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铁路路基施工培训,铁路路基铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。路基是一种土石结构，处于各种地形地貌、地质、水文和气候环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。,一、路基概念,路基分类路基+路堑+半路堑,一、路基概念,二、本项目路基结构形式,二、路基设计原则路基结构的受力及变形要求主要考虑在列车荷载作用下，路基表层最大动应力和动变形值以及经地基处理后满足高速铁路路基平顺性要求的路基工后沉降值；路基结构形式及尺寸要求主要考虑路基表层、路基底层、路基本体、路肩等部分组成的路基断面形式。以及路基结构厚度、路基宽度、路肩宽度、边坡坡度等尺寸；路基填筑材料类型要求主要考虑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；路基压实标准要求主要考虑对路基不同结构部位的填筑材料采用不同的压实标准，如压实系数K、基床地基系数K30、孔隙率n及动刚度Evd和动模量Ev2等。,三、路基主要控制试验参数1、压实系数K和孔隙率n 压实系数K和孔隙率n属于典型的局部静态参数，二者均是通过对当前层取样进行试验之后而获得，因此，这两个参数只能反映当前层内部的压实程度，这就要求压实系数K和孔隙率n的测试必须逐层进行，方能控制每一层的填筑质量。,三、路基主要控制试验参数,2、地基系数K30 地基系数K30是通过在一定厚度的土层表面逐级施加静压荷载并不断观察和记录表面沉降变形而最终计算得到的。由于地表沉降量与下方一定深度内土层的沉降分布有关，所以，K30试验的结果反映了一定厚度土层的抵抗压力变形能力，这种能力称之为静态刚度，而静态刚度目前已经被直接当做控制填筑质量的标准。,三、路基主要控制试验参数,K30试验曲线,三、路基主要控制试验参数,3、动刚度Evd和动模量Ev2 动刚度Evd和动模量Ev2分别从两个方面反映了路基在高速车辆动荷载作用下的力学性质，其中Evd是采用一次性冲击荷载的试验方式获得的，该参数描述了路基在高速车辆竖向冲击荷载作用下的动态刚度，而Ev2则是通过循环荷载的作用方式获得的，因此，Ev2表现的是路基在重复列车荷载作用下动态模量的变化。,三、路基主要控制试验参数,取加载应力变形曲线的0.3到0.7段的割线计算Ev1和Ev2,变形模量试验曲线,三、路基主要控制试验参数,4、荷载板试验 荷载板试验主要针对复合地基处理后进行的施工质量检查，粉喷桩、搅拌桩、挤密砂（石）桩、旋喷桩、CFG桩等地基处理后进行荷载板试验，检测其复合地基承载力。荷载板试验加载系统：试验采用地锚或堆载施加反力，慢速维持分级加载法。通过方形（或圆形）荷载板对复合地基施加竖向压力。荷载分级：加载分812级进行，每级加载量为预估计加载总量的1/（812）。变形观测：每级加载后，间隔5、10、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后隔30min测读一次。沉降稳定标准：每一小时的沉降不超过0.1mm时认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。,CFG桩承载板安装示意图,三、路基主要控制试验参数,5、触探试验静力触探是工程地质勘察中的一项原位测试方法，是将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中量测其贯入阻力（锥头阻力侧壁摩阻力）的过程，可用于地基加固效果的检测。动力触探试验主要针对挤密碎石桩和挤密砂桩进行的桩身施工质量检查，一般应取2%的桩进行动力触探试验。,三、路基主要控制试验参数,麦金托什现场试验,麦金托什探测器的开发基于Hvorslev（1948年）关于探测和采样驱动杆以及欧洲小组委员会（1968年）推荐的静态和动态探测方法的原则。探头由套在螺杆下端的套管组成。棒材是直径为16mm的HY钢，每种长度为120cm。这些杆通过25毫米外径联轴器相互连接。这些联轴器为杆提供了侧向支撑，以防止在驾驶过程中出现弯曲。使用重量为5kg的小锤子进行驱动，并沿着导杆垂直落在30cm的固定高度。记录指针穿透30厘米距离所需的打击总次数，并将其用作粘性土壤稠度和粒状土壤堆积的度量。Mackintosh探针与安全压力的关系如下：P=（2860+550（R-40）1/2）0.04788kN/m2（R 40）P=R40（查表得出承载力值）其中，P=安全压力（kN/m2）R=麦金托什探针打击时的穿透阻力/0.3m,三、路基主要控制试验参数,高速铁路路基结构及压实标准,四、路基结构及压实标准,路基基床由表层和底层组成；对于有砟轨道线路，其基床表层厚度应为0.7m，基床底层厚度应为2.3m，总厚度为3.0m，基床表层应采用级配碎石或级配砂砾石等材料压实而成，一般情况下，基床表层由510cm厚的沥青混凝土和6560cm厚的级配碎石组成；无砟轨道路基基床表层厚度应为0.4m，表层厚度与无砟轨道的混凝土支承层或混凝土底座的总厚度不应小于0.7m，底层厚度为2.3m。混凝土支承层或混凝土底座以外的路基面应设防排水层，采用厚510cm沥青混凝土或C25混凝土。基床底层应采用A、B组填料或改良土，采用地基系数K30、动态变形模量Evd、压实系数K或孔隙率n等三项指标控制。采用无砟轨道时还应增加对变形模量(Ev2)的控制指标。