高速铁路路基工程技术-史存林.ppt

高速铁路路基工程技术 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所史存shicunlin 高速铁路路基工程技术 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容二 大同至张家口高速铁路的路基内容三 地基处理施工工艺及方法四 路基填筑压实工艺及方法五 路基施工检测技术六 路基施工排水和防护支挡七 路基沉降评估方法及控制 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 1 1高速铁路路基设计原则1 2高速铁路设计规范中路基主要内容 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 1 1高速铁路路基设计原则 1 路基是土工结构物 应考虑路基填料类型 结构尺寸和压实标准等 2 路基是轨道的基础 应考虑路基结构有足够的刚度 稳定性和平顺性的要求 即应考虑路基表层刚度 工后沉降控制 路桥过渡处理等 3 路基主体应是免维修结构 在列车荷载作用下路基面不得出现路基病害 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 高速铁路设计规范 6路基6 1一般规定6 2路基面形状及宽度6 3基床6 4路堤6 5路堑6 6过渡段6 7路基排水6 8路基防护6 9路基支挡6 10路基变形观测及评估6 11接口设计 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 1一般规定6 1 1路基主体工程应按土工结构物进行设计 6 1 2路基主体工程设计使用年限为100年 路基排水设施结构设计使用年限为30年 路基边坡防护结构设计使用年限为60年 6 1 3路基工程应保证列车高速行使的安全性和舒适性 路基基床结构的刚度应满足列车运行时产生的弹性变形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出基床底层土的承载能力 基床表层结构应能防止地表水侵入导致基床软化及产生翻浆冒泥 冻胀等基床病害 6 1 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 1 7路基填筑前应进行现场填筑试验 6 1 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 6 1 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 铺轨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 6 1 11路基边坡工程应采用植物防护于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 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 1 12路基防排水工程应系统规划 设计完整 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 6 1 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 6 1 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设计应按相应的设计速度标准确定 6 1 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 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 2路基面形状及宽度6 2 1无砟轨道支承层 或底座 底部范围内路基面可水平设置 支承层 或底座 外侧路基面两侧设置不小于4 的横向排水坡 有砟轨道路基面形状应为三角形 由路基面中心向两侧设置不小于4 的横向排水坡 曲线加宽时 路基面仍应保持三角形 6 2 2有砟轨道路基两侧的路肩宽度 双线不应小于1 4m 单线不应小于1 5m 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 3基床6 3 1路基基床应由基床表层和基床底层构成 基床表层厚度无砟轨道为0 4m 有砟轨道为0 7m 基床底层厚度为2 3m 6 3 2基床表层应填筑级配碎石 无砟轨道及严寒 寒冷地区有砟轨道级配碎石填筑压实后的渗透系数应大于5 10 5m s 压实标准应符合表6 3 2 1规定 表6 3 2 1基床表层压实标准 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 3 3基床底层应采用A B组填料或改良土 A B组填料粒径级配应符合压实性能要求 严寒 寒冷地区冻结深度大于基床表层厚度时 其冻结深度影响范围内A B组填料的细颗粒含量应小于5 且填筑压实后的渗透系数应大于5 10 5m s 基床底层压实标准应符合表6 3 3的规定 表6 3 3基床底层填料及压实标准 注 括号内数字为严寒 寒冷地区化学改良土考虑冻融循环作用所需强度值 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 4路堤6 4 1基床以下路堤宜选用A B组填料和C组碎石 砾石类填料 其粒径级配应符合压实性能要求 当选用C组细粒土填料时 应根据填料性质进行改良 基床以下路堤压实标准应符合表6 4 1的规定 表6 4 1基床以下路堤填料及压实标准 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 