铁路客运专线路基主要技术标准与施工关键技术【好.doc

铁路客运专线路基主要技术标准与施工关键技术第一部分 国内外高速铁路路基发展状况1.1高速铁路路基设计原则 高速铁路路基是一种土工结构物，路基的主体结构是免维修结构，不得出现路基病害，因此对其设计应考虑路基结构的受力及变形要求、填筑材料类型的要求、结构尺寸的要求、压实标准的要求等。1） 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。 2） 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。4） 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。 5） 路基压实标准要求主要考虑: a对路基不同结构部位的填筑材料提出的压实标准，如图所示，压实系数K、基床压实系数(K30）、孔隙率n及动刚度值等。路基基床由表层和底层组成。表层厚度应为0. 7m,底层厚度应为2. 3m，总厚度为3.0 m。基床表层应采用级配碎石或级配砂砾石等材料，压实标准应符合：地基系数K30190（MPa/m），动态变形模量Evd55（Mpa），孔隙率n18%。b对路桥过渡段的设置结构形式、填筑材料及压实标准提出了要求。路桥台过渡段采用纵向正梯形断面形式，如图所示。过渡段长度为L=2（h-0. 7) +a；过渡段采用级配碎石分层填筑，填筑压实标准应满足K30 150MPa/m, Evd50MPa和孔隙率n28%。 1.2国外高速铁路路基发展状况 国外发展高速铁路的国家主要有法国、日本、德国等。这些国家都制定了较高的路基技术标准和严格的施工工艺，其特点如下： 1）强化路基基床：包括路堤、路堑及不填不挖地段，特别是对基床表层的填料和强度有严格要求。 a日本：在东北陆新干线上设置了强化基床表层，采用级配矿碴层或增设5cm厚沥青混凝土表层等，并用直径为30cm的平板荷载试验求出的地基系数(K30)控制压实效果； b法国：TGV线路运营中发现问题。当总厚度超过60cm时，线路良好，基床病害的发生概率很小。采用两层级配碎石中间夹土工布的做法。 c德国：提出了在路基表面设置保护层的根本性措施，采用上部建筑与基床之间加设钢筋混凝土板。各个国家都根据本国的情况进行研究，采用不同的结构形式和强度标准对路基基床进行强化，根据土质、承载能力、防冻要求、线路等级、运输荷载条件（轴重、运量、速度）以及线路土部结构的条件设计路基2）严格控制路基填筑标准： 包括对路基填料的分类、填筑压实标准和检测方法等，并开发了一系列检测设备和施工机械。各国根据本国特点对路基填料进行了详细的划分，并对每类填料的力学性能进行试验研究，从而确定它的适用范围。对路基填土质量标准，多数采用物理和力学性能双指标控制。如日本采用K30标准和压实系数K控制填筑质量；德国采用Evd和压实系数K控制压实质量，并研发了可时时监控压实系数的碾压机械。日本、法国分别提出用贯入仪及落球回弹法等3）线路易发生不平顺部位的重视 a从结构设计到施工组织，从工期安排到质量检测等方面都采取了措施，严格控制轨道的刚度变化和由于沉降、不均匀沉降引起的轨道下沉和轨面弯折，以达到线路的平顺性，保证列车高速运行的安全和稳定。 b为了控制路基不发生过大的下沉，对路堤填土的地基条件提出了新的要求。为了调整接近桥台时路堤的刚度，对桥头路堤规定了更高的标准。 4）防排水措施、边坡和灾害防护要求防护工程与主体工程同时完成，增加路基的坚固和稳定性，避免运营期间发生病害。 a日本在基床表层设置5cm的沥青混凝土层，防止雨水渗入路基土层。 b德国和法国分别在基床表层中设置了隔水层，也是1.3我国铁路客运专线路基的发展情况 我国客运专线铁路路基的技术标准及主要参数，是九十年代以来在高速铁路“八五”、“九五”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通过秦沈客运专线的工程实践，铁路技术人员对路基工程有了新的认识，路基工程的设计和施工达到了新的水平和标准。客运专线路基工程有如下技术特点： (1) 路基填筑质量标准高 秦沈客运专线提出路基填筑采用双控压实标准的新概念。路基填筑根据不同部位，提出了压实系数K,地基系数K30、孔隙率n等压实标准。秦沈线路基填筑充分体现了新技术和高标准。要求各施工单位在正式进行路基施工前必须做路基填筑试验段的压实工艺试验。针对不同土质，在试验室得出最大干密度和最佳含水量的基础上，控制现场含水量范围，虚铺厚度，并采用重型压实机械压实，得到压实度和碾压遍数的关系，以指导大面积施工。工程实例： a、秦沈客运专线沿线填料种类很多，有些粉质土和粉细砂，经现场试验达不到K30标准，通过专家论证和反复试验，进行了物理改良处理。 b、沿线大量的山皮土属粗粒土，在重型击实试验中表现出较好的可击实性，属于级配良好的填料，但压实后达不到孔隙率n的要求，同样经专家论证和反复试验，提出对可击实性山皮上采用压实系数K和地基系数K30作为双控指标。