高铁路基关键控制点课件.ppt
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1、铁路路基施工关键控制点,一、高速铁路路基技术特点二、客运专线路基地基处理控制要点三、路基工程沉降观测与评估四、路基工程填筑作业关键点五、改良土施工关键控制点六、过渡段及作业关键控制点七、客运专线铁路路基施工质量检测技术八、关于膨胀土路基九、支挡结构,目 录,一、高速铁路路基技术特点1.高速铁路路基要求,由于我国以往的铁路行车速度慢,对路基的要求不高,长期以来对路基工程的重视程度不够,随着早期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。目前,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。而作为高速铁路的“土工结构物”,对其要求主要有以下四个方面:
2、,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)强度、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)、路基沉降变形小,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及固结沉降。,工后沉降的概念:设计的路基工程工后沉降值指路基工程完成后的累计沉降量。 沉降评估预测的工后沉降量15mm要求是指铺轨完成后发生的累计沉降量。,3)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
3、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。为此,设置了许多过渡段。同时为保证刚度的均匀性,还要注意以下几点:,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的问题,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
4、还要求动态条件下平顺。,4)良好的耐久性,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、地震破坏等自然条件下不良因素的影响。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.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,就要求在技术上采取以下措施: A.轨道基础刚度变化处设置过渡段 B.增设了强化层 C.提
5、高了填料规格 D.提高了工后沉降的要求 E.加强了地基的处置手段 F.补充完善了检测指标和检测手段,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三类:一类是对天然地基土体全部进行物理压密,如排水固结法、强夯法、原位压实法等。另一类是换填法,比如用改良土或优质填料换填一定的厚度形成地基。还有一类就是由插入的材料与天然地基土体形成复合地基;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
6、网复合结构或桩网复合地基结构,作为复合地基而建立了相应的理论并应用于工程实践,取得了较好的效果。,二、客运专线路基地基处理要点,地基处理的分类,换填法,压密法,复合地基,真空预压、插塑板或沙井类(排水固结),强夯、冲击碾压、重型碾压类,堆载预压和排水固结联合使用,散体桩复合,如碎石桩、砂桩等,柔性桩复合,如石灰(土)桩、旋喷桩、粉喷桩,刚性桩复合,如CFG桩、预制管桩等,用优质填料或改良土,桩网结构,在柔性或刚性桩复合地基顶铺设土工格栅,提高地基的复合效果,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。,真空管路,真空
7、联合堆载预压,真空预压现场,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,地基处理控制要点,1.强夯施工控制要点 (1)必须认真核查夯锤的重量和提升高度,确保夯击能量满足设计要求。 (2) 强夯过程中若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平。 (3) 强夯施工中,每个夯点的夯击次数、每击的夯沉量、夯击间隔时间及施工步骤应符合设计要求。 (4) 强夯施工结束24周后,对地
