高速铁路路基工程技术及质量控制教材.ppt

高速铁路路基工程技术及质量控制,2016.3.21合肥,李怒放,主要内容一、路基工程质量是高速铁路成败的关键二、高速铁路路基工程的特点三、高速铁路路基工程的控制要点四、高速铁路路基结构设计五、高速铁路路基施工新技术六、高速铁路路基检测新技术七、高速铁路路基工后沉降控制与评估八、加强边坡防护及防排水工程的管理九、接口设计及管理,一、路基工程质量是高速铁路成败的关键1.高速铁路旅客列车设计行车速度250350km/h的铁路。2.高速铁路对轨道的要求高平顺性为确保列车高速、安全、舒适、平稳运行以及最大程度的减少维修工作量，高速铁路要求轨道具有高平顺性。3.轨道的基础（线下工程）路基、桥涵、隧道支撑轨道的是线下工程路基、桥涵、隧道，它们的变形特性直接影响轨道的平顺性。,一、路基工程质量是高速铁路成败的关键4.路基与桥涵、隧道的不同变形特性桥涵、隧道本身的结构特点决定了它们具有较大的刚度，即在力的作用下抵抗变形的能力强。因此，它们的变形(沉降)比较容易控制。路基由土和石组成的散体材料构成，自身刚度小，即在力的作用下抵抗变形的能力弱。因此，路基的变形(沉降)控制的难度就大。,一、路基工程质量是高速铁路成败的关键5.如何提高路基抵抗变形的能力地基处理优质填料填筑工艺以桥代路6.路基工程施工质量的诸多影响因素施工装备、工程造价、环境条件。由于地基处理的效果受施工装备能力所限，路基填筑质量受填料材质、压实机具与工艺、天气和气候等条件的影响大，路基与刚性结构物之间的过渡段受施工条件差的影响，使得路基工程的施工质量更加难以保证。7.过渡段路基施工质量控制的薄弱环节。,一、路基工程质量是高速铁路成败的关键8.路基工程土工结构物产品材料工艺路基工程是线下工程中质量最难控制、最容易被忽视、也最容易出问题的。因此，应同等重视路基、桥涵及隧道工程，也应将路基工程按“土工结构物”进行设计和施工。强化结构设计的理念是保证路基工程质量的先决条件。所谓“土工结构物”其实就是个“产品”。产品的制造就是材料加工艺。合格的产品优质材料先进工艺，同样适用于路基工程。,一、路基工程质量是高速铁路成败的关键9.轨道要求线下工程必须具有长期的稳定性和耐久性作为轨下基础的路基，不仅其主体结构要具有长期的稳定性和耐久性，其防护、防排水及接口工程也是保证路基能够长期、耐久和抵抗自然环境影响的重要条件。10.我国已开通运营的高速铁路的经验与教训高速铁路运营过程中，出现质量问题最多的线下工程就是路基。因此，路基工程质量是高速铁路成败的关键。,二、高速铁路路基工程的特点1.构筑材料：土、石散粒体介质，种类繁多，力学性质复杂多变，受环境影响会发生变异。2.工作环境：暴露在大自然中，同时遭受轨道结构荷载、列车荷载和自然荷载的作用。3.荷载特点：基床部分受列车动荷载和环境荷载的影响较大，从上到下逐渐减弱；路基修筑和列车运营后，在地基上作用有条带状的分布荷载，随深度增加而逐渐扩散，形成的附加应力逐渐减弱。,二、高速铁路路基工程的特点4.设计理念：高速铁路路基工程应按土工结构物进行设计，其地基处理、路堤填筑、边坡支挡防护以及排水设施等必须具有足够的强度、稳定性和耐久性，使之能抵抗各种自然因素作用的影响，确保列车高速、安全和平稳运行。5.设计特点：既要强调强度，又要强调变形，即按刚度（模量）设计。理解为：在力的作用下，抵抗变形的能力。,三、高速铁路路基工程的控制要点1.在列车和环境作用下的整体稳定性2.动变形与动刚度3.抵抗道碴的贯入与侵蚀(有碴轨道）4.地基处理5.路基填料质量与施工工艺6.路基排水与防护系统7.路基工后沉降8.路基质量检测,四、高速铁路路基结构设计特点为了提供一个强度高、刚度大且纵向变化均匀、并具有长期动力稳定和耐久性以及防渗、抗冻等性能良好的轨道基础，各国对路基结构采取了强化措施：1.强化的层状结构2.设置过渡段高速铁路路基结构设计采用了多层结构系统和设置过渡段，其标准也较普通铁路有了显著的提高。设计、施工及验收暂规对路基变形、基床结构、填料、地基条件及处理等均有明确规定和严格的要求。,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（日本）,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（日本）新干线路基标准横断面,1.基床表层：沥青混凝土厚5cm，基床底层K3011kgf/cm3时，级配碎石厚30cm，基床底层7kgf/cm3K3011kgf/cm3时，级配碎石厚65cm；2基床底层：厚230265cm。