(2) 基床表层采用级配碎石强化结构 铁路路基的基床表层是路基直接承受列车动荷载的部分，是路基设计中最重要的部分之一。秦沈线首次在基床表层采用了60cm厚的级配碎石结构。 为保证级配碎石的施工质量，施工技术细则中对级配碎石的材料质量、颗粒粒径级配范围、含水量、拌合、摊铺及碾压工艺和压实质量控制方法等提出了技术要求，施工过程中进行了严格地控制。 关于级配碎石结构的主要作用： a 增强线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一定的刚度； b 均匀扩散作用到基床土面上的动应力，使其不超出下部基床土的容许动强度； c 隔离作用，防止道碴压入基床及基床土进入道碴层： d. 防止雨水浸入使基床软化，防止发生翻浆冒泥等基床病害： e. 满足基床防冻等特殊要求。(3)路桥及横向构筑物间设置过渡段 路桥及横向构筑物间的过渡段，是以往设计及施工的薄弱环节。由于桥台与路堤的刚度相差显著，高速列车通过时对轨道结构及列车自身会产生冲击 ,从而降低列车运行的平稳性和舒适度，加快结构物和车辆的损坏。为此，在秦沈客运专线的设计中，为保证列车高速运行时的平稳舒适，对路桥过渡段采用了刚度过渡的设计方法。在桥台后一定范围内，采用刚度较大的级配碎石作为过渡填筑段，与路堤相接处采用1：2的斜坡过渡。 (1)过渡段在设计及施工方面的考虑 a施工方面:在施工过程中要求路桥过渡段与路堤同步分层填筑，用振动碾进行碾压，对振动碾达不到的边角部位应用小型压实机具补充压实，以保证整体的施工质量。压实质量采用K30和孔隙率指标控制。施工过程中严格分层填筑压实。 b设计方面:把路桥过渡段作为结构物进行专门的设计。对软土、松软地基地段采用复合地基处理方式，如旋喷桩砂桩等，以减少地基沉降，提高地基刚度；同时在路桥过渡段采用倒梯形级配碎石填筑，以使过渡段之间的刚度平缓过渡。2)因倒梯形过渡时在实践应用中存在裂缝，力矩朝后，故地基条件好时采用正梯形过渡；地基条件较差时采用二次过渡，前正梯形，后倒梯形的做法。秦沈线的做法不好，在郑西线路基和轨道将不在同一点过渡。(4)严格控制路基变形和工后沉降 秦沈客运专线工后沉降要求不高，一般地段 15cm （年沉降量不得大于4cm)，路桥过渡段8cm（年沉降量不得大于3cm)。实际观测值远小于标准。 在填筑施工全过程中，每天都定时进行沉降和路基坡脚的位移观测，依据沉降和位移量确定下一步的填筑高度 。工程实例： 1) 地基的沉降变形控制是秦沈线的关键和重点。 2) 软土地基采用了排水固结法和复合地基法进行地基加固处理。 3) 在工期紧、标准高的情况下，在部分地段的基床底层填筑时采用土工格室（栅）加筋垫层和堆载预压的方法进行处理，以加快沉降和保证地基的稳定。(5) 路基动态设计 为了有效地控制工后沉降量及沉降速率，开展了动态设计。为此，在每个松软土地基工点及台尾过渡段均于路基中心、两侧路肩及边坡坡脚之外设置沉降和位移观测设备，全线共设置了720个观测断面，并提出了观测控制标准和随施工进程而定的观测频次及观测精度，及时绘制填土时间沉降曲线。 秦沈线因工期较紧，铺轨要求也紧，堆载预压要加大高度，考虑提前卸载(6) 路基质量评估 针对秦沈线箱梁运架过程中的路基安全稳定问题及铺轨前路基质量状况进行了路基质量评估工作。 为保证秦沈通过运架梁段的路基安全稳定，特对高填方、桥头及软基地段进行安全监测评估，确保了箱梁运架的顺利完成。 为保证铺轨前路基满足工后沉降要求及路基表层符合设计要求，分段对全线路基进行了施工质量状况调查、沉降观测分析、表层抽检、地质雷达检测等工作，进一步保证了路基质量。 (7) 地基处理的种类多 根据地质勘察资料，结合秦沈铁路路基的工后沉降要求，针对不同地质条件的地基土选用了合理的10种地基处理方法。实际工程做法: 1) 对于浅层软弱地基采用了换填碾压处理、或换填砂垫层处理。 2) 对于深层软基的主要地段采用了袋装砂井、塑料排水板的排水固结加预压的处理方法。 3) 对于工后沉降要求高及路桥过渡段，根据地质条件和经济对比，采用了砂桩、碎石桩、粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩等地基处理方法。 4) 对于有地震液化的粉土或粉细砂层的地基段，采用了挤密砂桩的处理方法。1.4高速铁路路基特点 (1) 控制路基变形 (2) 路基刚度的均匀性 (3) 在列车运行及自然条件下的稳定性 (4) 强度高、刚度大的路基基床 (5) 沉降很小或没有沉降的地基 (6) 沿线路方向平缓变化的刚度 第二部分 高速铁路路基设计暂规的主要内容1. 路基一般规定 主要提出了高速铁路路基的设计原则。对路堤段和路堑段的路基结构断面规定路肩宽度为1. 4 m，规定了路基面上动应力设计值为100 Kpa。 施工中提出了对沉降控制较困难的软土和松软上地段路基，应做好施工组织设计，提前安排施工，保证必要的预压期。