4 2路基工后沉降应符合下列规定 1无砟轨道路基工后沉降应符合线路平顺性 结构稳定性和扣件调整能力的要求 工后沉降不宜超过15mm 沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合式 6 4 2 的要求时 允许的工后沉降为30mm 6 4 2 路基与桥梁 隧道或横向结构物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 2有砟轨道路基工后沉降应符合表6 4 2要求 表6 4 2路基工后沉降控制标准 路基工后沉降分析根据沉降观测资料 进行综合分析 开展动态设计 推算地基的最终沉降量 并应及时调整设计使地基处理达到预定的工后沉降控制要求 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 4 3路基的稳定安全系数考虑列车荷载作用时不应小于1 25 6 4 5软土及松软土路基应结合工程实际 选择代表性地段提前修筑试验段 6 4 7雨季滞水及排水不畅的低洼地段 浸水影响范围应以渗水性材料填筑 并应采取排水疏导措施 6 4 12黄土地段路基应加强防排水措施 采取封闭防水 拦截 疏导的处理原则 设置防冲刷 防渗漏和有利于水土保持的综合排水设施及防护工程 并妥善处理农田水利设施与路基的相互干扰 6 4 13具有湿陷性或压缩性较高的黄土用根据地基土层性质 路堤填高 路基变形控制要求 确定湿陷性黄土处理措施 采用无砟轨道时 应采取可靠措施 消除地基湿陷性的影响 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 5路堑6 5 1不易风化的硬质岩基床应按下列规定进行处理 1铺设无砟轨道时 开挖至路基面 直接在开挖面上施做支承层或底座 2铺设有砟轨道时 开挖至路基面以下0 2m处 开挖面由路基中心向两侧设4 的横向排水坡 其上填筑级配碎石 3开挖面上的松动岩石应予清除 开挖面不平整处应采用强度等级不低于C25的混凝土嵌补 6 5 2软质岩 强风化的硬质岩及土质基床应满足本规范第6 3 2条和第6 3 3条的要求 基床范围内的地基应无Ps 1 5MPa或 0 0 18MPa的土层 不能满足时 应进行加固处理 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 5 3膨胀土 湿陷性黄土 季节冻土等特殊土的基床 应根据具体情况进行挖除换填 隔水防渗 排水等措施 基床以下的膨胀土 湿陷性黄土等应在路基变形分析的基础上 采取地基处理措施 6 5 4半填半挖路基轨道下横跨挖方与填方时 挖方部分可通过换填调整与填方部分的强度及刚度差异 换填厚度宜根据填方部分高度及地基条件确定 6 5 5路堑应设置侧沟平台 平台宽度不宜小于1 0m 在土石分界处 透水和不透水层交界面处及路堑边坡高度较大时 均应设置边坡平台 平台宽度不宜小于2 0m 并应符合路堑边坡稳定性要求 边坡平台上应做好防水及加固措施 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 6过渡段6 6 1路堤与桥台连接处应设置过渡段 可采用沿线路纵向倒梯形过渡形式 如图所示 压实标准 压实系数K 0 95地基系数K30 150MPa m动态变形模量Evd 50MPa 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 过渡段桥台基坑应以混凝土回填或以碎石 灰土分层填筑并用小型机具碾压密实 混凝土应满足设计强度要求 碎石 灰土填筑应满足Evd 30MPa 过渡段地基需要加固时应考虑与相邻地段协调渐变 过渡段还应符合轨道特殊结构的要求 过渡段路堤应与其连接的路堤同时施工 并按大致相同的高度分层填筑 距离台背2 0m范围内应用小型机具碾压密实并适当减小分层填筑厚度 过渡段处理措施及施工工艺应结合工程实际 进行现场试验 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 6 2路堤与横向结构物 立交框构 箱涵等 连接处 应设置过渡段 可采用沿线路纵向倒梯形过渡形式 如图6 6 2所示 横向结构物顶部及过渡段路基基床表层应符合本规范第6 3 2条要求 过渡段填料 压实标准及基坑回填应符合本规范第6 6 1条的规定 6 6 3严寒 寒冷地区过渡段设置应充分考虑与横向结构物接触区冻结影响范围填料的防冻 如图6 6 3所示 6 6 4横向结构物顶面填土厚度不大于1 0m时 横向结构物及两侧20m范围基床表层级配碎石应掺加5 水泥 如图6 6 4所示 图6 6 2一般路堤与横向结构物 h 1 0m 过渡段示意图 单位 m 注 图中t为最大冻结厚度 当t11 0m 过渡段示意图 单位 m 图6 6 4路堤与横向结构物 h 1 0m 过渡段示意图 单位 m 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 6 5路堤与路堑连接处应设置过渡段 过渡段可采用下列设置方式 1当路堤与路堑连接处为硬质岩石路堑时 在路堑一侧顺原地面纵向开挖台阶 台阶高度0 6m左右 并应在路堤一侧设置过渡段 如图6 6 5 1 过渡段填筑要求应符合第6 6 1条第2款的规定 图6 6 5 1硬质岩石堤堑过渡段示意图 单位 m 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 2当路堤与路堑连接处为软质岩石或土质路堑时 应顺原地面纵向开挖台阶 台阶高度0 6m左右 如图6 6 5 2 其开挖部分填筑要求应与路堤相应位置相同 图6 6 5 2软质岩石或土质堤堑过渡段示意图 单位 m 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 