高速铁路路基填.ppt

高速铁路路基填料 选择与施工技术,基床表层,级配材料的准备 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。,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。,基床表层施工 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,图6-9 基床表层填筑施工工艺流程,1）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。,2）拌和运输区段 （1) 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。 （2) 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。,（3) 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。,3）摊铺碾压区段 （1)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。 （2)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。,（3)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。,4）检测试验区段 （1）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。 （2）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。,每作业面摊铺碾压机具组合,1）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； 2）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。,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。,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。,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。,几点体会,级配碎石的大小颗粒配比对施工质量有重要影响，只有通过试验才能确定不同粒径的配合比。 严格控制填料的含水量，并通过试验确定合理的碾压遍数。 采用颗粒间孔隙率n控制级配碎石的压实质量更为合理。 含水量对K30的测试结果有重要影响。,基床底层改良土施工技术,石灰土强度形成机理,在细粒土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。 一般分四个方面，第一是离子交换作用；第二是结晶硬化作用；第三是火山灰作用；第四是碳酸化作用。,离子交换后使粘土胶团双电层中的电动电位降低，扩散层减薄，增加了土粒间的范德瓦尔力； 火山灰反应将生成含水硅酸钙、铝酸钙等胶凝物质； 石灰碳化后变为碳酸钙晶粒； 石灰结晶是指氢氧化钙由原来的松散的无定型状态变为晶体状态，只要有水和空气存在，不论石灰土混合料处于松散状态或密实状态，,上述4个物理化学变化总是不断进行，直到石灰中的活性氧化钙、活性氧化镁反应完毕为止。石灰本身的碳化与结晶作用主要是石灰自身反应的结果，反应的程度与土质的变化影响不大。即无论石灰与何种土进行改良加固，只要石灰剂量保证，石灰的剂量满足要求，石灰的碳化与结晶过程是不会有太大的差异的。离子交换、火山灰反应不仅受石灰质量、剂量的影响，而且土本身的各种性能将显著地影响到这两种作用的程度和结果，不同的土质与这两种反应过程会有显著的差异。,石灰改良土早期强度的形成关键在于离子交换和火山灰反应的程度大小。 根据离子交换反应的原理，土颗粒上进行反应能力的大小之一是取决于土的表面积的大小，二是取决于土的交换容量的多少。当石灰中的钙离子与土粒之间发生离子交换反应时，交换的部位都是在土颗粒的表面上进行的，所以，土粒的表面积越大，可交换的部位也就越多，从而造成的效果也就越显著。,火山灰反应生成的产物是一种具有很高水稳性的凝胶物质，依靠这种产物将土的颗粒胶连、包裹在一起，形成石灰土的早期强度。影响这一过程的因素一是取决于外因条件，如周围环境的温度和湿度，石灰的质量与剂量；二是取决于内因条件，主要是指土自身的土质因素。当外界条件充分满足的条件下，内因即土质因素就起着决定性的作用了。,首先，不同的土成分对火山灰反应其这至关重要的作用。研究表明，其火山灰反应的氧化物只是具有活性的二氧化硅和三氧化二铝，这些活性的氧化物与石灰作用，生成凝胶物质，而那些非活性的原生矿物，如石英、云母、长石类在碱条件下是不发生反应的。,因此经过物理的和化学的作用，石灰改良土发生团聚，由于胶凝物生成，构成了凝胶团聚结构。随着龄期的增长，棒状及纤维状结晶体形成，并不断生长，构成了结晶体的网架结构。随着龄期的继续增长，胶凝结构层加厚，结晶的网架结构加密，形成了胶凝结晶的网状混合结构。,离子交换反应使泥土胶体絮凝，土的湿坍性得到了改善，使石灰土获得初期的水稳性；碳酸化反应与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起决定性作用。当他们的生成物处于胶凝状态时，石灰土结构属凝聚结构，随着结晶网架的形成，逐渐向结晶缩合结构转化，其刚度不断增加。,水泥土强度形成机理,水泥与土拌和后，由于土的影响，水化反应进行较缓慢。水泥的矿物成分在土中先与水进行强烈的水解和水化反应，同时在溶液中分解出氢氧化钙并形成其他水化物。当各种水化物生成后，有的自身继续硬化形成水泥骨架具有强度；有的则同有活性的土进行反应。,水泥土强度增长的基本原理是基于水泥与土之间的物理化学反应，不仅存在水泥的水化硬化，而且伴随着土体与水泥水化物的相互作用，水泥土的强度构成主要有4个层次：土的固有结构，物理改良，水泥硬化，硬凝反应。其中水泥硬化对强度的贡献最大。,水泥与粘土拌和后，水化产生Ca(OH)2和CSH等水化物，Ca(OH)2随即被土质吸收。如果水泥土孔隙水仍处于Ca(OH)2过饱和状态，则CSH等水泥水化物将正常生成；且由于有充裕的Ca(OH)2存在，土中活性物质变得以与Ca(OH)2进行充分的硬凝反应，生成CSH等水化物。在这种情况下，水泥土可得到较高的强度。,若水泥土孔隙水已不再为Ca(OH)2所饱和，则土质将继续吸收生成CSH所需的Ca2+，OH，使水泥水化生成的CSH量大大减少。而土中的活性物质因得不到足够的Ca(OH)2，而不能发生硬凝反应，因此导致水泥土强度降低。,改良土的击实试验 改良土的无侧限抗压强度试验 水泥或石灰的剂量测定（EDTA滴定法）,改良土的施工要求,改良土的施工目的是要得到一个掺入料剂量符合规定、水和掺入料分布均匀、密实度大的混合料，经过养生后，改良土成为一种结硬的整体性材料，而且表面平整、具有规定的路拱，能满足结构的使用要求。,改良土的施工拌和方法,第一种方法是就地拌和法或称路拌法。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。 第二种方法是用移动式拌和机沿线路拌和。这种方法经常用于大的工程，在美国使用的最多。,第三种方法是中心站拌和法或称集中拌和法，即集中在某一场地（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。 国内常用的方法是路拌法。,改良土混合料各成分用量计算方法,以水泥土为例，设水泥土的厚度为h（m）、宽度为b（m），则所需的水泥土混合料可用下式计算。 在计算水泥土混合料中的材料数量时，水泥的剂量按干土质量的百分率（%）计，（即剂量=水泥/干土质量）而水的数量则按土和水泥的总干质量的百分率（%）计。 混合料中水的数量PW（t）： PW=Pm,混合料中干土的质量Ps（t）： 混合料中水泥的质量Pc（t）：,由于天然状态下的土通常都含有一定数量的水，因此必须对水和土的质量进行校正。 如天然状态下土的含水量为0（%），则应该向混合料中增加的水量为： 同时，天然状态土的质量应该是：,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23遍，保证深层土体密实；继续静压23遍，压实弱振时破坏