基床以下路堤应优先选用A、B组填料和C组块石、碎石、砾石类填料。,四、路基结构及压实标准,1、路基填筑质量控制路基填筑质量的控制主要依赖于填筑过程中路基不同部位（基床、路堤）的土工试验参数是否满足规范所给出的压实标准来判断。目前，在高速铁路路基施工中，涉及到的试验参数主要包括：压实系数K；孔隙率n；地基系数K30；动刚度Evd；动模量Ev2；,五、路基填筑质量控制,2、路基工后沉降有砟轨道路基工后沉降量不应大于5cm，沉降速率应小于2cm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm。路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不应大于1/1000。,五、路基填筑质量控制,3、路基填筑及站后工程接口路堤填筑前应作好路基两侧排水。路堤填筑材料应符合设计要求，填料中碎石最大粒径，基床底层不得大于10cm，基床底层以下不得大于15cm。石灰、水泥等化学改良土外掺料的运输、使用应有保护环境的措施。土工合成材料运至工地后，应分批整齐堆放在料棚（库）内，防止阳光曝晒，并保持料棚（库）通风干燥。在路基填筑期间，必须做好路基表面及边坡的临时排水措施，确保填筑表面不积水、不浸泡。路基填筑过程中，应及时进行预埋管线、综合接地等工程的施工，对于站后工程电缆槽、声屏障、接触网支柱基础的施工不应对已完成的路基工程造成破坏影响。,五、路基填筑质量控制,4、基床以下及基床底层填筑压实基床以下及基床底层填筑质量控制要点：（1）监理工程师应督促施工单位应按三阶段、四区段、八流程方式作业。（2）碾压时，填料的含水量应控制在最优含水量的-3%+2%之间，若超出此范围应采取晾干或洒水措施。（3）每层压实面应有不小于2%的横坡且平整、无积水、无明显碾压轮迹、无明显局部凸凹等现象。（4）当地形高低起伏，应由低处分层填筑，由两边向中心填筑，路堤分层摊铺压实厚度应符合工艺性试验确定的松铺厚度和碾压遍数。,五、路基填筑质量控制,（5）使用不同种类填料填筑时，上下两层填料的颗粒级配应满足D154d85，每一压实层全宽宜采用同一种条件相同的填料，不得使用各类填料混杂填筑。当渗水土填在非渗水土上时，非渗水土层顶面应向两侧设置4%的横向排水坡；非渗水土填在渗水土上，接触面可为平面。（6）对埋有沉降观测装置周边不能碾压的部位，采用薄层填筑并用冲击夯进行夯实；对边坡加宽小于50cm大型压路机不能靠近的地方，可采用专用的边坡压实机械或薄层填筑并用冲击夯进行夯实。,五、路基填筑质量控制,5、基床以下及基床底层填筑监控方法及手段：（1）压实施工工艺流程，路堤填筑应按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工。（2）按工艺试验确定的摊铺层厚，进行分层上土，虚铺厚度控制采用“方格网法”和“挂线法”，填筑时路基两侧各加宽50cm以上，以保证边坡压实质量。（3）路基压实后采用K30试验检测地基系数、EV2试验检测变形模量、EVd试验检测动变形模量、核子密度仪或灌砂法检测孔隙率等指标是否满足设计要求。,五、路基填筑质量控制,三阶段、四区段、八流程”的施工工艺,五、路基填筑质量控制,6、基床以下及基床底层填筑出现的问题和解决方法：(1)填筑时出现填料混杂现象，以至压实标准不好控制。解决方法：按压实标准最大的填料标准进行检测控制，达到此标准后方可进行下一步的填筑，否则继续重新压实。(2)有的填筑层路拱达不到要求。解决方法：在不影响层厚的情况下，用推土机和平地机进行整理。(3)出现填料不符合路堤相应部位填筑标准。解决方法：将其推掉并换合适的填料。,五、路基填筑质量控制,7、基床表层填筑施工质量控制要点：(1)级配碎石材料应采用专门的级配碎石加工搅拌站加工生产。(2)级配碎石应分层填筑，每层的最大填筑压实厚度不得大于30cm，最小填筑压实厚度不得小15cm。(3)开始的级配碎石层可采用平地机整平碾压，最后一层级配碎石应用摊铺机摊铺碾压。在摊铺机或平地机摊铺后应由人工及时消除粗细集料离析现象。(4)已完成的基床表层应采取措施控制车辆通行，并做好基床表面的保护工作，防止表层扰动破坏。严禁在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。(5)基床表层可按路基横断面左右两幅拉开距离（一般不超过100 m）填筑施工。对于无砟轨道路段的基床表层每幅均分两层填筑，每层填筑厚度20cm，曲线地段外侧超高均匀分配到每一层，但每层厚不宜超过25cm。当分两层填筑每层超过25cm时，则采取均分三层填筑的方法施工。,五、路基填筑质量控制,(6)为保证基床表层施工质量，每一填筑区段不少于200 m，并严格按“四区段、八流程”施工工艺组织施工.,“四区段、八流程”施工工艺,五、路基填筑质量控制,8、基床表层填筑监控方法及手段：检查级配碎石材料的粒径级配、材质强度等是否符合铁道部高速铁路基床表层级配碎石暂行技术条件的规定。基床表层填筑压实后采用K30试验检测地基系数、EV2试验检测变形模量、EVd试验检测动变形模量、核子密度仪或灌砂法检测孔隙率等指标是否满足设计要求。,五、路基填筑质量控制,路堤与横向结构物连接图（h2.0 m）,五、路基填筑质量控制,路基总沉降是由不同阶段的沉降组成，与铁路运营直接相关的是路基的工后沉降，要注意有砟轨道和无砟轨道对工后沉降计算的起点是不一样的。,有砟轨道和无砟轨道对工后沉降计算的起点是不一样的，有砟轨道工后沉降从B点开始计算，无砟轨道从A点开始计算。