6 6土质 软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接地段 应设置过渡段 并采用渐变厚度的混凝土或掺入5 水泥的级配碎石填筑 6 6 7无砟轨道与有砟轨道连接处路基应设置过渡段 并符合轨道形式过渡要求 6 6 8两桥之间 桥隧之间及两隧之间的短路基长度不应小于40m 特殊情况下短路基长度不满足上述要求时 应对短路基进行特殊处理 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 7路基排水6 7 1路基排水设施设计降雨的重现期为50年 6 7 2路基面排水设计应综合考虑轨道形式 电缆槽 接触网立柱基础 声屏障基础等因素 并符合下列规定 1线间排水应根据线路 气候条件及对轨道电路的影响等综合考虑 宜采用横向直排方式 2轨道结构要求采用集水井排水时 集水井的位置 排水管的材质和结构尺寸及埋设深度和方式应根据荷载 降雨量和防冻 防渗要求等综合确定 6 7 3侧沟 天沟 排水沟及无砟轨道线间排水沟应采用混凝土浇筑或预制拼装结构 不应采用浆砌片石 现浇混凝土水沟的厚度宜为0 2m 深度较大的矩形水沟的厚度应通过计算确定 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 7 4低矮路堤或路堑地段 地下水位较高或无固定含水层时 可采用明沟 排水槽 渗水暗沟 边坡渗沟 支撑渗沟等设施排除地下水 埋藏较深的地下水或固定含水层危害路基时 可采用渗水隧洞 渗井 渗管或仰斜式钻孔等设施排除地下水 渗水暗沟和渗水隧洞的纵坡不宜小于5 困难条件下不应小于2 在出口位置应采用较陡纵坡 渗水暗沟等地下排水设施应设置反滤层 6 7 5在易产生冻害的地区 采用渗水暗沟和渗水隧洞降低地下水位时 降落后的最高地下水位加毛细水上升高度 应低于最大冻结深度不小于0 25m 或采用必要的防冻设施 严寒地区出水口应采取防冻措施 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 7 6排水设施布置应符合下列规定 1地面横坡明显地段的排水沟 天沟可在横坡上方一侧设置 地面横坡不明显时 宜在路基两侧设置 2路堑地段应于路肩两侧设置 3年降水量大于等于400mm地区 路堑边坡平台宜设置截水沟 并应将边坡平台截水沟的水引入相邻排水设施 4地面排水设施的纵坡不应小于2 5排水沟沟顶应高出设计水位不小于0 2m 6天沟不应向路堑侧沟排水 受地形限制需排入侧沟时 必须设置急流槽 并根据流量调整下游侧沟截面尺寸 7 8 9 10 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 8路基边坡防护6 8 1路堤边坡应设置坡面防护工程 防护类型应根据工程类型 当地年平均降雨量 工程及水文地质条件 边坡坡度与高度 材料来源 施工条件 环境保护及景观要求 经技术经济比较后合理选用 并符合下列规定 1路堤边坡防护应贯彻绿色防护的理念 结合绿色通道建设 遵循因地制宜 安全可靠 经济适用 易于管护 兼顾景观的原则 2当路堤边坡适宜植物防护时 且能够保证路基边坡的稳定性时 宜采用植物防护或植物防护与工程防护相结合的措施 植物防护宜采用灌草结合 灌木优先的方式 3路基边坡高度较高时 宜在两侧边坡内分层铺设宽度不小于3m的土工格栅等土工合成材料 4浸水地段受水流冲刷的路基边坡应根据流速 流向及冲刷深度 采用抗冲刷能力强的防护措施 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 8 2土质 软质岩路堑的边坡坡面 含边坡平台 侧沟平台 均应进行防护或加固 并符合下列规定 1土质路堑边坡可采用植物防护措施 较高的土质路堑边坡根据地层性质可采取窗孔式护坡 骨架护坡或锚杆框架梁等措施 2软质岩路堑应根据岩体结构 结构面产状 风化程度 地下水及气候条件等确定加固措施 可采用窗孔式护坡 喷混植生 锚杆框架梁内喷混或客土植生等防护措施 6 8 3较完整的硬质岩路堑边坡应采用预裂 光面爆破并结合嵌补及锚杆框架梁防护 当边坡岩体破碎 节理发育时 根据边坡高度可采用喷混植生 锚杆框架梁内喷混或客土植生等防护措施 边坡高度较高时可在锚杆框架梁内打设锚杆挂绳网防护 6 8 4骨架护坡一般应采用带截水槽的结构 骨架埋置深度应大于0 4m 0 6m 间距不宜大于3m 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 9路基支挡6 9 1在陡坡路基 深路堑 邻近城镇等地段 为保证路基边坡稳定 降低边坡高度 减少拆迁和占地 可设置支挡结构 6 9 2支挡结构物计算时 列车轨道荷载的大小 分布宽度可按表6 1 15中规定的数值 支挡结构顶部设置接触网立柱 声屏障及挡风结构时 支挡结构荷载应增加相应结构的重力荷载及风荷载 运梁车通过时 路堤及路肩支挡结构应考虑运梁车等特殊荷载的影响 6 9 5采用重力式支挡结构时 路堤墙高度不宜大于6m 路肩墙高度不宜大于8m 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 10路基变形观测及评估6 10 1路基变形观测及评估应符合下列规定 1路基填筑完成后宜有不少于6个月的放置期 并应经过一个雨季 个别情况下采取可靠工程措施并经论证可确保路基工后沉降满足轨道铺设要求时 路基放置条件可适当调整 2路基施工应进行沉降观测 铺轨前应根据沉降观测资料进行系统分析评估 预测的路基工后沉降符合要求后方可开始进行铺轨轨道铺设 3观测数据不足以评估或工后沉降评估不符合要求时 应继续观测或者采取必要的加快或控制沉降的措施 保证工后沉降满足设计要求 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 