铁路客运专线路基设计施工关键技术ppt课件.pptx

客运专线铁路路基设计施工关键技术,目 录,一、高速铁路路基发展现状二、高速铁路路基技术特点三、客运专线铁路路基地基条件及处理技术四、路堤填料改良及填筑工艺和质量检验方法五、基床表层施工技术及质量检验方法六、客运专线路桥涵过渡段技术七、客运专线铁路路基施工检测技术八、客运专线铁路路基施工监测技术,一、高速铁路路基发展现状1.高速铁路路基的要求2.国外高速铁路路基3.国内客运专线的发展,1）基床的强度高、刚度大；2）地基沉降很小或没有沉降；3）路基刚度纵向平顺变化；4）良好的耐久性。,1.高速铁路路基要求,高速铁路路基要求,由于我国以往的铁路工程对路基的重视程度不够，使得近年来铁路路基出现的质量问题越来越明显，发生了许多安全事故，造成了严重的经济损失。,随着秦沈客运专线的建设，人们对路基的研究和重视程度也在逐步提高，现在，路基在铁路工程中已明确被作为“土工结构物”来看待，路基工程的地位已得到明显提高。,1）、强度、高刚度大,普通铁路路基是以强度控制设计，而对于高速铁路，变形控制是路基工程设计的主要控制因素。因为在强度破坏前，可能已出现了不容许的过大变形。,2）、路基沉降变形主要包括三个方面：,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；路基本体填土及地基的压缩下沉。,各个规范工后沉降要求,路基刚度的均匀性,列车速度越高，要求路基的刚度越大，弹性变形越小。但刚度过大也会使列车振动加大，也不能平稳运行。路基刚度的不平顺则会给轨道造成动态不平顺，所以，要求路基在线路纵向做到刚度均匀、变化缓慢，不允许刚度突变（路桥过渡段）。,沉降引起轨道几何平顺性,高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求，而路基是铁路线路工程的一个重要组成部分，是承受轨道结构重量和列车荷载的基础，它也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节，路基几何尺寸的不平顺，自然会引起轨道的几何不平顺。,静态平顺与动态平顺,因此，高速铁路路基除应具备普通铁路路基的基本性能之外，还需要满足高速铁路轨道对基础提出的性能要求。不仅要求静态平顺，而且还要求动态条件下平顺。,在列车运行及自然条件下的稳定性,列车运营时路基不仅承受轨道结构和附属构筑物的静荷载，还要承受列车荷载的长期反复作用。同时，由于路基直接暴露在自然条件下，需要抵抗气温变化、雨雪作用、地震破坏等不良因素的影响。,在列车运行及自然条件下的稳定性,路基工程必须在这些条件的长期作用下，其强度不会降低、弹性不会改变、变形不会加大。真正做到长寿命，少维修。只有这样，才能高速行车，减少维修费用，并增加运行的安全性。,2、国外高速铁路路基构造要求,强化路基基床 严格控制路基填筑标准 沉降控制 加强路基的防排水措施，加强边坡和灾害的防护,国外高速铁路路基构造要求,重要启示：在基床表面设置防水设施是十分必要的。国外高速铁路发展已经做过了漫长的道路，走过了很多弯路，积累了一些成熟的经验值得借鉴。强化基床表层防水是各国高速铁路的共同特点，只是采用的方式不一样。有的是路基面硬化层，兼有防水效果，如日本；有的是直接设置隔水层，如德国和法国。,3.我国客运专线的发展,我国在 “八五”、“九五”时期，就对高速铁路展开了大规模研究。现行客运专线铁路路基的技术标准及主要参数，是在上述研究成果的基础上，吸收了国外高速铁路路基施工和建设的经验；在设计过程中借鉴、消化、吸收了国外铁路设计新方法和新标准；结合秦沈线的实际情况，并经有关部门多次组织国内专家的论证而最终确定的。,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。,高速铁路路基技术特点,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。,高速铁路路基技术特点,客运专线路基规范演变,补充了检测标准增设了强化层提高了填料规格完善了过渡段形式提高了工后沉降要求,客运专线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。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要求。不满足时，必须进行工后沉降量计算。