8、基及时进行检测。 (5) 低能量满夯的搭接不得小于四分之一夯锤直径。 (6)强夯施工中必须加强安全管理,地基处理控制要点,强夯检测:重点是检查有效加固深度应满足设计要求,有效深度范围内地基土应满足:标贯击数修正后的N63.510,粘性土Ps1.2MPa,砂类土Ps5.0MPa,地基承载力00.15MPa,检测方法和频次应符合相关规定。,地基处理控制要点,2.浆体喷射搅拌桩(1)严格控制搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间、下钻深度、喷浆高程及停浆面。(2) 全桩身必须进行复搅,桩端必须原位喷浆搅拌一定时间,以保证成桩质量。(3) 成桩过程中,如因故停浆,在初凝前继续施工时必须重叠接桩,接桩
9、长度不得小于0.5m。(4)浆体喷射搅拌桩应完整性、均匀性,桩身无侧限抗压强度不得小于1.2MPa。完工后28d,再检测桩桩径方向14处、桩长范围内垂直钻孔取芯,观察其完整性、均匀性,拍摄取出芯样的照片,取不同深度的三个试样作无侧限抗压强度试验。,地基处理控制要点,3.灰土挤密桩 (1)按照选定的配比在现场采取措施保证拌合均匀。混合料的含水量应满足土料的最优含水量,其允许偏差不得大于2%。(2) 混合料装填前,应夯实孔底,之后向孔内分层填筑拌合均匀的灰土,夯锤的落距和松填厚度应符合试桩确定的施工参数(一般2530cm).桩顶夯填高度应大于设计标高15cm。(3) 成桩24h内采取轻型动力触探仪
10、对成桩质量进行检测,用轻型动力触探击数N10与现场试验确定的干密度进行对比,其压实系数K0.93。,地基处理控制要点,4. CFG桩 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,目前已属于刚性桩的范畴, CFG桩复合地基是在总结碎石桩地基加固法的缺点基础上逐步发展起来的一种地基处理技术。 CFG桩一般采用长螺旋钻孔泵压法和振动沉管法。 两种工艺的利与弊、适应条件,地基处理控制要点,4. CFG桩 CFG桩的施工工艺不再详述,但是成桩过程有以下问题必须事先给予足够的重视。(1)桩体施工完成23小时,在桩体混凝土初凝前采用自重小于3t的小型挖掘机直接挖除打桩弃土,并采用小型运输车转运至CFG桩施工区以外。清
11、运时不得对设计桩顶标高以下的桩身造成损害,不可扰动桩间土,不可破坏工作面未施工的桩位。(2)要设专人负责指挥清理桩间土,尽量采用小型机械和人工开挖,开挖过程中,挖掘机头部不允许碰撞桩体。(3)截桩应采用适宜的工器具和方法,不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。,地基处理控制要点,地基处理控制要点,5. 其它地基处理措施简介 插塑板(袋装砂井、砂桩),砂桩、碎石桩,地基处理控制要点,铺设土工格栅应注意的问题1.铺设土工合成材料的下承层表面应整平、压实,并清除表面坚硬凸出物。2.应将土工合成材料强度高的方向置于路堤主要受力方向。3.土工合成材料的连接应牢固,受力方向连接强度不低于设计抗拉
12、强度。4.土工合成材料铺设时,必须拉紧展平插钉固定,并应与路基面密贴不得有褶皱扭曲。,地基处理控制要点,5. 铺设多层土工合成材料时,其上、下层接缝应交替错开,错开距离不宜小于 0.5m。6. 严禁碾压及运输等设备直接在土工合成材料上碾压或行走作业。,地基处理控制要点,三、路基工程沉降观测与评估,路基工程的工后沉降在设计中均有明确的要求。以往施工中对于工后沉降一般参照h2/3(cm)的经验公式进行预设,但是对于客运专线路基工程,从路基施工初期就要展开沉降观测。路基工程沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为主。路基沉降观测断面的设置及观测方法以设计为主。 一般沉降观测断面的间距不应大于50m,对于
13、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。每个路桥过渡段距桥台起点10m处、30m处应分别设置观测断面。,三、路基工程沉降观测与评估,其他如观测精度、观测频率、评价方法和判别标准均参照客运专线无碴轨道铺设条件评估技术指南。 沉降观测的方法一般有观测桩、沉降板、沉降杯、剖面沉降仪、水平测斜仪等。,三、路基工程沉降观测与评估,这些沉降观测凡方法中最常用的是沉降板方法。沉降板由钢底板、金属测杆(40mm厚壁镀锌铁管)及保护套管(直径不小于75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管)组成,钢底板尺寸为50cm50cm,厚1 cm。 沉降