10 2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 并符合下列规定 1路基沉降观测断面的设置及观测断面的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 2沉降观测断面的间距不宜大于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 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 10 3观测仪器应满足测量精度控制要求 可采用精密水准仪 剖面沉降仪和经纬仪 6 10 4路基沉降观测的频次不应低于表6 10 4的规定 环境条件发生变化时及时观测 表6 10 4路基沉降观测频次 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 10 5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 6 10 6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 6 10 7路基沉降预测应采用曲线回归法 并符合下列规定 1根据实际观测数据做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3 6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应符合式 6 10 7 的规定 s t s t 75 6 10 7 一 高速铁路设计规范中路基的主要内容 6 11接口设计6 11 1路基上的各种预埋设备及基础应与路基填筑统筹规划 系统设计 分步实施 保证路基强度 稳定性及防排水性能 6 11 2电缆槽宜设置于接触网支柱外侧路肩上 并应注意与桥梁 隧道及电缆井在平面上的平顺连接 6 11 3声屏障基础应设置于路肩外侧 并与路基面排水系统协调 6 11 4路基地段贯通地线应设置于电缆槽下方 电缆槽有关接地端子设置应满足综合接地要求 6 11 5电缆槽及排水沟盖板应采用工厂化集中预制 宜采用活性粉末混凝土 RPC 等强度较高的材料 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 1基本情况2 2主要设计原则2 3施工注意事项 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 1基本情况线路地处阴山山脉的东南缘 其主要地貌为冀西北山间盆地及大同断陷盆地 以及被阴山支脉多次穿插隔断形成的低中山区 按对铁路工程影响的气候分区 沿线均属寒冷地区 大张正线山西各标段路基分布情况见下表 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则1 路基面形状和宽度路基面形状和宽度同 高速铁路设计规范 的要求 有砟轨道路基两侧路肩宽度 正线双线不应小于1 4m 单线不应小于1 5m 京包线 韩原线改建路堤段不应小于0 8m 路堑地段不应小于0 6m 2 曲线加宽要求曲线地段路基面加宽值见下表 曲线地段路基面加宽值 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则3 站内路基面形状 路基面宽度及加宽值站内路基面形状 路基面宽度及加宽值参见站场专业设计文件 4 基床结构型式 填料及压实标准 1 基床结构基床由基床表层和基床底层组成 大张正线基床厚度为3 0m 基床表层厚0 7m 基床底层厚2 3m 改建京包线 韩原线基床厚度为2 5m 基床表层厚0 6m 基床底层厚1 9m 基床底层的顶部和基床以下填料部位的顶部均应设4 的人字排水坡 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 2 设计冻深取值原则根据 冻土地区建筑地基基础设计规范 JGJ118 2011 确定的设计冻深和收集沿线最大冻结深度 建站以来累年极值 取两者的大值为本线采用的设计冻深 设计冻深Zd可按照下式计算 Zd Z0 zs zw zc zt0Z0 标准冻结深度 zs 土的类别对冻深的影响系数 zw 冻胀性对冻深的影响系数 zc 周围环境对冻深的影响系数 zt0 地形对冻深的影响系数 本线设计冻深按照2 00m取值 沿线土壤最大冻结深度分段统计表 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 3 基床填料及压实标准1 大张正线基床表层级配碎石材料要求 级配碎石材料由开山块石 天然卵石或砂砾石经破碎筛选而成 级配碎石粒径级配符合设计要求 其不均匀系数CU不应小于15 0 02mm以下颗粒质量百分率不应大于3 与下部填土之间应满足D15 4d85的要求 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 3 基床填料及压实标准1 大张正线基床表层级配碎石材料要求 在粒径大于22 4mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不小于30 级配碎石粒径大于1 7mm颗粒的洛杉矶磨耗率不大于30 硫酸钠溶液浸泡损失率不大于6 粒径小于0 5mm的细颗粒的液限不大于25 塑性指数小于6 不得含有黏土及其他杂质 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 3 基床填料及压实标准1 大张正线基床表层填筑级配碎石除满足上述的规定外 还需满足以下要求 细颗粒 颗粒粒径 0 075mm 含量小于5 压实后渗透系数应大于5 10 5m s 基床底层采用A