工后沉降：基础设施铺轨完成时的沉降量与最终形成的沉降量之差。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。,地基处理的目的是为了提高地基承载力，减少地基沉降，有时也为了减少地基的渗透性。当天然地基不能满足构筑物稳定或变形控制要求时，就要对天然地基进行处理形成人工地基。由各种地基处理方法获得的人工地基可以分为两类：一类是对天然地基土体全部进行土质改良，如排水固结法、强夯法、原位压实法、换填法等。另一类是形成复合地基，它可以由复合土与天然地基土体形成，如水泥土复合地基；也可以由插入的材料与天然地基土体形成，如低强度桩复合地基法、树根桩复合地基；也可以由插入的材料与得到的改良的天然土体形成，如振冲挤密碎石桩复合地基，还可设置水平向增强体形成复合地基。近年来，国内外学者在进一步研究竖向增强体和水平向增强体的特点的基础上，为充分发挥桩间土的承载能力，提出了桩网复合结构或桩网复合地基结构，建立相应的理论并应用于工程实践，取得了较好的效果。,地基处理,地基处理复合地基,复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。根据地基中增强体的方向又可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。竖向增强体复合地基通常通常称为桩体复合地基，可分为三类：散体材料复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。散体材料复合地基如碎石桩复合地基、砂桩复合地基等。柔性桩复合地基如深层搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基等。刚性桩复合地基如CFG复合地基、管桩复合地基、钢筋混凝土复合地基等。复合地基有以下两个基本特点：加固区是由基体和增强体两部分组成的，是非均质的、各向异性的；在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。,地基处理排水固结法,根据排水固结原理发展起来的一类处理方法可有效地解决软土地层的沉降和稳定问题。它是指利用排水固结原理，在软土地基内设置（有时不设置）竖向排水体，铺设水平排水垫层，并对地基施加固结压力或减小孔隙水压力对地基进行加固的一类方法。排水固结法由加压系统和排水系统两个主要部分组成。加压系统是为地基提供必要的固结压力而设置的，它使地基土层因产生附加压力而发生排水固结。设置排水系统是为了改善地基原有的天然排水系统的边界条件，增加孔隙水排出路径，缩短排水距离，从而加速地基土的排水固结进程。加压系统与排水系统是相互配合、相互影响的。除了少数天然排水系统能满足要求的情况，排水固结加固地基一般均应设置这两个系统。根据加压和排水两个系统的不同，派生多种排水固结方法。,真空联合堆载预压是从简单堆载预压传统地基处理方法发展起来的。具有加速固结、缩短工期、不控制填土速率、不需要预压土方等优点。已广泛应用于高速公路建设，昆山试验效果较好。,真空管路,真空计,真空联合堆载预压,桩网复合结构是在地基处理过程中，下部土体得到竖向增强体“桩”的加强形成复合地基加固区，在桩顶得到水平向增强体“网”的加强形成复合地基加固区，使网桩土三者协同作用，整体共同承担上部荷载。具有沉降变形小而且完成快、工后沉降较易控制、稳定性高、施工方便等优点,桩网结构,地基处理主要工程措施,1、路堤两侧设1.0m高、1.02.0m宽的护道，护道以下边坡为1：1.75，护道及护道边坡采用干砌片石护坡防护。 2、对浅层软土或松软土，一般采用片石挤淤加固，当地表有薄层硬壳时，可挖除硬壳进行片石挤淤。 对具有弃土条件和渗水土有来源的地段，可挖除换填渗水土；当片石料缺乏时，可采用深层搅拌桩复合地基加固，最小桩长不小于4m或嵌入硬底不小于1.0m。,3、对于软土或松软土埋藏较深、厚度较大的地基，一般采用水泥搅拌桩、旋喷桩、混凝土预制管桩、CFG桩网等进行处理，桩顶铺设碎石垫层并铺设一层强度不小于40kN/m土工格栅或土工格室。加固深度原则上穿透软土层。,4、过渡段地基根据地质条件和沉降计算情况，地基处理措施适当加强，一般采用水泥搅拌桩、CFG桩或旋喷桩加固，适当提高置换率或桩长。,地基处理主要工程措施,5、每个工点设置观测断面，埋设观测仪标，对地基水平位移和垂直位移进行监测，根据监测结果，进行动态设计，指导施工。