,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（德国）,300km/h高速客运专线有砟和无砟轨道路堤结构设计横断面图,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（德国）,300km/h高速客运专线有砟和无砟轨道路堑结构设计横断面图,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（法国）,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（台湾）,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（韩国）,四、高速铁路路基结构设计强化的层状结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）无砟轨道双线路堤标准横断面示意图,路基由基床表层、基床底层和基床以下路堤构成:基床表层0.4m(无砟)、0.7m（有砟）：应填筑级配碎石；基床底层2.3m：应采用A、B组填料或改良土；基床以下路堤：宜选用A、B组填料或C组碎石、砾石类填料；当选用C组细粒土填料时，应根据填料性质进行改良。,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（德国）,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（法国）,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（日本）,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）台尾过渡段设置示意图,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）一般路堤与横向结构物（h1.0m）过渡段示意图,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）寒冷地区路堤与横向结构物（h1.0m）过渡段示意图,注：图中t为最大冻结厚度，当t10.3m时涵顶全部填筑防冻填料。,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）路堤与横向结构物（h1.0m）过渡段示意图,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）硬质岩石堤堑过渡段示意图,四、高速铁路路基结构设计过渡段结构（中国）,高速铁路设计规范（TB10621-2014）软质岩石或土质堤堑过渡段示意图,四、高速铁路路基结构设计基床结构设计原理（外国）,德国：根据表层Ev2的要求和底层的Ev2值以及防冻等要求设计基床表层的厚度；日本：根据底层的K30值以控制路基的动变形不超过2.5mm设计基床表层的厚度；法国：根据垫层以下路基土的类别和所能承受的荷载及路基的等级，依据经验进行设计。,四、高速铁路路基结构设计基床结构设计原理（德国）,基床表层厚度的确定,四、高速铁路路基结构设计,中国高速铁路路基设计的一般规定：1.路基主体工程应按土工结构物进行设计。路基工程应加强地质调绘和勘探、试验工作，查明基底、路堑边坡、支挡结构基础等的岩土结构及其物理力学性质，查明不良地质情况，查明填料性质和分布等，在取得可靠地质资料的基础上开展设计。2.路基主体工程设计使用年限应为100年。路基排水设施结构及路基边坡防护结构设计使用年限为60年。,四、高速铁路路基结构设计,中国高速铁路路基设计的一般规定：3.路基工程应保障列车高速行驶的安全性和舒适性。路基基床表层的刚度应满足列车运行时产生的弹性变形能控制在一定范围内的要求；其强度应能承受列车荷载的长期作用；其厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超过基床底层土的长期承载能力。基床表层结构应能防止地表水侵入导致基床软化及翻浆冒泥、冻胀等基床病害。4.路基填料的材质、级配、水稳性等应符合高速铁路的技术要求，填筑压实应符合相关标准的规定。路基连续填筑长度较长时，应积极采用连续压实控制等技术。,四、高速铁路路基结构设计,中国高速铁路路基设计的一般规定：5.路基填料最大粒径在基床底层内应小于60mm，在基床以下路堤内应小于75mm。6.