B组填料或改良土 其中基床表层底面以下至设计冻结深度范围内 填筑非冻胀性A B组填料或化学改良土 基床底层非冻胀性A B组填料最大粒径应小于60mm 细颗粒 颗粒粒径 0 075mm 含量小于5 压实后渗透系数应大于5 10 5m s 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 3 基床填料及压实标准2 改建京包线 改建韩原线改建京包线基床表层厚度为0 6m 底层厚度为1 9m 总厚度2 5m 改京包线基床表层应选用A组填料 砂类土除外 改韩原线基床表层采用级配碎石 A组填料的最大粒径不得大于150mm 级配碎石要求同大张正线 基床底层采用A B组填料或改良土 填料的最大粒径不应大于200mm 或摊铺厚度的2 3 改韩原线与大张正线并行地段基床厚度 填料 压实标准同大张正线 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 4 路堑基床1 正线大张正线路堑设计采用路堤式路堑 基床表层填筑0 6m级配碎石 0 1m中粗砂加铺一层复合毛细型防排水卷材 基床表层以下1 3m挖除换填非冻胀性A B组填料 并碾压至基床底层要求 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则4 基床结构型式 填料及压实标准 4 路堑基床2 京包线改建京包线改建段位于天镇站附近 路堑地段均为土质路堑 基床表层深度范围内换填0 5mA组土 0 1m中粗砂夹铺一层两布一膜复合土工膜 600g m2 加固 并碾压至基床表层要求 基床底层表面作成向两侧4 排水坡 基床底层厚度范围内天然地基土的静力触探比贯入阻力Ps值不得小于1 2MPa或天然地基承载力 0不小于0 15MPa 否则进行换填处理 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则5 路基基床以下部位填料及压实标准 1 大张正线基床以下路堤优先选用A B组填料和C组碎石 砾石类填料 当选用C组细粒土填料时 根据土源性质进行改良后填筑 其压实标准符合设计要求 2 改京包线 改建韩原线路堤基床以下部位宜选用A B C组填料 其压实标准符合设计要求 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则6 路基边坡形式及坡率 1 路堤边坡形式及坡率1 路堤采用梯形断面 一般情况下 路堤边坡坡率按设计要求 浸水地段路堤边坡应放缓一级 2 路堤坡脚外应设置不小于2m宽的天然护道 在经济作物区地段 当能保证路堤稳定时 可设宽度不小于1m的人工护道或设坡脚墙 当有骨架护坡时应结合护坡基础综合考虑 2 路堑边坡形式及坡率1 路堑两侧设不小于2m宽的侧沟平台 2 路堑边坡坡率及参数一般情况下可参考设计说明 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则7 过渡段正线路堤与桥台 路堤与横向结构物连接处应设置过渡段 过渡段采用倒梯形 路堤与路堑 路堑与隧道连接处设置过渡段 应符合设计要求 改建京包线 韩原线按照 铁路路基设计规范 中 级铁路设置过渡段 过渡段填筑A组填料 压实标准满足 级铁路基床底层要求 建议采用 铁路路基设计规范 中的倒梯形过渡段形式 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则8 低路堤的处理 1 低路堤1 大张正线对于填土高度小于3 0m的路堤 其基床应满足前述要求 当不能满足时采取换填或地基加固处理等措施 设计考虑了两种情况 当h 2 0m 设计冻深 时 当2 0m 路堤高度h 3 0m时 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则8 低路堤的处理 1 低路堤2 改建京包线 韩原线路堤高度小于2 5m的低路堤地段 基床表层厚度范围内的土质及其天然密实度应符合规范要求的填料要求及压实标准 否则换填处理 基床底层厚度范围内天然地基土的静力触探比贯入阻力Ps值不得小于1 5MPa 或天然地基基本承载力 0不小于0 18MPa 否则应进行换填 改良或加固处理 设计考虑了两种情况 当路堤高度 0 6m时 当0 6m 路堤高度 2 5m时 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则8 低路堤的处理 2 路基工后沉降1 大张正线按照 高速铁路设计规范 TB10621 2014 6 4 2条规定 工后沉降量应满足 一般路段不大于10cm 桥台台尾过渡段工后沉降不大于5cm 工后初期地基沉降速率应控制在3cm 年以内 2 京包改线 改建韩原线路基的工后沉降量一般地段不应大于20cm 年沉降速率应小于5cm 年 桥台台尾过渡段路基工后沉降不应大于10cm 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则8 低路堤的处理 3 地表处理1 稳定斜坡地面横坡缓于1 5时 清除草皮及植物根茎等腐殖物 地面横坡为1 5 1 2 5时 原地面挖台阶 台阶宽度不小于2m 地面横坡陡于1 2 5地段的陡坡路堤 其抗滑稳定安全系数不得小于1 25 否则设置支挡结构 2 地基表层为松散土层时 根据松散土层厚度分别处理 旱地 山坡地清表0 3m以内换填符合相应部位的填料 盐渍土地区挖除表层0 3m换填相应部位的填料 分层填筑并碾压满足路基相应部位的压实要求 有地基处理措施时根据地基处理情况执行 3 地基表层为软弱土层时 Ps小于1 2MPa或天然地基基本承载力 0小于0 15MPa 应根据软弱土厚度 性质 水位等 采取排水疏干 挖除换填或填筑砂砾石等加固措施 4 基底有地下水影响路堤稳定时 