,地基处理主要工程措施,砂桩,塑料排水板,真空预压法,搅拌桩,4、施工设备、质量检验方法,1、水泥搅拌桩（浆喷桩、粉喷桩）可采用PH-5B、PH-5D、GPP-5B型搅拌桩机械施工。 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。钻芯取样方法成桩28天后在桩径方向1/4处，全桩长范围钻芯取样进行无侧限抗压强度，抽检比例2。荷载试验方法沿线路纵向每100米检查1处，每工点不少于3组,搅拌桩施工工艺及质量检验方法研究,全景,GPP-5B型,PH-5D型,PH-5B型,搅拌桩施工工艺及质量检验方法研究,储浆桶,输灰罐,PJ-4型记录仪,室内试验,养护箱,无侧限试验,剪切试验,固结试验,钻探取芯,上图为芯样左图为钻探取芯,搅拌桩施工工艺及质量检验方法,静力触探,静力触探,自动记录仪,油压系统,搅拌桩施工工艺及质量检验方法研究,轻便动力触探,轻便动力触探试验,轻便动力触探记录,足尺开挖可直观反映桩体成桩质量，但对路基土体及相邻桩的破坏影响太大，同时检验深度一般局限于地表以下4m。不可单独应用于搅拌桩的检验。,足尺开挖检测,搅拌桩施工工艺及质量检验方法,低应变检测主要应用于刚性桩质量检验，从本工点检验结果分析存在较大的偏差，且约有一半的桩检测不到桩底反射。不宜用于搅拌桩质量检验。,低应变检测,搅拌桩施工工艺及质量检验方法,载荷试验,载荷试验1,载荷试验2,搅拌桩施工工艺及质量检验方法,施工经验表明：搅拌桩在18m范围内强度值均可满足要求，但在10m左右以下个别点的无侧限抗压强度异常，搅拌桩l0m以内的施工质量可控性较高，施工质量可以保证。鉴于我国目前的机具设备条件，加固深可到20m，其上l0m的范围质量完全可以保证，l0m以下范围一定要加强管理，必须保证桩长、喷灰量或浆量、复喷或复搅次数。,搅拌桩施工工艺及质量检验方法,4、施工设备、质量检验方法,塑料排水板的施工可采用静压式或振动式塑料排水板打设机械。塑料排水板深度检测主要是通过查看塑料排水板上的长度刻度线来控制。,机械选型,振动式插塑板机,静压式插塑板机,塑料排水板施工工艺及质量检验方法,施工注意事项： (1)在塑料排水板施工机械中，静压式插板机在工效、经济成本和环境影响等方面优于振动式插板机，但振动式插板机对地层的穿透能力大于静压式。因此，在两者都能够穿透的地层打设塑料排水板时，优先选用静压式；在静压式打设困难的地层，采用振动式塑料排水板机械打设。 (2)建议优先选用带刻度的非再生料制作的塑料排水板。在深度检测上最好配备有性能可靠的自动记录仪。,塑料排水板施工工艺及质量检验方法,4、施工设备、质量检验方法,3、真空预压法的主要由密封系统和抽真空系统组成。其中，密封系统采用二布二膜，抽真空系统由射流真空泵、真空主管和支滤管构成。膜下真空度通过埋设真空度测头进行观测。,施工工艺,真空管路,真空计,密封膜,密封沟,真空预压法施工工艺及质量检验方法研究,施工工艺,沉降缝,射流泵,裂 缝,真空预压法施工工艺及质量检验方法,4、施工设备、质量检验方法,4、砂桩通常采用振动重复拔压式和双管（芯管密实）冲击式两种施工机械。,砂桩质量检测方法 检验项目：连续性、密实度、复合地基承载力。 检验方法：采用静力触探对整桩进行检测，同时对原状土、桩周土进行对比；采用重型动力触探对桩体8l0m以上部位进行检测。 检验频次：桩体静力触探、重型动力触探检验数量为2；复合地基的承载力检验：沿线路纵向每100m抽样检验3处，每工点不少于3处。 检验时间(饱和黏土中)，宜在成桩桩体2周后进行。,机械选型,冲击锤,振动式砂桩机,冲击式砂桩机,砂桩施工工艺及质量检验方法,施工工艺流程,砂桩灌砂,成桩桩头,砂桩施工工艺及质量检验方法,检验方法,静力触探,单桩载荷试验,标准贯入,复合地基载荷试验,砂桩施工工艺及质量检验方法,沉降观测与沉降预测,沉降观测沉降预测,沉降预测,沉降预测,工后沉降预测采用双曲线法。沉降与时间的关系可表示为：变换为直线形式：根据式（5）变换测试数据，得到一组直线。则1/b即为最终沉降量。见图4-12。根据最终沉降量和图4-11中的竣工沉降量，就可求出预测工后沉降值。,沉降预测,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,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。