路基边坡的最大限制高度应根据边坡稳定性分析和工后沉降标准，并结合地形地貌、岩土工程特点、填料性质、施工条件、土地资源及周边环境情况等因素综合分析确定。7.路堤填筑前应进行现场填筑试验。8.路基与桥台、横向结构物、隧道及路堤与路堑、有砟轨道与无砟轨道等连接处均应设置过渡段，实现刚度及变形在线路纵向的均匀变化。,四、高速铁路路基结构设计,中国高速铁路路基设计的一般规定：9.地基处理措施应根据路基工后沉降控制标准、路堤高度、填料、地形和地质条件、建设工期、材料来源、施工机械及环境影响等因素综合分析确定，并符合铁路工程地基处理技术规程TB10106的规定。10.路基工后沉降值应控制在允许范围内，并进行系统的沉降观测；轨道铺设前应根据沉降观测资料进行分析评估，评估通过后方可进行轨道铺设。,四、高速铁路路基结构设计,中国高速铁路路基设计的一般规定：11.路基边坡工程应采用植物防护与工程防护相结合的措施，并兼顾景观与环境保护、水土保持、节约土地等要求。12.路基防排水工程应系统规划，设施完整，并与桥涵、隧道、轨道、站场等排水设施有效衔接，形成完整的排水系统。13.路基设计应符合防灾减灾要求，提高路基抵抗连续强降雨、洪水及地震等自然灾害的能力。14.季节冻土地区路基设计应考虑最大冻结深度、降水量、地下水位等影响因素，合理选择路基填料，加强路基防排水、防冻胀措施。,四、高速铁路路基结构设计,中国高速铁路路基设计的一般规定：15.路基面竖向设计荷载应根据高速铁路列车设计活载、轨道结构自重等上覆作用，路基面荷载分布图及轨道和列车均布荷载表（略）。16.路基工程的稳定性验算和抗震设计应符合铁路工程抗震设计规范GB50111的规定。17.利用既有铁路地段的路基设计标准应按设计速度或路段设计速度标准确定，困难条件下经技术经济比选后可维持既有铁路路基标准；联络线、动车组走行线等路基应按相应的设计速度标准确定。18.路基工程应加强接口设计，合理设置电缆槽、电缆过轨、接触网支柱基础、声屏障基础及综合接地等相关工程，避免因相关工程影响路基防排水系统、路基强度及稳定。,四、高速铁路路基结构设计各国铁路路基压实指标,四、高速铁路路基结构设计压实系数K(Dpr)的定义,填料压实后的干密度与击实试验测得的最大干密度的比值。即：压实系数=干密度/最大干密度最大干密度：由室内击实试验测得。中国重型击实K德国轻型击实Dpr干密度：现场填料压实后，通过环刀法、灌水法、灌砂法、气囊法、核子湿度密度仪法测得。铁路工程土工试验规程（TB101022010）,四、高速铁路路基结构设计地基系数K30的定义,通过在测试点对直径30cm的刚性荷载板分级施加静荷载试验，在测得的应力位移(s)曲线上，取位移1.25mm所对应的应力1.25与位移1.25mm的比值，即：K30=1.25/1.25(MPa/m)试验方法称为K30平板载荷试验，可简称：K30试验。试验设备称为K30平板载荷试验仪，可简称：K30仪。铁路工程土工试验规程（TB101022010）,Ev1、Ev2、K30概念解释,Ev1=(1.5r)/s1(MPa)Ev2=(1.5r)/s2(MPa),1.25mm,K30=/1.25(MPa/m),四、高速铁路路基结构设计二次变形模量Ev2的定义,采用Ev2测试仪对测试点进行第一次分级加载和卸载后，再进行第二次分级加载试验，可测得的应力位移（-s）曲线，取应力在0.30max和0.70max之间的位移割线斜率来确定变形模量Ev值。其中，一次加载曲线上的Ev值为一次变形模量Ev1二次加载曲线上的Ev值为二次变形模量Ev2Ev1=(1.5r)/s1Ev2=(1.5r)/s2试验方法称为变形模量Ev2试验，可简称：Ev2试验。试验设备称为Ev2变形模量测试仪，可简称：Ev2测试仪。铁路工程土工试验规程（TB101022010）,四、高速铁路路基结构设计动态变形模量Evd的定义,动态变形模量Evd是指土体在一定大小的竖向冲击力Fs和冲击时间ts作用下抵抗变形能力的参数。依据弹性均质半无限体空间理论，对于泊松比=0.21由平板压力公式Evd=1.5r/s计算得出，其中：Evd动态变形模量（MPa）；r圆形刚性荷载板的半径（mm）；荷载板下的最大冲击动应力，它是通过在刚性基础上，由最大冲击力Fs=7.07KN，且冲击时间ts=17ms时标定得到的，即=0.1MPa；s实测荷载板下沉幅值（mm）；1.5荷载板形状影响系数。实测结果采用公式Evd=22.5/s计算。,四、高速铁路路基结构设计动态变形模量Evd的定义,试验方法称为Evd动态平板载荷试验，可简称：Evd试验。试验设备称为Evd动态变形模量测试仪，可简称：Evd测试仪。