如日本对良好地基的有碴轨道路堤填筑后一般放置1个月以上，地基不良地段路堤放置6个月以上；粘土地基上的路堤板式轨道放置6个月以上，其他地基放置3个月以上；同时，进行必要的沉降观测，并测算沉降稳定时间。法国和德国强调要详细地质地基勘察，一般安排路堤施工工期比较长，以保证予压时间，达到稳定时间和沉降要求。 2. 基床 对路基基床结构形式和尺寸做了具体规定，路基基床由表层和底层组成。表层厚度应为0. 7m，底层厚度应为2. 3m，总厚度为3. 0m。其中，基床表层由5l0cm厚的沥青混凝土和65-60cm厚的级配碎石或级配砂砾石组成。日本通过变形控制，美国通过强度控制来确定双控指标。对路基基床填筑材料和压实标准提出了具体要求。基床表层应采用级配碎石或级配砂砾石等材料。基床底层应采用A、B组填料或改良土，其压实标准应符合客运专线基床表层级配碎石技术条件的规定。3. 路堤对基床以下路堤填料和压实标准做了规定。基床以下路堤填料应优先选用A、B组填料和C组块石、碎石、砾石类填料，当选用C组细粒土填料时，应根据土源性质进行改良后填筑，其压实标准应符合规定。对地基条件提出了要求，当路堤基底以下压缩层范围内（一般不小于25m)的地基土不符合路堤地基技术条件要求时，应作工后沉降分析。 对路基工后沉降量提出了要求，路基工后沉降量不应大于5cm，年沉降速率应小于2cm年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm。 4. 路堑对软质岩、强风化岩及土质路堑的基床处理提出了要求。 （1）基床表层深度范围内应进行换填并满足要求。 (2)基床表层以下，基床底层表面作成向两侧4%排水坡。且在基床范围内不得夹有Psl. 5MPa或0. 18MPa的土层。否则应进行改良或加固处理。 (3)土质路堑地层其土质不满足基床底层填料条件时，应换填A、 B组填料或改良土，厚度不小于0. 5m,并应分层碾压至相应的压实标准。 5. 过渡段路堤与桥台连接处应设置过渡段。路堤与横向结构物（立交框构、箱涵等）连接处，应设置过渡段 。路堤与路堑连接处，应设置过渡段。土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接地段，应设置长度不小于20m的过渡段，并采用渐变厚度的混凝土或掺入适量水泥的级配碎石填筑。 6. 路基排水路基面排水设计应结合电缆槽、接触网杆立柱、声屏障等具体工程，适当加强路基的横向排水设施7. 路基坡面防护 路堤边坡应设置坡面防护工程，防护工程应视填料性质、气候条件、边坡高度、浸水及冲刷等具体情况地因制宜采取适宜的防护形式。 土质、软质岩及强风化的硬质岩路堑的边坡坡面而（含边坡平台、侧沟平台）均应进行防护或加固。 8. 路基支挡 8.1重力式挡土墙应采用片石混凝上或混凝上浇筑。 8.2应尽量避免设置高度大于12m的重力式路肩墙和路堑墙及高度大于10m的重力式路堤墙，无法避免时应适当提高安全系数。对于轻型支挡结构，根据结构型式、挡土墙高度等因素亦应适当提高安全系数。 9. 其它 9.1区间直线地段接触网立柱内侧距轨道中心应不小于3. 1 m9.2电缆槽应采用混凝土预制构件砌筑，设置于路肩上，并应采取措施，及时排除基床表层和电缆槽内的积水。 9.3声屏障应设置于电缆槽外侧。 9.4路基上的各种设备宜与路基同步修建，并不得因其设置而损坏和危及路基的稳固与安全。 第三部分 路基铺设无碴轨道的关键技术由于受调整能力的限制无碴轨道对路基沉降尤其是不均匀沉降的要求相当严格。工后沉降或不均匀沉降过大是导致路基铺设无碴轨道失败的主要原因，而地基的不确定性是潜在的风险。沉降变形的控制和规避地基地质条件的风险是路基铺设无碴轨道的关键。 3. 1 路基铺设无碴轨道的适应范围 在德国的规范中有如下规定：（1） 在路基工后残余变形量大于扣件允许的运营调整量与轨道结构变形校正余量差值的4倍以上，或者不能排除该下沉量的路基上，不应铺设无碴轨道。 （2）在不能清楚掌握沉陷危险（如地质构造的活动带、矿山开采下沉区等）或可能出现不均匀隆起（如干旱区的一些路堑）的路基上，不应铺设无碴轨道。 （3）在地下水位高于钢轨顶面下1. 5m的地段不应铺设无碴轨道。在国内，针对遂渝线，规定在地基地质复杂和工后沉降难以准确预测时不应铺设无碴轨道。当有地下水影响时，按照我国铁路路基设计规范的要求，暂定为地下水位应低于路基面1.5m（路肩高程需高出水位高度加毛细水强烈上升高度再加0.5m）。 3.2 地质勘察 3.2.1在德国的规范中要求：目的：能足够准确地评价地基和路基土工结构物的变形状态。要求：主勘探断面的平均间隔为50m，在间隔的地质情况明确的情况下，可以加大到100m。需要时（过渡段或地质复杂地段），要在主勘探断面之间作其他间接的地质勘探，比如物探的办法也是允许的。勘探的深度在满足一般的勘探规范的基础上，还要求不低于钢轨顶面下6m。