高速铁路路基技术

?以动强度为控制条件，以静强度为 判别标准的化学改良设计方法。
? ①重型击实试验 ? ②无侧限抗压强度试验 ? ③改良土的渗透性 ? ④改良土的水稳性 ? ⑤干湿循环试验 ? ⑥冻融循环试验 ? ⑦改良土的动力特性 ? ⑧饱水静三轴试验
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改良土的容许动 应力
列车动应力 波动系数
高速铁路路基技术特点
列车运行的高速、舒适、安全运送旅客特征，要求 路基必需具备强度高、刚度大、纵向变化均匀、长久稳 定的特点。
? 高标准的填筑技术和强化的基床结构
?路基必须作为结构物来对待。 ?填筑材料、压实标准、变形控制、检测标准提高。 ?强化基床表层：动态稳定性、水稳性、渗透性。
? 严格控制路基沉降变形
?轨道不平顺（累计沉降和不均匀沉降）影响 速度和舒适度。
?变形包括：列车行驶中路基面产生的弹性变 形；长期行车引起的基床累积下沉（塑性变 形）；路基本体填土及地基的压缩下沉。
?就路基而言，过去多注重于强度问题，并以 强度作为轨下系统设计与施工的主要控制条 件。而现在强度已不成为问题，一般在达到 强度破坏前，可能已经出现了不能容许的过 大有害变形。
?日本东海道新干线
?地基必需具备足够的强度（不发生基底破坏） 和刚度（不产生过大下沉）。
?京沪高速铁路路堤基底以下25 m范围内的地 基条件必须满足表1。不满足时，必须进行工 后沉降量计算。路基工后沉降量一般地段不 应大于10 cm，沉降速率应小于3cm/年，桥台 台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5 cm。
高速铁路路基技术
杨广庆
博士 教授
石家庄铁道学院 二零零四年十二月
敬请各位领导、专家 指正
主要内容
? 1、高速铁路路基技术特点 ? 2、高速铁路路基地基条件及处理技术 ? 3、高速铁路路基改良土技术 ? 4、高速铁路路基基床表层填料选择与控制 ? 5、高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术 ? 6、高速铁路路基施工检测技术
? 轨道基础刚度变化处设置过渡段
?确保高速行车的平稳与安全，在路桥、路涵、 堤堑处设置过渡段。
?设置一定长度的过渡段，控制轨道刚度逐渐 变化，减少由于不均匀沉降引起的轨道不平 顺。
高速铁路路基地基条件及处理技术
?现代铁路修筑经验表明，作为支承路堤的地 基不允许发生基底破坏，也不允许发生不能 满足适合使用要求的过大工后沉降和沉降速 率。以往的铁路设计标准，多只考虑对基底 强度作要求，即不允许发生基底破坏，而对 其变形的要求没有给予重视。
?保证路堤稳定、路堤均匀沉降，在垫层中铺 设双向土工格栅或土工格室。
?复合地基检测
?粉喷桩、旋喷桩、深层搅拌桩：
? 桩身均匀性和强度检测 ——钻芯取样； ? 复合地基承载力 ——静载试验。
?砂桩、碎石桩：
? 挤密桩身均匀性和击数检测 ——动力触探； ? 复合地基承载力 ——静载试验； ? 桩间土挤密效果 ——动力触探。
?化学改良
? 通过对填料加入掺入料，促使土与掺入料之 间发生化学作用，从而使土的结构与性质发 生较大的变化。掺入料为石灰、水泥、粉煤 灰、土壤固化剂及其他有机及无机材料。
– 水泥宜适用于改良不均匀系数 Cu ＞10，Ip≤12且 WL＜40% 的粘性土。
– 石灰宜改良粘粒（ d<0.002mm ）含量大于 10% 及Ip＞12的粘性土。
?复合地基：水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩、砂 桩、碎石桩。
?地基处理方法的选择 与优化技术
?软土层厚度小于3米时，浅层处理。
软弱土：0.5m砂垫层；高有机物含量：换填渗水土。
?一般路基，软土层较厚，排水固结法。
塑料排水板、袋装砂井、砂井并结合填土预压。
?路桥过渡段：复合地基
松软地基、液化地基：砂桩、碎石桩 软土地基：粉喷桩、深层搅拌桩 软土地基厚、施工受地域影响：粉喷桩、旋喷桩。
? 水泥土不适合强振碾压、采用弱振或静压。
? 问题：
? 1、水泥土压实系数达不到要求？
? 水泥改良粉粘土后，土中粘粒含量降低，土粒间粘聚 力减小，同时碾压时侧向不存在约束，导致压实系数 偏低。
? 2、水泥土压实与检测的时效性 ？
? 水泥土碾压 6~8遍基本上达到最佳效果，超过 8遍以后， 由于施工时间长，水分损失过多，压实系数增长幅度 很小，有时会下降。在水泥的初凝时间内完成碾压和 检测。
表层以下z 处的 动应力
改良土浸水饱和 28d 固结不排水剪
静强度
? bcu
?
?? zl K ? g Rcr
干湿循环静强度损失 系数
安全系数 1.5~2.0
动静比（临界动 应力比静强度）
qu ? 0.7? bcu
?改良土的施工技术
? 最佳的碾压方式为：静压2遍，基本稳定土体 和压实表层；弱振2—3遍，保证深层土体密 实；继续 3、施工现象？
? 碾压时表面出现横向裂缝，水分散失快，极易造成起 皮、分层现象
高速铁路基床表层填料选择与控制
? 基床表层设计 ?1 ? 计算方法有动强度控制法和弹性变形控制法两种。
京沪高速铁路路基基床表层的厚度取为 0.7m。为有 利于自然降水的排出，基床表层和基床底层顶面都 应设置 4%的横坡。 ? 2）填料设计 ? 从日、法、德三国和我国铁路以前进行的少量强 化基床的试验研究来看，基床表层使用的材料大致 有以下几类：级配砂砾石、级配碎石，级配矿物颗 粒材料（高炉炉渣）和各种结合料（如石灰、水泥
?软土地基沉降观测技术
? 沉降板、沉降杯、剖面沉降仪（水压式、振弦式和 水平测斜仪）
高速铁路路基基床底层改良土技术
?物理改良
– 目的：对填料的颗粒组成及级配进行改善， 即在一种填料种掺入另一种填料，拌合均匀 后使其级配改善，成为物理力学性质有所提 高的新填料。
– 途径：掺入粗粒料（中粗砂），改善其级配 条件；掺入较细颗粒（粘粒），通过提高其 粘粉比增强其强度指标。
? 工后沉降：路堤建成后铺轨时的路基剩余沉降。
? 沉降速率：短时间内的过大沉降，造成维修困难 而危及行车安全。
?软土（软弱土）地基处理技术
? 铁路系统常用的地基处理方法:
?浅层处理：换填法，抛石挤淤法、砂垫层法、 土工合成材料（土工格栅、土工格室）垫层法。
?排水固结法：袋装砂井、砂井、塑料排水板； 堆载预压、真空预压、井点降水；联合法。