,五、路基填筑质量控制,9、路基总沉降,10、路基沉降路基的工后沉降主要由：路基填土的压密下沉；行车引起的基床累计变形；地基产生的路基工后沉降；三部分组成。路基沉降观测目的：一是用来指导现场路基施工填筑速率;二是用来推算路基工后沉降。,五、路基填筑质量控制,11、路基沉降评估方法“在软土地基上填筑路堤时，应在边坡坡脚外设置边桩，在路堤中心线地面上设置沉降观测设备，进行水平位移和沉降观测，控制填土速率，测定地基沉降值，同时作为验交时控制工后沉降量的依据。”路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。观测期内，路基沉降实测值超过设计值20%及以上时，应及时会同建设、勘察设计等单位查明原因。路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容应根据地形地质条件、地基处理方法、路堤高度、堆载预压等具体情况，结合沉降预测方法和工期要求具体确定观测方案。沉降观测可在线路两侧地基、路肩和线路中心设置观测桩，在地基和基床底层的顶面设置剖面沉降管，或在线路中心设置沉降板。,五、路基填筑质量控制,五、路基填筑质量控制,12、路基沉降观测和分析1一般情况下，路基沉降观测应以地表沉降观测、路基面沉降观测、水平位移观测为主，其它的观测按设计要求设置。,沉降观测断面沉降板与坡面稳定观测桩埋置位置示意图,五、路基填筑质量控制,2沉降观测断面的间距一般不应大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。.对地形横向坡度大或地层横向厚度变化大的地段，应布设不少于1个横向观测断面。一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段为一单元）应不少于2 个观测断面。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降观测断面，每个路桥过渡段设置距离桥头510m、2030m、50m 处分别设置一个沉降观测断面，每个横向结构物每侧各设置一个观测断面。沉降观测装置应埋设稳定，观测期间应对观测装置采取有效的保护措施。,五、路基填筑质量控制,3.断面观测点包括沉降观测桩、沉降板、剖面沉降管、单点沉降计、分层沉降计、定点式剖面沉降测试压力计等沉降观测设备，还包括测斜管、水位井、孔隙水压计、位移桩等辅助设备。目前主要采用沉降观测桩、沉降板、剖面沉降管、单点沉降计和位移桩。,五、路基填筑质量控制,沉降观测桩：桩体选择20mm 不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，通过测量埋置在设计位置，埋置深度不小于0.3m，桩周0.15m 用C20 混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。,路肩沉降观测桩观测方法采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点高程。,五、路基填筑质量控制,沉降板 应严格按设计要求进行埋设，一般情况如下：由钢底板、金属测杆（40mm 镀锌铁管）及保护套管（75mm PVC 管）组成。钢底板尺寸为50cm50cm，厚1 cm。1）沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面；沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫10cm 砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。2）放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料，稳定保护套管，完成沉降板的埋设工作。3）采用水平仪按二级测量标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以1m 为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用内接头连接，保护套管用外PVC 管外接头连接。4）接长套管时应确保垂直，避免机械施工等因素导致套管倾斜。,五、路基填筑质量控制,沉降板观测方法采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆为宜，测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。,五、路基填筑质量控制,剖面沉降管：采用专用塑料硬管，其抗弯刚度应适应被测土体的竖向位移要求，导管内十字导槽应顺直，管端接口密合。剖面沉降测量是将剖面沉降仪探头预埋在剖面沉降管十字导槽内，从一端按一定间距依次读数。,五、路基填筑质量控制,剖面沉降管埋设要求1）路基基底剖面沉降管在地基加固及垫层施工完毕后，填土至0.6m 高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度2030cm，开槽深度至地基加固垫层顶面，槽底回填0.2m 厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳)，其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。