应采取拦截引排至基底范围以外或在路堤底部填筑渗水填料等措施 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则9 既有线路基改建 1 改建既有京包线 改建韩原线地段路基按新建I级铁路标准设计 2 新建路堤段路肩宽度不应小于0 8m 路堑地段路肩宽度不应小于0 6m 3 既有路基面高度不变时 路肩宽度同新建路基 困难地段路肩宽度路堤不得小于0 6m 路堑不得小于0 4m 4 抬高或下挖路基面时 路基面宽度同新建路基 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则10 路堤坡面防护路堤边坡防护应根据路堤高度 填料性质等确定 一般设计考虑了三种情况 1 路堤边坡高度小于3m时 2 路堤边坡高度大于3m时 3 当路堤边坡高度大于4m时 于路堤两侧边坡水平宽度3 0m范围内 自坡脚至基床表层下每隔0 6m铺设一层抗拉强度为30kN m的双向土工格栅 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则11 盐渍土路基天镇至阳高段分布盐渍土路基 盐渍土地段于高出地面标高1m处设置2 0m宽护道 护道及护道以下边坡采用干砌片石护坡防护 干砌片石厚度为0 35m 其下设0 15m厚碎石垫层 基底挖除0 3m盐渍土 换填相应部位填料 并碾压至相应部位压实标准 地面以上 护道以下采用渗水土填筑 上部设0 2m厚中粗砂垫层并夹铺一层复合毛细型防排水卷材 护道以上边坡防护同 路堤坡面防护 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则12 土质地基处理高速铁路路基工程土质地基段均应进行工后沉降和稳定分析 当计算工后沉降或稳定不能满足规范要求时 进行加固处理 结合路基填高 地层岩性 地下水埋深 线路位置和沉降检算情况 分别采用冲击碾压 强夯 水泥搅拌桩 水泥土挤密桩 碎石桩 旋喷桩 CFG桩 螺杆桩等进行处理 1 地基以砂层 圆砾土层为主时一般不进行处理 地表有浅层黏性土 粉土一般采用冲击碾压处理 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则12 土质地基处理2 地基以厚层粉质粘土 粉土为主且地下水位较低 沿线地表分布采矿弃渣 尾矿地段 一般采用强夯进行处理 夯击能一般采用3000 4000kN m 冲沟 离村庄较近或处理深度大于8m不适宜采用强夯的地段可采用水泥土挤密桩或碎石桩处理 挤密桩桩径0 4m 桩间距1 0 1 2m 正三角形布置 碎石桩桩径0 5m 桩间距1 3 1 5m 正三角形布置 3 地基以粉质粘土 黏土为主 水位较高时一般采用多向水泥搅拌桩处理 桩径0 5m 桩间距1 2 1 3m 正三角形布置 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则12 土质地基处理4 临近既有线地段采用旋喷桩进行处理 桩径0 5m 桩间距1 4 1 5m 正三角形布置 5 地下水有腐蚀性或地层以粉土为主的地段采用碎石桩处理 桩径0 5m 桩间距1 4 1 5m 正三角形布置 6 车站内宽填方路基以及区间高填方路基等采用柔性桩 沉降难以控制地段 地基处理深度内需穿透大于3 0m中密以上砂层地段 可采用CFG桩或螺杆桩处理 桩径0 4 0 5m 桩间距2 0 2 2m 正方形布置 桩顶设1 0m 1 0m 0 3m厚钢筋混凝土桩帽 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则12 土质地基处理7 湿陷性黄土地基处理 路堤 I II级非自重湿陷性黄土一般采用冲击碾压24遍处理 若地表以下8 0m范围地基内各土层的湿陷起始压力值小于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和 且地基湿陷量的计算值大于或等于路基工后沉降量容许值的非自重湿陷性黄土场地或自重湿陷性黄土场地 一般采用强夯或水泥土挤密桩处理 处理深度一般不大于8m 路堑 基床底层换填不小于1 3m厚掺5 水泥改良土 换填底面采用冲击碾压处理 I II级非自重湿陷性黄土一般采用冲击碾压24遍处理 自重湿陷性黄土一般采用冲击碾压36遍处理 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则12 土质地基处理8 采用复合地基处理的地基 对于一般土质地段 路基基底 或桩帽顶 平铺厚度为0 5m碎石垫层 垫层中间夹铺一层高强土工格栅或土工格室 对于湿陷性黄土地基路基基底平铺厚度为0 5m水泥改良土垫层 垫层中间夹铺一层缝合加筋土工膜 采用强夯 冲击碾压处理的地基 对于一般土质地段 不设置垫层 对于湿陷性黄土地基 路堤坡脚设置0 3m厚三七灰土隔水层 设置宽度坡脚内2 0m 坡脚外2 0m或至坡脚排水沟内缘 9 桥头过渡段适当加强措施 控制路桥间差异沉降 车站内正线及紧邻正线到发线按照正线沉降控制标准进行加固处理 以外站台区及到发线下可适当减短桩长 拉大桩间距 但要保证正线工后沉降不超出规定值 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则13 填料设计大张高铁正线填料的分类及要求应按照 高速铁路设计规范 文6 3 2及 铁路路基设计规范 表5 2 2执行 京包线改建填料的分类及要求按照 铁路路基设计规范 表5 2 2执行 路基土石方调配 贯彻节省用地的原则 充分利用挖方 移挖作填 当移挖作填的填料性质不符合要求时 另选择符合规定的土源作为路基填料 对于A B组填料应考虑母岩强度 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则14 与其它专业设计接口1 