3.2.2国内的要求（针对遂渝线）：能准确查明地基地质条件和填料工程性质，提供评价地基和路基结构物的变形状态必要的地质资料；要求沿线路布置地质勘察横断面，间距不大于50m，在过渡段或复杂地段应适当加密并进行纵断面勘察。勘察横断面上的地质点不应少于3个，地质勘察采用综合勘探技术。3.3 沉降控制 路基上铺设无碴轨道的核心问题是沉降控制。无碴轨道对沉降变形特别敏感，特别是不均匀沉降。无碴轨道铺设后对路基沉降变形的调整范围是极其有限的，一般局部的沉降应在扣件的可调整范围，大范围的均匀沉降应该满足线路竖曲线圆顺的要求。对于20m范围内的情况，德国的规范的规定可以到20mm。对于更大范围的均匀沉降，德国的经验是为扣件的运营可调整范围的3倍，规范要求为扣件可调整范围的2倍，也就是30mm。过渡段沉降的逐渐过渡和折角的要求也在于控制不均匀沉降。 由于对沉降控制的要求较高，而影响沉降计算的影响因素较多，沉降控制己完全超出了处理方法的计算精度，因此，规定的工后沉降己不再是最初设计的预留值，是一个允许出现的误差值。 由于无碴轨道对不均匀沉降的严格要求，如预留沉降、路基与桥梁及隧道是很难协调的，只有在共同追求不产生工后沉降的基础上才能较好地实现各种过渡，也就是零沉降的概念。工后沉降实际上是零沉降控制基础上的允许偏差。这一点对于软土地基处理的思想和方法都有较大的影响。 沉降控制的工程要求（1） 每50m设一个沉降观测断面。（2） 特殊地段需加密观测断面。如涵洞、过渡段。 （3） 路肩的沉降观测要精确，以作为工后沉降的依据。由于沉降计算是不够精确的，不足以控制无碴轨道的工后沉降。为保证精度和有效的控制，应进行系统的观测与分析评估。系统的观测在于有一定的数量和设定在恰当的断面，并以合理的观测周期进行观测。同时系统的分析评估也是非常必要的。 系统的分析评估有大致三个部分：1、测试数据和趋势确定度的检验：要求其相关系数大于等于0.85时为“优”； 2、预测稳定性检验：根据已有的观测数据和回归曲线，推测一定时期（一般为6个月）后的沉降，当偏差8mm时，认为预测的稳定性达到了“优”；而且预测一般在填土完成后经3-6个月的测量时间才能建立。 3、预测准确性的要求：认为当预测的时间满足条件s（t）s （t=）75%时，预测才是准确的。3.4 基床结构在德国规范中： （1）无碴轨道：在持力层下的级配碎石顶面为平面，级配碎石采用KG2,要求渗透系数大于等于 0.000005m/s。 （2） 有碴轨道：采用KG1，要求渗透系数小于等于 1 0.000001m/s。3. 5 基床以下路堤对于基床以下的路堤，有碴和无碴在德国规范中基本上是相同的，使用的填料细粒含量较高时要在地基上设置粗粒料隔水层。而在我国的规范中没有强调这一点。3.6 过渡段 对于过渡段，德国以正梯形为主，同时对于正梯形后面过渡段的过渡区的填料和压实度也有特殊的要求，也就是实际的过渡段要大于4倍的桥台高度，并要大于等于20m。 3.7 地基条件 对于地基承载力，在德国和法国的规范中要求地基的动态变形模量大于等于每平方米45MN时才能施作上面的垫层。在日本要求，路堑：K30 每立方米100MN；路堤：砂质土标准贯入基数N20，亚粘土、亚砂土标准贯入基数N4。 第四部分 客运专线地基处理施工工艺及方法4.1 原地面处理一、施工质量控制要点1、检查地基条件（按验标要求）；2、做好排水工作和清表后的晾晒工作；3、换填材料是否符合设计要求（做液塑限、击实等试验）；4、压实度能否满足设计要求；5、路基宽度是否符合设计要求。二、工程问题和解决方法 工程问题：回填细粒土后，碾压达不到要求的地基系数k30。 解决方法：取土样做含水量试验，鉴别含水量是否合适，若高，则应进行翻晒；反之，则要洒水。如仍达不到设计要求，则要与设计代表联系，商讨处理办法。有可能是受下层软土的影响。4.2 塑料排水板根据固结理论，黏性土固结所需的时间和排水距离的平方成正比，在软土地层中按一定的间距和布置形式打设塑料排水板，可增加上层的有效排水途径，缩短排水距离，在路基荷载的作用下，土层中的孔隙水通过塑料排水板的滤膜渗入到沟槽内，并沿着沟槽竖向排入地面的砂垫层内。再通过砂垫层排至路基两侧的排水沟中，加快地基固结速率。使路基沉降在路堤填筑及预压期间基本完成 一、适用范围 适用于软土层较厚、路堤较高地段。特别是当天然上层的水平排水性能比垂直方问大时，采用塑料排水板加速固结效果较好。二、施工工艺塑料排水板施工工艺见流程图三、插板作业和施工要点塑料排水板每盘长200 m，固定在插板机的轮轴上，它通过插板机的导管插人地层，施工时经排水板导管上部滚轮，通过导管靴穿出，导管连同排水板通过h形锚销压人土中。将排水板插入设计深度后，拔出导管，排水板便留在土中，然后剪断，即完成一根排水板的插设。作业程序：（1）首先进行清表，填筑路拱，压实后路拱两侧与原地面高度相同，中间部分比两侧高出20 cm。（2）在路拱上铺设30 cm厚的砂垫层并碾压，提供合格的操作场地。（3）严格按施工图设计的位置及间距进行测放。排水板间距为1.2 m，呈等边三角形布置。