,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,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Cu10，Ip12且WL40%的粘性土。石灰宜改良粘粒（d0.002mm）含量大于10%及Ip12的粘性土。,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。 重型击实试验 无侧限抗压强度试验 改良土的渗透性 改良土的水稳性 干湿循环试验 冻融循环试验 改良土的动力特性 饱水静三轴试验,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,改良土浸水饱和28d固结不排水剪静强度,安全系数1.52.0,干湿循环静强度损失系数,动静比（临界动应力比静强度）,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,改良土路基填筑施工工艺：包括改良填料的粉碎、拌和、压实工艺及质量检验方法等。填料的粉碎和拌和 填料改良的粉碎和拌和是保证改良土路堤质量的关键因素之一，石灰与黏性土拌和的均匀性，直接影响改良土的实际改良效果。目前对改良填料粉碎与拌和常用的方法归纳为两种：厂拌法和路拌法。,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,厂拌法 集中在某一场地（通常在取料厂），用固定式拌合机拌和水泥土混合料，用自卸卡车将拌成的混合料运送到铺筑工地，然后进行摊铺和压实。路拌法 采用这种方法时，先将要改良的土（沿线路挖的就地土或从附近取土坑中挖的经选择的土）摊铺在下承层上，整形后在上摊铺掺入料，然后用拌和机进行拌和，并进行整平和压实。,路拌施工,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,填筑压实 国内碾压设备主要以自行式振动压路机及三轮压路机为主导。 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23遍，保证深层土体密实；继续静压23遍，压实弱振时破坏的表层，并使之平整、光洁。 水泥土不适合强振碾压、采用弱振或静压。,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,石灰改良土路基施工中需注意的有关问题路基养护：下层施工完成经质量检验合格后，可立即铺筑上层。对于不能立即铺筑上层或暴露于表层的改良土填层经12天后，应保持潮湿状态下养生，养生期间应封闭交通(洒水车除外)。雨季及低温施工：雨季应集中力量分段施工，边拌和、边摊铺、边压实，填层应在下雨前碾压完毕，因下雨造成填筑层湿软地段，宜采取换土处理，雨期及雨后影封闭交通。,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,问题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。水泥土压实与检测的时效性 ？ 水泥土碾压68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。 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,改良土路堤压实质量检验 改良土路基压实系数检测分别采用灌砂法、核子湿度密度仪法，强度指标采用了地基系数K30、动态变形模量EVd两种方法。压实系数K检测方法： 环刀法 用于不含砾石颗粒的细粒土和无机结合料改良土。灌水法 用于粒径不大于60mm的粗粒料。 灌砂法和气囊法（波义尔定律） 用于粒径不大于20mm的粗粒料。核子湿度密度仪 用于细粒土和砂类土。,路堤填料改良及填筑施工工艺和质量检验方法,级配碎石施工技术及质量检验方法,级配碎石材料的准备 级配材料可外购碎石和石屑。或采用天然的砂卵石或砂砾破碎配制。 分2040mm,1020mm，10mm以下三种集料。,级配碎石施工技术及质量检验方法,室内击实试验表明：级配碎石的击实效果对含水量不太敏感，但存在一个相对合适的含水量范围。即68%，此时易于击实，相应的干密度最大。含水量3.55%时，干密度降低，当含水量小于3%时，不宜击实，相对干密度较小。但对级配砂砾石和级配碎石必须严格控制其细集料的液限和塑性指数，亦即严格控制0.5mm以下细粒土的含量，细粒土含量过高，将使塑性指数增大，降低集料的强度和刚度，同时其水稳性也差。