铁路工程土工试验规程（TB101022010）,四、高速铁路路基结构设计德国铁路路基压实标准Ril836,四、高速铁路路基结构设计日本铁路路基压实标准,四、高速铁路路基结构设计中国铁路路基压实标准,基床表层压实标准,注：无砟轨道可采用K30或Ev2。当采用Ev2时，其控制标准为Ev2120MPa且Ev2/Ev12.3。,四、高速铁路路基结构设计中国铁路路基压实标准,基床底层填料及压实标准,注：1.无砟轨道可采用K30或Ev2。当采用Ev2时，其控制标准为Ev280MPa且Ev2/Ev12.5。2括号内数字为寒冷地区化学改良土考虑冻融循环作用所需强度值。,四、高速铁路路基结构设计中国铁路路基压实标准,基床以下路堤填料及压实标准,注：无砟轨道可采用K30或Ev2。当采用Ev2时，其控制标准为Ev245MPa且Ev2/Ev12.6。,特别提示！,对Ev2/Ev1值的要求，可追溯到德国路基规范Ril836，该规范引用了德国公路路基工程附加技术条件和规定ZTVE-StB94（1997版），其中，第14.2.5条表9及其下方的一句文字说明如下：Dpr与Ev2/Ev1存在以下关系：Dpr1.0Ev2/Ev12.3Dpr0.98Ev2/Ev12.5Dpr0.97Ev2/Ev12.6,注：当Ev1大于Ev2要求值的60%时，Ev2/Ev1值可以大于此规定值。,四、高速铁路路基结构设计德国基床表层材料,路基保护层和防冻层填料KG1和KG2的级配曲线,KG1的渗透系数kf110-6m/sKG2的渗透系数kf510-5m/s,基床表层级配碎石粒径级配,基床表层级配碎石粒径级配曲线,注：括号内数字适用于无砟轨道及严寒、寒冷地区有砟轨道铁路。,四、高速铁路路基结构设计中国基床表层材料由开山块石，天然卵石或砂砾石经破碎筛选而成。,检测工作的必要性,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。,六、高速铁路路基检测新技术,K30Ev2Evd+FDVK,OK！,六、高速铁路路基检测新技术,Ev1、Ev2、K30概念解释,Ev1=(1.5r)/s1(MPa)Ev2=(1.5r)/s2(MPa),1.25mm,K30=/1.25(MPa/m),承载板,反力装置,加载装置,荷载量测装置,沉降量测装置,PDG-K型Ev2测试仪,PDG-SD型,PDG-K型,承载板,加载装置：液压泵、千斤顶、高压油软管,荷载量测装置：压力盒采集头、采集处理器,打印机,沉降量测装置：数显百分表、测量臂（杠杆式）、采集头、采集处理器,PC专用数据处理软件Ev2测试报告,PDG-K型Ev2测试仪,Ev2测试报告,Ev2专用软件,Ev2仪的标定和校验必须按规定执行。Ev2仪出厂前和维修后都必须进行标定。Ev2仪必须每年标定一次。进口仪器必须提供以证明材料：仪器上必须标注明确的原产国生产厂家名称；仪器原产国生产厂家的ISO9001认证证书；仪器原产国法定计量机构的标定授权书；仪器原产国出厂校验标定证书；我国法定计量机构的有效校验标定证书。,Ev2标定与校验,举例：,德国法定计量机构的标定授权书,德国ISO9001认证证书,我国法定计量机构有效的校验标定证书,动态变形模量Evd,动态变形模量Evd是指土体在一定大小的竖向冲击力Fs和冲击时间ts作用下抵抗变形能力的参数。依据弹性均质半无限体空间理论，对于泊松比=0.21由平板压力公式Evd=1.5r/s计算得出，其中：Evd动态变形模量（MPa）；r圆形刚性荷载板的半径（mm）；荷载板下的最大冲击动应力，它是通过在刚性基础上，由最大冲击力Fs=7.07KN，且冲击时间ts=17ms时标定得到的，即=0.1MPa；s实测荷载板下沉幅值（mm）；1.5荷载板形状影响系数。实测结果采用公式Evd=22.5/s计算。,六、高速铁路路基检测新技术,利用落锤从一定高度自由下落在阻尼装置上，产生的瞬间冲击荷载，通过阻尼装置及传力系统传递给直径300mm的承载板，在承载板下面（即测试面）产生的动应力，使承载板发生沉陷s即承载板振动的振幅，由沉陷测定仪采集记录下来。沉陷值s越大，则被测点的承载力越小；反之，越大。