2）在涵顶敷设沉降管的应涵顶填土0.6m 厚开槽施工埋设，原则同基底剖面管埋设方法。3）沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后，在两头设置0.5 m0.5 m0.95m C20 素混凝土保护墩。并于一侧管口处设置监测桩，监测桩采用C20 素混凝土灌注，断面采用0.5 m0.5 m1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头,监测桩用钢筋混凝土保护盒保护。待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。4）采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值，然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m 测量一点，车站内测点间距可为3.0m。,五、路基填筑质量控制,位移边桩：采用C15 钢筋混凝土预制，断面采用15cm15cm 正方形，长度不小于1.5m。并在桩顶预埋20mm 钢筋，顶部磨圆并刻画十字线。1）边桩埋置深度在地表以下不小于1.0m，桩顶露出地面不应大于10cm。2）埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15 混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定。完成埋设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。,位移观测边桩观测方法:采用水平位移观测方法，按测量精度要求和频次定期观测位移观测边桩水平位移。,五、路基填筑质量控制,单点沉降计：是一种埋入式电感调频类智能型位移传感器，由电测位移传感器、测杆、锚头、锚板及金属软管和塑料波纹管等组成。,五、路基填筑质量控制,单点沉降计埋设要求采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径108 或127，钻孔垂直，孔深应达到硬质稳定层（最好为基岩），并与沉降仪总长一致。根据钻孔深度配置沉降计的下锚段的标准节长度，实测标准节长度应减掉单点沉降计的长度。孔口应平整密实。安装前先在孔底灌浆，以便固定底端锚板，安装时锚杆朝下，法兰沉降板朝上，注意要用拉绳保护以防止元件自行掉落，采用合适方法将底端锚板压至设计深度。每个测试断面埋设完成后，位移计引出导线用钢丝波纹管进行保护，并挖槽集中从一侧引出路基，引入坡脚观测箱内。沉降板上填筑一层填料后，或埋设完成后35 天待缩孔完成后测试零点，初始值测量时需进行三次以上，且该值稳定（每次误差不超过0.5mm）取平均值作为初始值。观测路堑换填基底沉降或隆起变形埋设在换填基底面，表面应平整密实；观测路基本体变形按设计断面图埋设。,五、路基填筑质量控制,13、沉降评估方法和判定标准：1评估工作应根据下列资料综合分析：（1）路基沉降观测资料、路基地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书、沉降计算报告等相关设计资料。（2）施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况等施工资料。施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。,五、路基填筑质量控制,2路基沉降预测应采用曲线回归法，并满足以下要求：（1）根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8 mm。,工后沉降分析常用方法主要有双曲线法、固结度对数配合法（三点法）、抛物线法、指数曲线法、修正指数曲线法和修正双曲线法、沉降速率法、星野法、泊松曲线法等等。,五、路基填筑质量控制,（2）路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降和预测时间的沉降应满足下列条件：s(t)/s(t=)75%式中：s(t)为预测时的沉降观测值；s(t=)为预测的最终沉3路基沉降的评估应结合路基各观测断面以及相邻桥（涵）隧的沉降预测情况进行。4全线无砟轨道路基工后沉降目标值为不大于15 mm。降值。沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。,五、路基填筑质量控制,14、沉降观测检验沉降观测装置和位移边桩的构造、结构尺寸和制作材料的规格、材质等应符合设计要求，且无影响观测精度的缺陷。观测断面数量及每一断面观测点布设数量、观测频次和精度应符合设计要求。观测断面及每一观测断面上观测点埋设位置的允许偏差应不大于20cm。使用观测设备应经过计量检定，精度达到要求。,五、路基填筑质量控制,15、验收评价机制凡要求进行预压或沉降观测的地段（部分），在进行下道工序前，必须进行专门验收和评价，待验收和评价合格后，方可进行下道工序施工。1验收单位和组成由业主组织设计、施工和咨询监理组成验收评价组，对沉降观测资料进行分析评价，并写出评价报告。必要时，业主可委托第三方单位对沉降观测资料进行分析评价，并写出评价报告。2验收方式业主通过联合验收或召开专家会的形式，对评价报告进行审查，并由专家签字确认。具体形式和程序由业主另行制定。,五、路基填筑质量控制,