,级配碎石施工技术及质量检验方法,基床表层填筑，分两层施工，下层为0.35m，上层为0.25m。每层施工工艺流程分四区段八流程。验收基床底层区段 拌和运输区段 摊铺碾压区段 检测试验区段,级配碎石施工技术及质量检验方法,表层级配碎石填筑施工,验收基床底层区段 测量中线水平，检查几何尺寸，核对压实标准，使其达到基床底层验收标准。对不符合标准的基床底层进行修整，使其达到基床底层标准要求。拌和运输区段基床表层搅拌采用厂拌，原材料必须进行材质及级配试验，材质及级配均要符合设计及规范要求。 正式拌和前，必须先调试所用厂拌设备，使混和料的颗粒组成及含水量符合规定要求。,级配碎石施工技术及质量检验方法,拌和好的混和料要尽快运到铺筑现场，并进行碾压。用平地机摊铺混和料的，根据运输车的运输能力，计算每车混和料摊铺面积，等距离堆放成堆；用摊铺机摊铺的，则与摊铺机能力相互协调，减少停机待料情况。摊铺碾压区段基床表层摊铺第一层采用平地机进行摊铺。用平地机将混和料按松铺厚度摊铺均匀，对不均匀处及坑洼处人工进行调整。基床表层摊铺第二层，采用摊铺机进行摊铺。摊铺方法由试验段确定。,级配碎石施工技术及质量检验方法,碾压采用振动压路机，先静压后振动碾压，碾压要遵循先轻后重、先慢后快的原则。直线段由两侧路肩向路中心碾压，即先边后中；曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时沿纵向重叠0.4m，横缝衔接处应搭接，搭接长度不少于2m。检测试验区段基床表层检测：按照基床表层压实质量标准及检测方法和频度进行检测。基床压实若达不到要求，要分析原因，重新补压，直到满足要求。基床表面修整养护：局部表面不平整要洒水补平并补压，使其外形质量达到设计要求。已经施工的基床表面禁止任何车辆通行。,级配碎石施工技术及质量检验方法,每作业面摊铺碾压机具组合采用平地机摊铺：1台大功率推土机、1台平地机、1台重型自行式震动压路机、2台冲击夯、5台以上自卸汽车；采用摊铺机摊铺：1台摊铺机、1台重型自行式震动压路机、2台冲击夯、5台以上自卸汽车。,级配碎石施工技术及质量检验方法,施工参数一个摊铺区段长度以120150m为宜。摊铺前对下承层进行地基系数K30复测，对不合格地段进行处理，确保下承层无质量隐患。下层虚铺厚度40cm，碾压后为35cm，下层铺筑两侧各超宽30cm，碾压成型后切掉；上层铺筑前先砌护肩，有利于控制路基面高程，靠护肩30cm范围，用冲击夯夯实。,级配碎石施工技术及质量检验方法,合理的碾压遍数基床表层下层：先静压2遍，再弱振1遍，强振3遍，弱振1遍，最后再静压2遍收光平整表面。基床表层上层：先静压2遍，再弱振1遍，强振2遍，弱振1遍，最后再静压2遍收光平整表面施工控制级配碎石铺筑碾压的含水量应在3.5%以上。小于3.5%时，一则碾压困难，二则地基系数K30和颗粒间孔隙率n达不到要求。考虑水分损失，生产时含水量可适当提高12%。含水量为3.55%时，碾压后马上达到很高强度，达到地基系数检测要求所需放置时间短，在2天以内。含水量为78%时，碾压后不能很快达到很高强度，达到地基系数K30检测要求所需放置时间在3天左右。,级配碎石施工技术及质量检验方法,级配碎石的配合比宜选为2040mm碎石：1020mm碎石：小于10mm砂砾=25:25:50或30:20:50。不宜20:30:50施工注意事项拌和好的级配碎石搁置时间过久宜出现离析现象，会导致在摊铺过程中出现粒料不均匀，产生集料窝。并且由于离析后松散的级配碎石具有较好的透水性能，天气变化不易控制其含水量，过大的含水量会浸软基床底层填料，从而对碾压后的测试结果产生很大影响，因此级配碎石宜随拌随用。,级配碎石施工技术及质量检验方法,路堤本体及基床底层施工完后不要急于刷坡，为保证基床表层边缘压实度以及压路机作业安全，应适当加宽铺筑断面，加宽值以4050cm为宜。级配碎石的摊铺碾压应遵循“先两侧后中央，先静压后振压再静压的施工顺序，作业面上不调头不转弯”的原则进行全断面碾压。碾压时，压路机轮迹应重叠1/3，并保证路基边缘及加宽部位压实质量，对于压路基不易到达的部位，应采用冲击夯等其他压实设备进行处理。,级配碎石施工技术及质量检验方法,施工质量控制措施级配碎石材质控制碎石级配均匀性和含水量控制 级配碎石级配均匀与否、含水量的高与低等直接影响到级配碎石施工质量，是级配碎石施工中的两个重要指标。