,Evd测试仪工作原理,加载装置挂（脱）钩装置(带水准泡)导向杆落锤（10.0kg）阻尼装置荷载板圆形钢板（直径300mm）传感器沉陷测定仪(显示、存储、与电脑连接)打印机,Evd测试仪主要结构组成,加载装置总重量：15.0kg落锤重量：10.0kg最大冲击力：7.07kN冲击持续时间：17.01.5ms承载板直径：300mm厚度：20.0mm重量：15.0kg电子沉陷测定仪沉陷测试范围：0.12.0mm0.02mmEvd测试范围：10MPa225MPa电源：4xR6电池适应温度范围：050摄氏度外观尺寸：210mmx80mmx25mm存储量：200组测试曲线重量：0.4kg,Evd测试仪主要技术参数,Evd测试仪用途、适用范围,用途：监控检测土体承载力指标动态变形模量Evd适用范围：铁路、公路、机场、城市交通、港口码头、工业与民用建筑的地基施工质量监控测试。,Evd测试仪的特点,体积小、重量轻、便于携带安装及拆卸方便、操作简便自动化程度高、测试速度快性能稳定、测试精度高检测费用低适应范围广环保型，无核辐射、废气等污染动载测试符合土体实际受力状况,Evd试验方法试验前准备,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,Evd试验方法试验步骤,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,中/英文电脑软件Evd测试报告,中/英文双显,小型打印机中/英文打印,Evd试验方法试验步骤,Evd专用软件,Evd仪的标定和校验必须按规定执行。Evd仪出厂前和维修后都必须进行标定。Evd仪必须每年标定一次。进口仪器必须提供以证明材料：仪器上必须标注明确的原产国生产厂家名称；仪器原产国生产厂家的ISO9001认证证书；仪器原产国法定计量机构的标定授权书；仪器原产国出厂校验标定证书；我国法定计量机构的有效校验标定证书。,Evd标定与校验,动力连续同步检测技术,德文缩写：FDVK英文缩写：CCC,控制路基填筑压实质量及其均匀性。,六、高速铁路路基检测新技术,动力连续同步检测技术,常规方法在碾压后进行，属于结果控制，缺乏过程控制；抽样检验的试验费时费力，给施工过程带来明显干扰；若个别试验点不满足要求时，重新碾压界线很难界定；“点”的检验方法很难控制路基压实的均匀性；抽样检验一般符合正态分布，但存在变异性区域时的代表性差。,六、高速铁路路基检测新技术,动力连续同步检测技术,技术原理,将振动压路机看成了一个连续的动态加载设备。利用振动压路机在碾压土体时的动态反应来评定土体的压实情况土体越硬，压路机的振动反应越强烈。将振动传感器安装在振动轮上，连续测定振动轮的动态反应。一般直接测量的都是振动轮的竖向加速度。对振动轮加速度的处理方式不同，产生了几种不同评定模式。,通过事先与常规指标建立相关关系，间接采用常规指标进行质量控制。,六、高速铁路路基检测新技术,动力连续同步检测技术,直观的检测结果及检测报告,六、高速铁路路基检测新技术,高速铁路设计规范（TB10621-2014）中，将工后沉降定义为：铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉降量。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,解读：工后沉降是铺轨工程完成以后才开始发生的，一直到时间t=时的沉降量。,路基工后沉降的组成,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,时间,沉降s,沉降测量点,路堤完成施工,铺设无碴轨道时间点T0,预定运营完成时间点T3,铺设完成验收时间点T1,开始运营时间点T2,sst,sv,su+e,R,变形分析和预测,分析时间点,su+e,R+sst+sv=sR,sR=su+e,R+sst+sv=su(T0-T3)+se(T0-T3)+sst(T0-T3)+sV(T2-T3)15mm+5mm,预测!,高速铁路建设应达到系统具有安全性、可靠性、（高）支配性和（低）维护性的目标。为了达到这个目标，高速铁路对轨道结构提出了高平顺性和高稳定性的要求。无砟轨道结构由于采用了混凝土道床板和水硬性支承层代替碎石道碴道床，在高速条件下其线路稳定性和耐久性具有明显的优势，与有砟轨道结构相比其维修工作量大大减小，更能满足高速铁路的上述建设目标，所以，无砟轨道结构成为高速铁路轨道结构的发展方向，并在工程中得到了越来越多的应用。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,与任何工程结构物一样，无砟轨道作为高速铁路系统的重要组成部分，首先应满足安全性和使用性方面的要求。无砟轨道路基结构物的使用性包括功能和耐久性要求，除了要能长期提供上部结构相应的刚度和起荷载传递、扩散等功能外，还应满足保证线路长期稳定的“零”或者“低“后续沉降变形条件(耐久性)。