排水板的顶部伸入砂垫层至少30 cm，使其与砂垫层沟通，保证排水畅通（4）插板机上设有明显的进尺标记，以控制排水板的打设深度。（5）塑料排水板在打设过程中应保证排水带不扭曲、透水膜不被撕破和污染。（6）打设过程中，不得使用长度不够的塑料排水板、以确保排水性能。（7）排水板与锚销连接应一可靠，锚销与导管下端口密封应严密，以免进泥。本施工中采用h形锚销，一是防止打设过程中土层与插板直接接触，损伤排水板；二是防止泥土进人导管（8）打设后外露的排水板不得遭污染，应及时清除排水板周围带出的泥土并用砂填实。（9）进场堆放的塑料排水板应予以遮盖，防止在阳光中暴露而老化。（11）插板施工完毕后，首先将砂垫层表面刮平，然后将高出砂垫层的排水板割断，使之与砂垫层顶面相平，再铺设土工格栅。在路基边坡处土工格栅要向路基内回折2.5 m，回折后的土工格栅比平铺时的土工格栅高0. 1 m。（12）土工格栅铺设完毕后，再采用人工配合轻型机械进行20 cm砂垫层铺设。砂垫层铺设应从路基两侧开始向中心进行。砂垫层铺设完成后，开始路基本体土方的填筑，第一层土方的填筑从路基一侧开始向另一侧推进，不得用载重汽车直接在砂垫层上倾土填筑，土工格栅上填筑厚度大于0.6 m时，才能使用重型压路机械。四、可能出现的工程问题及处理方法 工程问题：排水板回带现象严重。 解决方法：分析原因，改进工艺。如在拔管前停顿一会儿，让液化后的粉细砂可以恢复一定的强度；或是将桩头的销子改换为靴头。如仍解决不了问题，就得与设计协调，考虑变更打入深度。4.3 袋装砂井施工一、加固原理通过在软土地基中置入砂袋，改善地基的排水条件，使地基排水由原来的单向排水变为多向，并缩短排水距离，然后通过预压荷载的作用，使地基内的水分迅速通过砂井排出，加速地基的固结过程，从而增大地基土的抗剪强度和承载力，减少路基的工后沉降 二、施工要点 1.首先将路幅范围内原地面上的淤泥、树根、草皮、腐植土等不适用材料清除，一般清基深30 cm。两侧挖水沟以防水浸泡工作面。 2.在设计要求的路幅内用土填至比原地面高出20 cm，并以4%横坡填成路拱，碾压至密实度达到90 %以上。 3.在路拱上均匀铺设透水性好的粗砂层，砂层厚度为30 cm，表面应平顺形成同路拱相同的坡度，以利于袋装砂井中排出的水能迅速从该砂层中流出，并对砂垫层进行碾压成形。4.机具定位。根据砂井布置范围及行列间距在现场采用小木桩、竹板桩准确定出每个砂井位置在机具定位时，遵循从低处往高处打设的原则，保证锤中心与地面定位在同一点并用经纬仪观测控制导向架垂直度，在套管入土时将木桩拔掉。 5.安设套管与桩尖。套管直径应根据砂井直径而定，一般比砂袋直径大3 cm时打设效果较好。在套管上画出控制高程的刻划线，如套管接长时在打设前，应进行试安装。套管下端一般采用活瓣式桩尖固定，套管定位是利用桩机上的起吊设备将其吊起，上端送入桩帽，下端用人扶住准确插在定位点上。 6.套管打入。当套管吊起定定位后，即可开锤施打，开始落锤时要轻缓，防止套管突然偏斜。当套管入土后，应设专人观测套管是否垂直，直至深度符合设计要求。 7.下砂袋时将整个砂袋吊起，从端部放入套管口，徐徐下放或在套管口设置滑槽，将砂袋缓慢顺直放入套管中，防止砂袋扭结、断裂或磨损。 8.拔出套管：砂袋到位后即可拔出套管，拔管时应先启动激振器，再提升套管，中途不得放松吊绳，防止因套管下坠损坏砂袋：当砂袋随套管拔出而上升时，可将套管下放至原位，在套管内加人少量水，用此打开桩尖活瓣。 9.袋头处理：套管拔出后，砂袋应露出井口30 cm以上，当砂袋内砂不满时，应向砂袋内补砂直至满足要求为止。袋头竖直埋人砂垫层中，高出砂垫层的部分（在满足设计井深情况下）经检查后将其割除，重新扎牢袋口。 五、可能出现的工程问题及处理方法1、问题：袋装砂井回带现象严重。 解决方法：分析原因，改进工艺。用绳子吊住砂袋，在拔管的同时释放绳子，以绳子的下坠力冲开桩头；检查桩头的密封性能，避免因管中挤入泥浆或砂浆产生大的摩擦力。 2、问题：砂井出露长度少于30cm。 解决方法：在拔管过程中，以一定的力拉着砂袋，尽量使得砂袋在孔中保持垂直。4.4挤密砂桩和挤密碎石桩 在软弱地基中采用一定方式成孔,并往孔中填充砂料，在地基中形成一根砂柱体，即为砂桩。本工法适用于饱和粉细砂振动液化地基加固和松散砂土地基处理。一、工艺原理振动挤密砂桩是将桩尖、桩管插入待加密的饱和粉细砂地基中，通过上下提降压拔桩管灌砂和利用置于桩管顶上的振动打桩锤的振动作用，使饱和粉细砂土地基得到挤密，从而使地基得到加固。由于沉桩过程中的振动挤密作用，使孔隙比e减少，地基相对密实度得到提高，从而提高了地基的抗剪强度和承载力。此外，由于砂的灌入挤密还可使地基趋于均匀，改善地基的整体稳定性，减少地基沉降，使地基在振动作用下不致产生液化。 二、施工程序 桩机就位。