过渡段设计路基设计充分考虑路基与桥梁 路基与隧道的接口 避免桥隧 桥桥间短路基 路基地基处理注意和涵洞地基处理的协调统一 注意和桥台基础的位置关系 过渡段采用合理的形式 路基边坡防护要与桥梁 隧道边坡防护形式相协调统一 2 与相关附属工程的接口路基内及路肩上各种附属工程 包括电缆槽 手孔 电缆井 接触网 声屏障 过轨管 综合接地线 防灾安全监控等设备 要求与路基同步施工 确保不因其施工而损坏和危及路基工程的稳固和安全 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 2主要设计原则15 路基冻胀监测大张高铁沿线最冷月平均气温为 10 15 之间 属于寒冷地区 鉴于国内已经有客运专线出现路基冻胀问题 为了解大张高铁寒冷地区路基冻胀大小 发生的规律 进一步掌握路基冻胀变形情况 为建设和运营部门及时采取有效措施提供依据 开展路基冻胀变形监测十分必要 最终确定了五个监测段落见下表 路基冻胀监测段落基本情况表 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项1 基本规定1 路基工程应作为土工结构物精心施工 严格执行国家和行业标准 规范 规程和要求 同时必须满足路基设计文件和设计图纸提出的技术要求 2 路基工程施工前 施工单位应在熟悉设计文件和设计施工交底的基础上 根据工程的设计标准 技术条件和相应规范 进行施工调查核对设计文件 做好施工方案和施工作业指导书 并进行施工技术交底 3 软土 松软土 湿陷性黄土 膨胀土等特殊路基工程应作为控制工程组织施工 采用碎石桩处理或对预压固结时间要求长的地段 应优先安排施工 确保预压时间满足设计要求 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项2 地基处理1 地基处理施工前应核查地质资料 并进行地基处理的各项工艺性试验 核查或施工过程中发现地质情况与设计不符时 应及时反馈相关单位进行处理 2 冲击碾压 强夯以及复合地基施工顺序应按照设计要求或施工规范规程要求施工 靠近既有线施工时应从既有线侧向外施工 强夯 冲击碾压 挤土桩和非挤土桩临近地段应后施工非挤土桩 涵洞 框构两侧桩应在涵洞 框构施工之前进行施工 桥头强夯 冲击碾压应在桥台桩基施工前进行 采用强夯处理地段 施工过程中有必要时应设置监测点 采取挖隔振沟等减振措施 3 黄土地段路基施工前应对用地范围上游50m 下游20m进行核查 如发现黄土陷穴及时上报设计单位 查清陷穴后方可根据设计施工 不得随意处理 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项3 路堤填筑1 路基填筑前应对设计取土场的填料进行取样复查试验 并按建设管理程序报相关单位确认 严寒 寒冷地区基床范围的的防冻层应严格按照设计要求控制细颗粒含量及渗透系数 2 路堤填土施工应按 三阶段 四区段 八流程 的施工工艺组织施工 各区段内严禁集中作业交叉进行 并设置明显标识 各道工序要严格按技术要求检测 验收 并做好记录 签署 在上一道工序满足技术要求条件下 才能进行下一道工序的施工 3 化学改良土施工应考虑延时效应 其最大干密度取延迟一定时间的试验值 延迟时间根据所选施工工艺试验确定 其中水泥改良土施工延迟时间不应超过4小时 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项4 路堑施工1 路堑施工应根据地形地质 气象 水文实际情况合理安排施工 膨胀土 黄土路堑不宜在雨季施工 2 路堑开挖施工前 开挖过程中均应核对地质资料 开挖后发现与设计不符时应及时反馈相关单位 3 雨季施工应做好组织安排 避免无序开挖 密切注意天气预报 做好边坡坡面的临时防护工程 防止表水冲刷坡面和下渗 高度大于20m的土质或软质岩路堑边坡或存在安全隐患的不良地质地段 应尽量避免在雨季施工 否则应做好坡面的临时防排水工作 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项5 边坡防护1 路堤边坡防护工程应安排在适宜时间进行 堑坡防护应随路堑开挖施工同时进行 软土地基地段的路堤防护工程应在沉降稳定后进行 2 边坡防护工程基础埋深除应符合设计要求外 还应根据现场情况采取必要措施保护基脚 防护工程的基坑应及时回填 夯填密实 回填土顶面应向外设不小于4 的排水坡 3 路基加固与防护的土工合成材料应满足设计要求 植物防护和圬工防护应满足设计要求 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项6 路基防排水1 路基施工中 应按照永临结合的原则 具备条件地段应按设计要求做好永久性排水系统以及施工场地附近的临时排水设施 然后再施做主体工程 不具备条件的地段应先做好临时排水设施 永久性排水工程应与路基同步施工 并随路基施工逐步成型 2 路基排水设备施工前应认真阅读相关标准图 通用图 设计文件及设计图 设计交底的说明附注等内容 并应特别注意基底处理措施 基底承载力 基础埋深 泄水口位置 沉降缝设置要求 防水 防渗措施等内容 3 施工中发现现场地形 地质情况 地表水 地下水变化与设计不符时 特别是危及路基安全或存在安全隐患时 应及时通知监理和设计单位修改设计 并做好临时处理措施 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项6 路基防排水4 天沟 排水沟靠山侧沟壁不应高出地面 沟顶与地面必须顺接 沟底纵坡不应小于设计坡度 严禁出现反坡 天沟不应向路堑侧沟排水 受地形限制需排入侧沟时 应按设计与急流槽衔接 路基与桥台衔接处的排水沟应与天然沟渠衔接 不应冲刷桥台锥坡 排水沟与涵洞衔接处的沟底标高不应低于涵洞流水面高程 排入自然沟渠的天沟 侧沟 排水沟其末端应设置消能 