14、板的埋设主要注意以下几点: 1.沉降板应埋在褥垫层顶部嵌入10cm,采用中粗砂回填密实, 2. 保护套管略低于沉降板测杆顶,并在其管内的测杆周围填筑相应填料保护套管。 3.保持测杆连接牢固,每次连接后及时测量读数。 4.路基填土作业中沉降观测杆周围要设钢筋护栏予以保护。,四.路基工程填筑作业关键点,路基填筑质量的好坏,直接关系到路基工程的质量。指南建议的施工工艺是一种通行的做法,也是理想的过程。但是,现场实际施工条件大多数时候达不到这种理想状态。比如基床以下路堤填筑应按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工,每个区段的长度应根据使用机械的能力、数量确定,一般宜在200m以上或以构造物为界
15、。各区段或同一流程内严禁几种作业交叉进行。路基工程包括从基底处理开始都是比较短的段落,所以要保证路基工程的整体质量,必须认真对待形成大段落前各局部地段路基的施工质量。为此,这一节主要提醒大家在这方面应该注意哪些关键环节。,四.路基工程填筑作业关键点,网格布料、防止离析 控制虚铺厚度,控制虚铺厚度,网格布料,钢筋边桩,四.路基工程填筑作业关键点,基本工艺,填料翻开晾晒,填料洒水,四.路基工程填筑作业关键点,碾压重叠宽度40cm,四.路基工程填筑作业关键点,台阶长度2m,高度0.6m,问题:上下层接缝错开3米?,四.路基工程填筑作业关键点,1.填料选择 基床以下以及基床的填料,在有条件时尽量选择A
16、、B组填料。同时最好选择量大的取土场,否则给施工会带来较大的麻烦。2.确实重视试验段 把路基试验段试验工作作为一种应付; 试验方案不严谨,大多是从已有项目拷贝而来; 即使现场作了部分工艺试验,施工中也不采纳结论; 从方案开始到现场实施均要认真对待。,四.路基工程填筑作业关键点,2.1试验段方案基本内容:1 )、编制依据 2 )、工程概况及试验段的设置3 )、试验段试验的目的和范围 4 )、施工人员、机械设备及测量、检测仪器、设备投入情况5) 、路基试验段的施工准备(测量、排水、基底处理、填料选择和室内试验、填前碾压、断面复测 ) 6 )、填筑施工方法的选择7 )、试验成果8 )、进度安排、安全
17、质量环保措施9)、附必要的图示(路基断面、沉降板),四.路基工程填筑作业关键点,2.2试验成果 1) 对不同填层厚度,不同碾压遍数的检测数据进行整理分析,绘出碾压遍数与压实度、K30 、孔隙率、EV2、Evd等检测值的关系图,确定出不同填筑厚度下碾压组合及适合的碾压遍数。 2)对不同填层厚度的合埋碾压遍数进行技木经济分析比较,确定最优的填层厚度、压路机行走速度和碾压遍数。 3)根据沉降观测结果计算整理观测数据,绘制填筑日期与沉降量的关系曲线图,以预测工后沉降是否能满足最终的设计要求。 4)将以上各种施工记录和检测数据加以归纳总结,形成试验报告。,四.路基工程填筑作业关键点,3.桥涵过渡段以及路
18、基接头 这里不提过渡段的施工,只说路基先做时预留的结合台阶。这部分大家都知道重要,但是普遍施工质量不高,突出问题是端部超长填筑多而压实效果差。后期施作过渡段时结合不好,在路基上形成薄弱区,造成路基刚度变化不均匀。,上图可以看出已经造成了明显的二次台背填筑,无法保证结合部位的质量。公路工程也有同样的问题。,填土要求:在桥台后预留一定长度的路堤填筑段并做出台阶,待过渡段施工条件成熟后与过渡段一起施工,未留台阶,使过渡段施工时路基填料和过渡段填料结合不好,过渡段层厚和路基层厚不匹配时应切除虚边,四.路基工程填筑作业关键点,过渡段和同时填筑的路基段,填土的分层厚度和过渡段一致。,四.路基工程填筑作业关
19、键点,4.临时排水 路堤填筑作业时必须做好临时排水,防止对降雨冲毁未成型的路基。 路基面路拱要明显(4%的横坡),以利排水,四.路基工程填筑作业关键点,5.包边土填筑 有些设计中对于路桥过渡段的设计只要求台后填筑水泥稳定粒料,而对于锥体部分用路基填料填筑,施工中就出现过渡段存在包边土的现象。有时设计对于用A、B组料填筑的路基为了保证边坡绿化,也要求施作包边土。(不提设计的合理性与否) 建议:最好和过渡段同时施工。,四.路基工程填筑作业关键点,6.上下路基的通道 施工中必可避免要设置上下路堤的通道(马道),大多数单位不注意马道对路基本体的影响,甚至有时候出现图示的严重缺陷。,四.路基工程填筑作业
20、关键点,7.填料含水量的控制 大家都知道填料含水量达到最佳含水量时压实效果最佳。一旦选择的填料比较好,大家都会忽略这一点。不论规范要求含水量变化范围是多少,至少现场要根据不同土质的击实试验结果以及要求的压实度指标控制含水量。,四.路基工程填筑作业关键点,8.粗颗粒积窝问题 由于使用平地机,客观上造成路基表面的粗颗粒会出现“带”或“窝”的现象,使填料发生离析,导致压实不均匀。要配备足够的人力配合平整。,五、改良土施工关键控制点,填料的改良分为物理改良和化学改良两类。物理改良主要是在填料中掺入粗粒料(中粗砂),以改善其级配条件;或掺入较细颗粒(粘粒),通过提高其粘粉比增强其强度指标。而化学改良主要
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