根据门架式振动挤密砂桩机走行钢轨上标出的桩位标记，移动桩机，使桩机对准打桩线；启动0.5t卷扬机，按照下横梁上标出的桩位标记移动导向架，使桩管(尖)对准打桩点，并将卷扬机离合器刹紧；松动1t卷扬机离合器，使桩尖接触桩位点； 启动桩锤电机使桩锤振动，桩管沿桩位下沉(桩管必须下沉到设计深度)灌砂根据桩深，按规定的灌砂量将砂子装入桩管内，如果桩管一次容纳不了应灌入的全部砂料，剩余的砂料待桩管提升下砂振动挤密一段时间后，再补充装入； 沉桩过程中的振动挤密：第一次把桩管提升80cm100cm，提升时桩尖自动打开(目测观察料斗中砂料变化，如砂料没有减少，说明桩尖尚没有打开，此时应继续提升桩管，直到桩尖打开为止)，桩管内的砂料流入孔内； 降落桩管，振动挤压1520s； 其后，每次提升桩管50cm，挤压时间以桩管难以下沉时为宜。按上述方法经多次往复升降压拔桩管，灌砂挤密地基； 完成该桩灌砂量和桩管提至地面，然后将桩管移到下一根桩位。4.5 粉喷桩施工 一、加固原理 粉喷桩是用粉喷桩机械将钻杆钻至设计要求的土层深度，钻头到达下部持力层后，用压缩空气将水泥粉经钻杆内孔压送至钻头上的特制喷嘴，水泥粉随同钻头旋转向四周土体喷射，同时钻杆以一定的速度提升，钻头上的叶片将其四周一定范围内的土体自下而上不断切割、使之疏松并于水泥搅抖混台胶结，硬化后即可形成一定直径高于原土层强度的固结体。 二、适用范围 1粉喷桩适用于淤泥、饱和黏土、亚黏土等软土地区的地基加固。 2粉喷桩加固最大深度可达20 m。：加固土强度标准值28 d龄期的无侧限抗压强度可达2 .0 M Pa 三、施工工艺 粉喷桩施工工艺流程图 四、操作要点（1）首先清除地表0. 3 m厚种植土及其他杂物，用土回填至原地面，将其顶面做成三角形，两侧与原地面平，中心高0.2 m，其宽度不小于路堤加护道宽度，并碾压密实至K0.86，地基系数K3070MPa/ m。 （2）机具定位。根据粉喷桩布置范围及行列间距在现场用小木桩准确定出每根粉喷桩的位置。然后使桩机对位，调平机身，保证桩的垂直度。 （3）启动主电机下钻，待钻头接近地面时启动自动记录仪，空压机送气并继续钻进。 （4）当钻至设计深度时，停止钻进，钻头反钻但不提升。 （5）打开送料阀门，关闭送气阀门，喷送水泥。 （6）水泥到桩底后，提升搅拌钻头喷送水泥不停，为控制成桩质量，一般不得使用三档提升。 (7) 提升到设计高程时，关闭送料阀，停止喷粉。打开送气阀，空压机不要停机，停止提升，在原位转动2 min，以保证桩头均匀密实。 （8）搅拌钻头再钻到设计桩底深度，进行第二次搅拌。 （9）将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录。 （10) 移动桩机至下一个桩位4.6 土工格栅碎石垫层施工一、施工工艺二、施工要点1、土工格栅在平整的下承层上按设计要求的宽度铺设，其上下层填料无刺坏土工格栅的杂物，铺设土工格栅时，将强度高的方向垂直于路堤轴线方向布置。 2、土工格栅横向铺设。铺设时绷紧，拉挺，避免折皱、扭曲或坑洼。土工格栅沿纵向拼接采用搭接法，搭接宽度不小于30cm。 3、铺好土工格栅后，人工铺设上层填料，及时完成碾压，避免长期暴晒。然后采用机械运料、整平、碾压。机械摊铺、碾压从两边向中间推进，碾压自两边向中间进行，其压实度保持达到规范要求。 4、杜绝一切施工车辆和施工机械行驶或停放在已铺好的土工格栅上，施工中随时检查土工格栅的质量，发现有折损、刺破、撕裂等损坏时，视程度修补或更换。4. 7 CFG桩CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即cement flying-ash gravelpile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。 CFG桩复合地基一般不配钢筋笼，水泥用量只有灌注桩的 50 60，而且桩径小、桩数少，地基强度和变形模量较为均匀，对提高结构受力、结构抗震等级等极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本 50，与灌注桩相比可节约成本30，具有极佳的经济效益。 一、施工流程（l）桩机、混凝土泵、搅拌机就位。（2）启动桩机，钻具钻进到预定标高。（3）混凝土泵将搅拌均匀的混合料送至钻杆芯管内，提升钻杆，根据显示的灌注压力，控制混凝土泵的泵送量和钻具提升速度，灌注到设计标高。（4）移动桩机至下一桩位，并清理排气装置。4.8 路基填筑压实工艺及方法主要包括：a 路堤下部及底层填筑b 基床表层填筑c 过渡段填筑d 膨胀改良土施工e 土工合成材料应用5.1 路堤下部及底层填筑 一、路基填料要求 用于路基填筑部分的填料应满足以下三个方面的基本要求：1、在列车与路堤自重荷载作用下能够保持长期的稳定性。 2、路堤本体的压密沉降能较快完成。 3、填料的力学性质不受其它因素（如水、温度、地震）的影响而发生不利于路堤稳定的变化。二、施工工艺路堤本体填筑施工按照三阶段、四区段、八流程的施工工艺组织施工三、施工方法（1）施工测量和放样路基施工前要先做好施工测量工作内容。包括导线、中线、水准点复测、横断面检查与补测、增设水准点等。 