而影响级配碎石级配均匀性和含水量的因素很多，但主要还是体现在拌和工艺和 摊铺、碾压工艺上，因此控制级配碎石的均匀性和含水量主要从这两个工艺方面进行。,级配碎石施工技术及质量检验方法,路肩处级配碎石施工主要从以下几个方面来控制 施工放样时，两侧均超填2030cm以上； 平地机推平时，路基两侧各留0.5m左右的区域，用人工整平，再碾压。 边坡修整待基床表层级配碎石施工完毕后进行，若因条件不够，采用先刷坡、后施工级配碎石，则要考虑在路肩两边布设挡碴网。,级配碎石施工技术及质量检验方法,级配碎石压实质量检验 主要为孔隙率n、地基系数K30两项，同时引入动态变形模量Evd为辅助质量控制指标。孔隙率n主要采用核子密度仪、灌水法检测，地基系数K30采用平板荷载法检测，Evd采用小型平板动态变形模量仪法检测。,级配碎石施工技术及质量检验方法,客运专线路桥涵过渡段,级配碎石过渡段填筑 1 检查基底是否满足设计要求，结构物强度是否达到设计强度，防水层、沉降缝施工是否完毕，全部满足设计要求和有关规定后方可填筑。 2 拌和必须均匀，计量准确、随拌随用，不得存储堆放，随时检查级配、含水率等指标，拌和完毕的合格级配料应用自卸汽车及时运往工地，均匀地卸在摊铺面上，用小型推土机等机具并用人工配合摊铺均匀。 3 过渡段级配碎石应同桥涵两边填土及锥体、边坡填土同步、对称进行填筑碾压。4 与路基纵向连接处按设计做好 1 : 2 的坡度。,客运专线路桥涵过渡段,过渡段施工技术参数虚铺厚度参考参数： 压路机：小于30cm；冲击夯实机具：小于25cm；平板振动器：不大于13cm。重型压路机碾压方式：静压+弱振+强振+静压小型夯实机具： 靠近桥台2m范围内，重型压路机无法靠近，掺入5%水泥。14t压路机碾压1214遍，18t压路机碾压1012遍。,客运专线路桥涵过渡段,客运专线铁路路基施工检测,必要性： 一方面可以评价路基施工过程中或竣工后路基的质量，检验路基是否达到了设计要求，验证路基是否具有足够的强度能够承受列车动荷载的作用，同时又具备保证列车安全、舒适运行的合理刚度； 另一方面，可以了解施工过程的质量情况，控制施工进度，促进施工单位改进施工工艺，加强施工质量管理，保质保量地完成施工任务。,静态检测,压实系数K 环刀法用于不含砾石颗粒的细粒土和无机结合料改良土。灌水法用于粒径不大于60mm的粗粒料。 灌砂法和气囊法（波义尔定律）用于粒径不大于20mm的粗粒料。核子湿度密度仪用于细粒土和砂类土。,客运专线铁路路基施工检测,CBR值 在既有道路的使用中发现，在交通荷载作用下，公路垫层石碴有可能被压入下覆的填土层中，从而使路基面损坏，因此，AASHTO首先提出了加州承载比试验（CBR）。它是将规定尺寸（直径5cm）的探头贯入土中，在一定的贯入深度时，以其对应的荷载程度和CBR基准比较，来确定地基承载能力的相对值。对铁路而言，由于现场CBR试验的探头尺寸与道碴的尺寸相近且探头贯入土中的过程与道碴在列车荷载作用下挤陷入基床表层的现象相似，因此，将CBR试验作为铁路路基施工质量的检测手段是比较合理的，所以，日本等国曾使用CBR值检测铁路路基质量。,客运专线铁路路基施工检测,荷载板试验基床系数K30 基床系数K30是日本和我国在铁路路基检测中常用的方法，是采用单循环荷载试验。用单位面积压力除以承压板相应的下沉量表示的（MPa/m），计算时选用的沉降量为0.125cm。以级配碎石或级配砂砾石的基床表层为前提的路堤结构，列车荷载产生的道床压力，通过基床表层结构大致均匀地分布在路堤上部，作用范围比以往采用土质基床表层要大，从压力的传递程度及路堤堤身承受压力的情况看，采用直径为30cm的承压板试验确定路基填土的承载力密实度与列车荷载实际传递状况相接近，比以往的规定要合理。,客运专线铁路路基施工检测,变形模量E 变形模量是西欧、北美等国已广泛使用的铁路路基压实检测方法。在荷载板试验应用过程中，常用的加载方式有单循环静载和二次循环静载。单循环静载是按每级40kPa加载，当每级加载完成后，每间隔一分钟读取百分表一次，直至两次读数符合沉降稳定要求，才能转到下一级荷载，直至试验最大荷载为止。二次循环静载也是按每级40kPa加载，分级加载到最后一级荷载的沉降稳定后，开始卸载，卸载梯度按最大荷载的0.5或0.25倍逐级进行，全部荷载卸除后记录其残余变形，之后又开始另一加载循环。采用d=30cm的荷载板试验计算变形模量时，荷载一直加到沉降值达5mm或承压板正应力达到0.5MPa为止。