与安全性要求相比，耐久性对无砟轨道系统的设计往往起控制作用，其中，路基结构物的沉降变形对无砟轨道系统的耐久性具有关键性的影响。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,众所周知，混凝土道床板浇注完成、硬化后允许发生的后续沉降变形是十分有限的。目前，常规的无碴轨道扣件可调范围为30mm，扣除施工误差后留给后续沉降变形的可调高程总共为20mm。以此为基础，设计上一般将其中的15mm作为控制路基和地基工后沉降变形的允许值，剩下的5mm预留给交通荷载在路基中引起的附加沉降变形。这样的划分虽然有一定的人为因素，但目前国内外已有的工程实践经验已初步验证了其可行性。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,铺设无碴轨道后的钢轨扣件允许调整非常有限！,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,由于受扣件调整能力的限制，无砟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，工后沉降变形的控制是路基铺设无砟轨道成败的关键。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,在勘察设计阶段，设计人员是根据地质条件、土层物理力学参数、填土高度、地基加固措施、工期等计算总沉降量及工后沉降量，选择合理的地基加固措施。由于地层的不均匀性、参数选取的精度、计算方法的局限性，以及施工过程的影响等因素，此时沉降计算只能算是“估算”，实际沉降值与计算值会有较大差别。可见，计算的工后沉降其精度难以满足高速铁路毫米级的高标准要求，不足以作为能否铺设无碴轨道的依据。因此，必须通过施工过程中的沉降变形的实际观测，分析、评估和预测路基的工后沉降，作为无砟轨道铺设的依据。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,沉降变形观测及评估的管理建设单位职责,1.委托咨询单位或专业队伍进行无砟轨道铺设条件的评估工作。2.根据设计要求及客运专线无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）的相关规定，制定变形观测及评估工作实施细则。3.负责观测及评估人员的技术指导和培训。4.对观测数据的真实、可靠性负责，并建立变形观测和评估数据库。5.组织阶段评估工作，并及时将阶段评估结果交勘察、设计、施工、监理和咨询等单位；评估工作完成后，提交无砟轨道铺设条件评估报告。6.检查、监督、协调、处理变形观测及评估工作中的有关问题。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,沉降变形观测及评估的管理勘察设计单位职责,1.提交线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书；线路工程变形观测断面、观测点布置等要求；变形计算报告，包括不同阶段的设计沉降值与时间的关系曲线等。2.对变形观测的设计要求进行技术交底。3.参与制订变形观测及评估工作实施细则。4.根据变形观测结果，对设计预测沉降进行实时修正，并将设计预测的结果提交建设单位。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,沉降变形观测及评估的管理施工单位职责,1.负责线下工程变形的观测。2.参与制订变形观测和评估工作实施细则。3.变形监测网的建立。4.根据建设、勘察设计等单位和客运专线无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）的相关要求，设置变形观测点，进行观测，做好记录，并及时提交观测数据，保证观测数据真实、可靠。5.负责观测施设的保护，确保施工过程中不受扰动或破坏。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,沉降变形观测及评估的管理监理单位职责,1.参与制订变形观测和评估工作实施细则。2.对重要环节进行旁站监理。3.监督、检查观测设施的保护，确保其不受施工或外界的扰动和破坏。4.对施工单位的观测数据及时签字签认。5.应全过程对变形进行平行观测，并将路基和过渡段作为监测的重点。平行观测的数量，一般地段应为总测点的10，地质复杂、沉降变化大以及过渡段等区段应为总测点的20%。平行观测应由监理单位专业人员采用与施工单位观测人员“换手测量”的方式同步进行。