根据恢复的路基中桩、设计图纸、施工工艺和有关规定、定出路基用地边桩和路堤坡脚边沟、护坡道等具体位置桩。 （2）路基横断面核查开工前，对线路中桩坐标、原地面高程进行复测，绘制路基横断面图，计算土石方数量；（3）施工前的复查和试验 开工前对用作填料土的沿线取土场取有代表性的土样，按铁路土工试验规程方法，进行试验，并作出土样的密度与含水量曲线，确定最大干容重、最佳含水量；（4）铺筑试验段，确定路基压实的最佳方案。2、路基清表及路拱土回填施工准备 a.组织测量放样，每20m测放中心桩及对应边桩、抄平测量，标出高程，对控制桩设置护桩。 b.考虑路基提前排除积水、晾晒、挖好排水沟 施工方法 a.采用推土机清除路幅范围内原地面上的淤泥、树根、草皮、腐植土等不适合材料。一般清除深度为20cm,如超出20cm,继续挖至全部清除，达到清基要求后用压路机碾压。 b.填筑土拱坡：在设计要求的路幅内，用土回填至原地面高出20cm左右以后，以4%的横坡填成路拱形并碾压密实成形。 质量控制 a.杜绝路基以外的水渗入，保证碾压面层的干燥。土路拱压实达到设计要求。 b.基底表面压实达到4遍后方能填筑。 c.碾压机械自重必须达到12 - 15 t以上。 d. 严格做好表面的三角拱，以利软基处理的排水畅通。 3、砂垫层 施工要点 a.砂垫层施工前将基底清理整平并按设计要求做好基底碾压和土路拱。 b.砂垫层设计厚度为0.5m，施工采用水平分层铺设，分次施工，注意分层厚度。c.根据自卸汽车斗容量及虚铺系数计算出路基横断面用料、卸车车数及路基纵向卸车距离。 d.在线路中心桩及两侧路肩上标出施工层虚铺厚度，控制每层的压实厚度。 e.推土机进行摊铺，推土机按标出的虚铺厚度将砂摊平，并使表面平整。 f.表面整形后，当砂的含水量等于或略大于最佳含水量时立即用压路机在路基幅宽内进行碾压，压路机由路基两侧向中心碾压，静压两遍，静压结束后压路机打开振动，进行振动碾压，压实遍数通过试验段施工确定遍数。 g.在碾压成形并进行孔隙率检测达到要求的砂垫层上进行土工格栅的铺设。 h.第二层砂垫层摊铺、整平及碾压采用方法与第一层相同。 3.1碾压过程注意事项 严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”或“急刹车”，停车时要先减振，再使压路机自然停止。 砂垫层摊铺采用全断面摊铺，不留纵缝；当日施工的两个工作段衔接处，从整形到碾压都要进行搭接施工，搭接长度不小于5 m。质量控制 a.砂垫层用级配良好的中、粗、砾砂填筑，含泥量小于5%，不含有机质、垃圾等杂质。 b.砂垫层铺平碾压时砂的最优含水量控制在8 %12%，如含水量偏小，当外界最低气温不低于5 时，采用洒水汽车在砂垫层外侧接水管，适量洒水后碾压： c.砂垫层密实度标准为达到中密以上（即相对密度不小于0.67）。 d.砂垫层质量检验符合标准。4铺设土工格栅 土工格栅在铺设前应检查所选用材料规格及性能是否符合设计。 铺设土格栅前应整平垫层，填料内不得有尖石、树根等杂物；铺设土工格栅要求长孔方向与线路横断面方向一致，土工格栅必须拉直拉平，幅与幅之间要对齐，为使其绷紧平整，以u形钉固定。 土工格栅铺设时，按设计端头回折，并用填料压住。 只有当土工格栅上的填料和垫层厚度大于0.6m后，才能采用重型压实机械进行碾压。 5、路堤填筑根据试验段确定的虚铺厚度在路基两侧布设标示桩，分层厚度小于30 cm，在路基表面标示出用料卸车数、纵向卸车距离；对施工段落进行技术交底，包括填层厚度、宽度、填料类别、压实标准及注意事项。分层填筑a.按横断面全宽纵向水平分层填筑压实；按照卸车标示距离专人指挥卸车，保证每层填料厚度及宽度； b.为保证边坡压实质量，填筑时路基两侧各加宽40cm有特殊要求时，按照设计办理。摊铺平整，翻松晾晒： a.填料的摊铺采用推土机按照边桩标示高度进行； b.初步摊平达到要求后，检测填料含水量是否在施工最优含水量23范围内，当含水量较低时，及时洒水； c.填料含水量适中时，压路机静压一遍后，平地机进行整平和整形，平地机由两侧向路中心进行刮平：使其纵向顺延，横回路拱符合要求，精平要仔细进行，必须将局部高出部分刮除并清出路堤外。 碾压夯实： a.根据试验确定的碾压方案及路段的特点，碾压前对压路机司机进行技术交底，其内容包括碾压起讫范围、压实遍数、压实的速度等； b.路基整形完成，填料含水量接近最优含水量时，用压路机在路基全宽范围内静压一遍，压路机应由两侧路 c.路基经过稳压后，用大吨位重型振动压路机进行压实，压实原则为“先轻后重，先慢后快，先弱后强”。由两边向中间循序碾压，各幅碾压面重叠不小于0.4 m，各区段交接处互相重叠压实，纵向搭接长度不小于2m； d.碾压过程中，如发现局部有松软现象时，应及时挖除，用合格填料换填，以保证路基整体强度； e.路肩两侧应多碾压两遍，边坡也要进行夯实。四、施工经验1.路基地质情况复核是工程开工前的首要任务，基底处理尤为关键。 2.