沉淀池 边坡平台截水沟要引入相邻排水设施 5 所有排水沟渠应从下游出口向上游开挖 路堑施工应先做好堑顶截 排水 并经常检查防止渗漏 堑顶为土质或含有软弱夹层的岩层时 天沟应及时铺砌或采取其他防渗措施 堑顶外20m内地面要平顺 如有坑凹 需填平压实 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项7 路基相关工程及设施1 修筑于路基上的电缆槽 综合接地 声屏障基础 接触网立柱基础 综合接地 预埋管线等要求与路基工程同步施工 不应因其施工而损坏 危及路基的稳固与安全 2 接触网支柱基础宜在基床表层施工完成后施工 基础基坑施工时不应破坏路基及防护工程结构 不应侵占电缆槽 排水沟位置 基坑应全部采用混凝土浇筑 基础表面应与路基表层衔接平顺 3 路基声屏障基础应在路基整体成型后 轨道铺设和电缆槽施工前施工 整体式声屏障基础应采用切割开槽 插板式声屏障基础桩基成孔不应损坏路基本体 声屏障基础与电缆槽 接触网支柱之间及与路肩面的缝隙间应按设计要求施做防水层 4 贯通地线在路基填筑期间宜整段埋设 路基填筑时应预留深宽略大于贯通地线直径的沟槽 敷设的贯通地线周围应回填夯实 二 大同至张家口高速铁路的路基内容 山西段 2 3施工注意事项8 临近既有线1 挖除既有线路肩时 应利用行车间隙分段 跳槽施工 并采取有效措施防止道床边坡溜塌 现场应备齐草袋 防水材料 石砟等应急物资 2 既有路堤边坡挖台阶应自下而上 随填随挖 宽度不小于1 0m 3 既有线上施工应加强对既有路基沉降 变形 原有路堑边坡稳定性的观测 同时做好观测记录 并备有保证既有线安全的应急预案 发现安全隐患及时启动应急预案 防止施工对既有线运营产生危害 4 临近既有线施工 应做好施工防护工作 确保施工人员和设备的安全 三 高速铁路地基处理施工工艺及方法 3 1我国高速铁路地基处理状况概述3 2高速铁路地基处理原则3 3高速铁路的主要地基处理方法3 4高速铁路地基处理存在的技术问题3 5高速铁路地基处理的建议 3 1 1秦沈客运专线运营时速200km h 有砟轨道结构 秦沈线对于软土和松软土的地基处理是采用以排水固结加预压的地基处理方法为主 3 1 2合宁铁路合宁铁路为客货共线 客车运行速度200km h 并预留提速250km h的条件 为有砟轨道结构 通过膨胀土地区采取防止膨胀土含水量变化的措施 对于路堑段采取换填1 5 2 5m改良土封闭处理的措施 对于路堤段采取地基换填深度加改良土填筑高度大于2 5m的措施 改良膨胀土进行路基填筑是其工程的重点和难点 3 1我国高速铁路地基处理状况概述 3 1我国高速铁路地基处理状况概述 3 1 2合宁铁路运行速度200km h 并预留提速250km h的条件 为有砟轨道结构 客运专线铁路通过膨胀土地区采取防止膨胀土含水量变化的措施 对于路堑段采取换填1 5 2 5m改良土封闭处理的措施 对于路堤段采取地基换填深度加改良土填筑高度大于2 5m的措施 改良膨胀土进行路基填筑是其工程的重点和难点 3 1 3合武客运专线最高运行时速250公里 有砟轨道结构 以膨胀土处理为主 地基处理与合宁铁路的处理方法相同 改良膨胀土进行路基填筑是其工程的重点和难点 3 1我国高速铁路地基处理状况概述 3 1 4石太铁路客运专线运营时速250km h 有砟轨道结构 通过湿陷性黄土地区 主要采取了以换填二八灰土封闭为主的地基处理方法 3 1 5甬台温铁路运营时速250km h 有砟轨道结构 采用的地基处理方法有 浅层采用换填及碾压片石处理 深层采用布袋注浆 水泥搅拌桩 高压旋喷桩等复合地基及预应力管桩桩网结构的处理方法 对于货场 综合工区及联络线一般采用插塑板排水固结的方法 3 1我国高速铁路地基处理状况概述 3 1 6温福铁路运营时速250km h 有砟轨道结构 采用的地基处理方法有 浅层采用换填及碾压片石处理 深层采用布袋注浆 水泥搅拌桩 高压旋喷桩等复合地基及预应力管桩桩网结构的处理方法 3 1 7京津城际铁路运营时速350km h 无砟轨道结构 京津城际铁路路基的工后沉降为15mm 路桥过渡段差异沉降错台为5mm 全线地基处理采用CFG桩和预制混凝土打入桩 正线为桩板结构形式 站线为桩网结构形式 3 1 8武广客运专线设计时速350km h 无砟轨道结构 其中CFG桩是主要的路基基底处理形式 3 1我国高速铁路地基处理状况概述 3 1 9郑西客运专线设计时速350km h 无砟轨道结构 全线为湿陷性黄土地区 地基处理采用了换填灰土 冲击碾压 强夯 碎石挤密桩 水泥土挤密桩 CFG桩及钻孔桩桩板结构的处理方法 以水泥土挤密桩和CFG桩为主 3 1 10京沪高速铁路设计时速350km h 无砟轨道结构 京沪高速铁路路基的工后沉降为15mm 路桥过渡段差异沉降错台为5mm 针对不同地质条件的地基土选用的地基处理类型有强夯 冲击碾压 岩溶注浆 CFG桩 钢筋混凝土管桩 水泥搅拌桩 旋喷桩等 其中CFG桩是主要的路基基底处理形式 3 1 11哈大客运专线设计时速350km h 无砟轨道结构 全线位于季节性冻土地区 地基处理采用强夯 冲击碾压 岩溶注浆 CFG桩的处理方法 3 2高速铁路地基处理原则 高速铁路 客运专线 地基处理的方法与线路的类型 行车速度及工后沉降标准有关 根据有关客运专线的设计暂行规定 现在客运专线分有砟轨道和无砟轨道结构 行车速度为200 250km h和300 350km h及以上 工后沉降标准有15cm 10cm 5cm及15mm等 客运专线地基处理的原则是 按照客运专线的轨道类型 设计速度及工后沉降标准进行设计选择 针对有砟轨道 速度为200 250km h的客运专线 地基处理可采用排水固结 挤密桩 搅拌桩等复合地基的方法 针对无砟轨道 速度为300 350km h及以上的客运专线 地基处理一般不采用排水固结的方法 而采用CFG桩和预制混凝土打入桩的方法 3 2高速铁路