毕成 城 ( 1972 ) , 1996年 毕业于 西南交 通大 学水 文地 质与工程地质专业 , 工程师。
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图 1 纵断面调整示意 ( 单位 : m )
( 2) 设计情况 在全线路基承载力不足地段 , 采用水泥土挤密桩 进行加固 , 材料配合比 ( 水泥 ∀ 石灰 ∀ 土 ) 为 1∀3∀6 , 挤密 桩桩桶直径为 0 24 m, 成桩后桩径大于 0 26m。桩位 沿线路纵向按轨枕间距布置 , 横向按单线布置, 自线路 中心左右 1 8 m 范围 内均匀分布。用机具在基床 成 孔, 分层装填水泥土, 并用橄榄锤分层击实, 从而使桩 体与桩间土挤压密实, 形成复合地基, 达到提高基床承 载力的目的。基床表层承载力不足段 , 桩长按 1 m 设 计 ; 基床表层、 底层承载力均不满足要求地段 , 桩长按
3 路基处理措施
京广线孟庙至长台关段为既有电气化铁路 , 货物 列车 53对 , 旅客列车 48 对, 行包 3 对, 运输十分繁忙 , 提速改造工程路基加固措施既要满足既有线提速的要 求, 同时应尽量减少对正线运营的干扰。
2 既有路基概况
京广线经过多年的运营 , 路基的沉降已基本稳定, 其路基基床已存在一定的结构强度。但在全线大部分 路基中均未设置专门的基床表层和底层, 并且基床表层 和底层的填料基本一致。京广线修建时, 路基基本上为 直接挖方或就近移挖作填形成, 未进行过专门的路桥、 路涵、 填挖过渡段处理 , 全线路基大部分为填方地段。
[1 ] [2 ] [3 ] TB10001 TB10414 TB10002 5
路桥、 路涵过渡段采用水泥土挤密桩进行加固, 按 照桥涵两侧各 20m 进行处理, 桩数采用 6 根, 桩长自路 基面向下深度由 2 5m 渐变至 1 5m, 使刚度均匀过渡。 ( 3) 适用条件 该措施可以利用维修天窗实施, 对行车干扰小, 实 施难度较小, 同时相对于其他处理措施投资较少 , 能有 效的提高路基的承载力。适用于纵断面调整之后 , 路 基基床承载力仍然不足地段和路桥、 路涵过渡段。
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