,客运专线铁路路基施工检测,变形系数 Ev2为了更有效地分析土的变形性质和承载能力，西德标准采用了二次循环静载法，其结果采用变形系数Ev2表示,客运专线铁路路基施工检测,K30测试精度影响因素 被测土体表面状态是影响K30测试精度的主要因素之一。为此，对于水分挥发快的均粒砂，表面结硬壳，软化，或其它原因表层扰动的土。必须下挖后试验，下挖深度限定在荷载板直径D的范围内。对被测面的要求及为了保证荷载板与测试面的良好密贴接触可采用的处理方法。,客运专线铁路路基施工检测,被测土体含水率对测试结果也起主要影响作用。根据室内模拟试验，说明K30值与含水率之间存在着类似于压实度与含水率之间的关系。K30最大值时的含水率要低于压实度的最佳含水率，而且随着含水率的增加K30值将急剧下降。因此，平板荷载试验宜在填料层压实后24h内进行试验，主要是为了防止填层碾压完成后，表层含水率的变化，而影响测试结果。此次对K30平板载荷试验的有效深度未明确规定，但根据国内外资料表明，试验载荷所涉及深度约为荷载板直径的1.52倍，因此，在实际试验过程中应加以注意。,客运专线铁路路基施工检测,无论是基床系数K30、变形模量E和变形系数Ev2都是通过施加静荷载测得的，尚不能完全反映列车在动荷载作用下对路基的真实作用情况。随着高速铁路的出现，在高速列车动荷载作用下,路基表现为动态行为（产生动态变形）。为保证列车的安全与正常运行，必须对路基的动变形加以控制，同时要全面反映路基的质量和状态。德国铁路咨询公司地基研究所首先提出了反映路基动态特性的指标动态变形模量，并于1997年用于高速铁路路基的压实检测。日本也正在进行其研究，并准备将其纳入铁路规范。,客运专线铁路路基施工检测,动态检测原理在被检测的路基面上放置一块一定直径的承压板，通过一落锤在一定高度处自由下落，落到一缓冲装置后，再经承压板在填土面施加一冲击动荷载，使填土面产生沉陷。通过测试冲击动荷载的大小、板及板周围一定范围内填土面的动变形，利用专用的信号采集及数据处理软件，来求算路基土层的动模量。承载板的沉陷值越大，被测点的承载能力越小，动模量也越小，反之，越大。因此，动模量能反映该处的承载力。,客运专线铁路路基施工检测,客运专线铁路路基施工检测,1.脱钩装置；2.落锤； 3.导向杆4.阻尼装置；5.荷载板；.6.沉陷测定仪,客运专线铁路路基施工检测,动态平板载荷试验是采用动态平板载荷试验仪（来监控检测土体承载力指标 动态变形模量Evd的试验方法。测得的土体变形是由规定的动态冲击荷载（ ）产生的。试验时，落锤从设定的高度自由下落在阻尼装置上而产生符合测试条件的冲击荷载，由此引起的土体的变形S(即荷载板的沉陷值)通过沉陷测定仪采集记录下来，再通过平板压力公式计算得出Evd值(MPa)。,客运专线铁路路基施工检测,式中：Evd 动态变形模量(MPa)，计算至0.1MPa； 荷载板半径(mm)； 荷载板下的动应力(MPa)；S 荷载板的沉陷值(mm)；1.5 荷载板形状影响系数。实际使用时简化成： Evd=22.5/S,客运专线铁路路基施工检测,Evd试验前的准备平整测试面放置荷载板加载装置在荷载板上就位用测量电缆将沉陷测定仪与荷载板连接松开搬运锁,打开沉陷测定仪电源使导向杆保持垂直进行三次预冲击连续三次冲击测试显示三次测试的沉陷值S1、S2、S3显示三次平均沉陷值Sm和动态变形模量值Evd储存并打印测试结果,Evd试验前的准备,客运专线铁路路基施工检测,不同检测方法的工效及适用性核子仪法、灌水法检测孔隙率n 核子仪法检测一个断面(3个点)孔隙率n，从准备工作起计时，一般1人需时间1015min：灌水法现场2人则需时间2h左右，而且含水量测定还需回试验室进行，人为操作误差大，同时需要大量的烘烤设备，因此核子仪法在工效及适用性上远远优于灌水法，加之两种方法之间的相关性好，误差小，核子仪法完全可以替代灌水法。,客运专线铁路路基施工检测,地基系数K30检测 地基系数K30的检测需要足够的反力，也就是需工程机械(主要是汽车)配合，因此，在空间狭小的过渡段、测试元器件附近等部位就难以进行检测，这是其不足之处。 一般分体式地基系数(简易K30)测试仪检测1点需3545 min，23人配合，一体化数控地基系数检测车检测1点需20min左右，需2人配合，时间差异的主要原因是前者需人工记录，计算并判定每级荷载稳定与否，需时长，而后者通过计算机程序控制，需时短。但前者仪器购置费远远低于后者。,客运专线铁路路基施工检测,动态变形模量Evd检测 动态变形模量Evd体积小，只需两个人就可将其运走，检测一个点需2人配合，平均耗时为35min。