通过路基试验段填筑，对提高工程质量具有重要意义。 3.要密切注意天气变化，及时封闭路基。德国经验： 当含水量1.25 最佳时任何天气均不可，需晾晒； 1.1 最佳含水量1.25 最佳下雨不可，其他可； 0.9 最佳含水量1.1 最佳下大雨不可，其他可4.路基相邻作业段以横向结构物划分时，一定要注意两侧填筑速率，桥涵过渡段填筑应与路基填筑按水平分层一体同时进行，以保证路基整体连续性：5.高填路堤施工特别要注意边坡部位填筑，适当加宽路基两侧填土宽度，保证边坡部位压实质量，同时用挖掘机改装的设备夯拍边坡保证边坡密实： 5.2基床底层填筑5.3过渡段填筑五、过渡段的施工原则 a保证设计的长度和范围。 b填筑材料符合设计要求。 c保证设计规定的压实标准。 d基底处理与桥台、相邻路基同时进行。 e隐蔽工程验收合格后，才能进行基坑和基底处理。 f桥台混凝土强度达到设计要求后，才能进行过渡段填筑施工。 g桥台基坑回填材料符合设计要求（台后基坑使用C40混凝土）。 f过渡段与相邻的路堤和锥体按水平分层一体同时填筑。 过渡段两侧按设计做好纵向和横向排水沟，避免水从结合部渗人六路基造成病害： 桥台必须按照设计要求做好防水层与保护层后施工过渡段。 1、填筑前的准备工作 （1）清除基底不宜作填料的地表土，整平后碾压密实，达到控制指标。 （2）在室内作出级配碎石配合比试验并进行填料压实试验，以确定压实机型、摊铺厚度、压实遍数、压实速度。 （3）开挖过渡段两侧的纵向及横向排水沟。 （4）对压实机械人员进行技术交底。 （5）为控制分层厚度，在结构物上划出明显的每层厚度的标线。 2、填筑施工确定出填筑厚度，根据每层厚度计算出过渡段填筑的总层数。每层施工工艺可参考如下步骤： （1）验收过渡段基底 进行地基承载力检测合格以后，平整场地。按照设计要求划线确定第一层级配碎石填筑的界限，放样路基中心、护锥轮廓线、填筑边线及打设高程控制桩。 （2）搅拌运输 级配碎石采用稳定土搅拌站集中拌和，根据试验段的参数进行拌和。控制含水量并根据天气情况作相应的调整。运输设备可采用自卸汽车。（3）摊铺碾压 因下几层作业面比较小，可采用人工进行摊铺。注意松铺厚度及摊铺均匀。其余各层采用推土机进行摊铺，对不均匀处进行调整。拌和好的混合料要尽快运到现场并进行摊铺碾压。注意堆放的距离。全断面碾压应遵循“先两侧后中央，先静压后振压，注意时速，作业面不调头不转弯”的原则。（4）检测修整设专人及时进行压实质量检测。每层碾压后压实若达不到要求，要分析原因，重新补压直到满足要求。记录完整、准确，签认及时5.4膨胀改良土施工膨胀土是矿物质多为蒙脱石、伊利石和高岭石的粘性土。其体积随含水量的增加而膨胀，反之随含水量的减少而收缩，具有较强的胀缩性。作为路基填料必须经改良处理后才能使用。 目前处理膨胀土的方法主要是化学改良，如掺石灰、水泥、粉煤灰、固化剂等，使膨胀土与之起一定的化学反应，改变膨胀土的胀缩性。 5.4.1路拌法（物理改良）现场施工改良土现场多采用路拌法施工，施工工艺流程如图：1、下承层处理及检验 按验收标准对下承层进行处理及检查验收。验收合格后，用平地机将表面刮平。若表面干燥则洒水湿润。 在合格的下承层上测量放样，施放边桩及路拱桩，并标注出虚铺厚度。 2、分层填铺填料 等距离堆卸填料。用推土机沿线路纵向，先两侧后中间进行摊铺，然后用平地机进行整平。虚铺厚度由标注桩控制。控制好填料的含水量。3、填料拌和 先进行翻耕，再用路拌机进行拌和，控制好翻拌深度，避免填筑层与下承层之间形成素土夹层。拌和沿线路纵向进行，先路基两侧后路基中间，纵向衔接宽度为0.5m 。反复进行几次，使其拌和均匀。整个过程中，技术人员应经常检测改良土的含水量、拌和深度及填料均匀程度。当填料符合要求后，用平地机初平，准备进行碾压。4、碾压 在初平的路段上用压路机快速静压一遍，以暴露潜在的不平整，对其由人工配合机械整平。碾压由外侧路肩向线路中心进行，沿纵向重叠1/3轮。碾压工艺：先静压一遍，然后弱振碾压一遍，强振碾压四遍，再弱振碾压一遍，最后静压一遍。若有不平处，用平地机刮平并补压。压实后的改良土，表面应平整密实，无裂缝或局部龟裂纹，无浮土、脱皮及松散等现象，密度及压实检测符合要求。5.5 土工合成材料应用 土工合成材料是以人工合成的高分子聚合物为原料，将其制成各种类型的产品。把土工合成材料置于路基土体的内部、表层、边坡及土层之间提高土体的整体工程特性。土工合成材料具有重量轻、抗拉强度高、施工简便等特性。其具有的反滤、排水、加筋、隔离、防渗和防护等基本作用，可在路基工程及支挡工程建筑中充分发挥作用。因此在新建铁路路基工程中土工合成材料的应用都得到广泛的重视。在软土地基加固中应用塑料排水板、袋装砂井起到加快软土地基排水的作用。在软基垫层中铺设单层土工格栅、多层土工格栅或土工格室起到垫层加固减小路基差异沉降的作用。在路基边坡铺设土工格栅起到控制边坡压实质量及增大边坡坡度的作用。在坡而铺设三维植被网起到固土植草的作用。 第三部分 路基施工检测技术路基施工检测技术