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,设计阶段（沉降计算/证明/设计）,路基工程施工/等待期(变形观测分析改进变形预测),审核变形条件预测值sR允许值sR,P,应对措施,铺设无碴轨道,否,是,工作流程,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,沉降变形观测及评估的步骤,施工/观测期重复进行,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,工后沉降规定,路基沉降变形观测及评估的有关规定,1.在路基上铺设轨道前，应对路基变形作系统的评估，以保证路基变形符合相关要求。2.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，观测数据不足以评估或工后沉降评估不能符合要求时，应继续观测或者采取必要的加速或控制沉降的措施。3.路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主，可设置沉降板、观测桩或剖面沉降观测装置等。4.路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容，应根据沉降控制要求、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并结合施工工期确定。5.沉降观测断面的间距一般不宜大于50m，地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤及路堑可放宽到100m；过渡段和地形地质条件变化较大的地段应适当加密。6.观测仪器可采用精密水准仪、剖面沉降仪和经纬仪，应满足测量精度控制要求。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,路基沉降变形观测及评估的有关规定,7.路基沉降观测的频次不应低于下表的规定。当环境条件发生变化时应及时观测。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,路基沉降变形观测及评估的有关规定,8.沉降水准测量的重复精度不低于1mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降观测的重复精度不低于4mm/30m。9.路基评估应根据有关设计、施工和监理的资料及交接检验和复检的结果进行综合分析。10.路基沉降预测应采用曲线回归法，并符合下列规定：（1）根据实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。（2）沉降预测的可靠性应经过验证，间隔36个月的两次预测的偏差不应大于8mm。（3）轨道铺设前最终的沉降预测应符合其预测准确性的基本要求，即从路基填筑完成或堆载预压以后沉降和沉降预测的时间t应符合下式：s(t)/s(t=)75%式中：s(t)评估时实际发生的沉降；s(t=)预测总沉降。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,沉降变形预测方法：分析已测沉降结果并推导沉降拟合曲线s(t),or,根据沉降结果做的第1次预测,根据沉降结果做的第2次预测,测量结果,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,路基沉降变形观测及评估的有关规定,11.路基工后沉降的评估应结合路基各断面之间的相互关系以及相邻桥隧的沉降情况进行综合分析，路基的工后沉降以及各断面之间、路基与相邻桥隧之间的不均匀沉降应符合以下规定：（1）符合扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求。（2）交界处的工后沉降差不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,路基沉降变形观测及评估的有关规定沿线路纵向评估铺设无碴轨道的条件,线路纵向,线路纵向,实测沉降,预测沉降,沉降观测点,6个月后铺轨时实测总沉降,根据6个月后数据推算的总沉降,工后沉降,路基面,七、高速铁路路基工后沉降控制与评估,纽伦堡-因戈尔因施达特某工点基床底层表面,中德高速铁路路基表面质量比较,武汉工程试验段路基基层底层,铁路边坡防护及防排水工程是铁路工程的重要组成部分，建设、设计、施工、监理单位