其优点是适合空间狭小的过渡段、测试元器件附近等部位，并且方便快捷，有利于提高整个施工进度，不足点是设备需从国外进口，国内尚无维修站、合法计量标定的单位，仪器的存储量太小，一次只能存储56个测点，一旦超过，之前的检测数据将被后检测的数据自动替换。另外国内尚无一个明确的关于压实度与Evd检测的相关规定，且易受表面松散层影响，较难反映填层深部的压实情况。,客运专线铁路路基施工检测,客运专线铁路路基施工检测,孔隙率n试验方法 孔隙率 颗粒间孔隙率 视相对密度：单位体积（含颗粒固体、闭口孔隙体积）物质颗粒的干质量。 毛体积相对密度：单位体积（含颗粒固体、闭口、开口孔隙体积、）物质颗粒的干质量。,当粒径小于5mm时，容量瓶法测试。当粒径大于5mm时，广口瓶法测试。 1 取粒径大于5 mm具代表性的试样17 kg,将试样彻底冲洗，直至颗粒表面无尘土和其他污物。 2 再将试样浸没水中浸泡24h后取出，用湿毛巾滚擦颗粒表面水分，即得饱和面干试样，称其质量mb。,1-虹吸筒；2-虹吸管；3-橡皮管；4-管夹； 5-量筒。,客运专线铁路路基施工检测,3 注清水入虹吸筒，至管口有水溢出时为止。待管中水流停止后，关闭管夹。将已称量的饱和面干试样缓缓放入筒中，边放边搅，直至无气泡逸出为止。搅动时勿使水溅出虹吸筒外。4 待虹吸筒中水面平静后，开启管夹，让试样排开的水从虹吸管中流入量筒内。5 测量筒内水的温度，准确至0.5 ,称量筒质量mc及量筒和水的总质量mcw。6 取出虹吸筒内全部试样放于瓷盘中，吸去余水，置于105110 烘干，称其质量md。,客运专线铁路路基施工检测,饱和面干密度,颗粒密度,毛体积密度,客运专线铁路路基施工检测,客运专线铁路路基的修建会遇到稳定和变形问题，由于客运专线对构筑物的变形要求远远高于一般铁路，并且客运专线路堤高度一般不大，稳定问题并不突出。但对路基工后沉降的控制直接关系到养护工作和运行能力。工后沉降大，养护费用高，影响列车行驶速度，严重的将导致安全事故。 因此，客运专线铁路对路基的工后沉降控制提出了极其严格的标准，并且沿线地质情况复杂，工程特性差异大，如何有效的控制路基工后沉降是客运专线设计与施工面临的一个关键技术问题。因此，对客运专线软土路基沉降的准确监测，特别是有效的长期监测对保证列车的快速、平稳运行具有重要的现实意义。,客运专线铁路路基施工监测,主要测试项目包括：沉降（地表、基床底层底面、顶面剖面沉降、地基分层沉降），地基侧向位移及应力（孔隙水压力、地基深层土压力、基底竖向应力、桩土应力比）观测测试。通过测试，分析不同软土地基加固方案中地基沉降随时间、荷载的变化规律。,客运专线铁路路基施工监测,断面1：扶壁式挡墙墙高6.17m，路基基底和挡墙基底采用CFG桩加固，桩径0.4m，间距1.31.4m，正方形布置。挡土墙基底CFG桩顶设0.2m厚的碎石垫层，0.1m厚的C15混凝土垫层，桩顶位于碎石垫层底。路基基底CFG桩顶设0.5m厚的碎石垫层，垫层中铺设两层GC-100土工格室，桩顶位于碎石垫层底。断面2：扶壁式挡墙墙高6.18m，路基基底和挡墙基底采用CFG桩加固，桩径0.4m，间距1.31.4m，正方形布置。挡土墙基底CFG桩顶设0.2m厚的碎石垫层，0.1m厚的C15混凝土垫层，桩顶位于碎石垫层底。路基基底CFG桩顶设0.5m厚的碎石垫层，垫层中铺设一层GC-200土工格室，桩顶位于碎石垫层底。,客运专线铁路路基施工监测,断面3：扶壁式挡墙墙高6.20m，路基基底和挡墙基底采用CFG桩加固，桩径0.4m，间距1.31.4m，正方形布置。挡土墙基底CFG桩顶设0.2m厚的碎石垫层，0.1m厚的C15混凝土垫层，桩顶位于碎石垫层底。路基基底CFG桩顶设0.15m厚的碎石垫层，垫层顶设0.5m厚C30钢筋混凝土板，桩顶位于碎石垫层底。断面4：扶壁式挡墙墙高6.23m，路基基底和挡墙基底采用CFG桩加固，桩径0.4m，间距1.31.4m，正方形布置。挡土墙基底CFG桩顶设0.2m厚的碎石垫层，0.1m厚的C15混凝土垫层，桩顶位于碎石垫层底。路基基底CFG桩顶下设0.15m厚的碎石垫层，垫层顶设0.5m厚C30钢筋混凝土板，桩顶位于钢筋混凝土板底。,客运专线铁路路基施工监测,断面5：扶壁式挡墙墙高6.25m，路基基底和挡墙基底采用PHC AB450 90 10 10 10 b预制管桩加固，间距1.41.5m，正方形布置。挡土墙基底桩顶设0.2m厚的碎石垫层，0.1m厚的C15混凝土垫层，桩顶位于碎石