第三章-高速铁路路基工程PPT课件

1 第三章高速铁路路基 2 一 高速铁路路基要求二 路基结构型式及主要技术标准三 路基填筑质量检测四 过渡段路基技术要求五 路基变形监测及评估 目录 3 基床的强度高 刚度大路基沉降很小或没有沉降路基刚度纵向平顺变化良好的耐久性 一 高速铁路路基要求 高速铁路路基要求按土工构筑物设计 应具有足够的强度 刚度 稳定性 满足耐久性要求 与相邻构筑的变形与刚度协调 统一 满足高速列车平稳 安全运营 以及旅客乘坐的舒适度要求 具有以下特点 4 1 强度高 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 路基沉降很小或没有沉降 路基沉降变形主要包括三个方面 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下沉 5 各个规范工后沉降要求 工后沉降 铺轨工程完成以后 基础设施产生的沉降量 6 列车速度越高 要求路基的刚度越大 弹性变形越小 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 过渡段 3路基刚度纵向平顺变化 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 7 二 路基结构型式及主要技术标准 1 路基断面 8 路基面宽度 路基面宽度及横断面布置型式应根据线间距 轨道结构型式 曲线超高设置 通信信号和电力电缆槽布置 接触网立柱基础 声频障基础等因素 并应结合路基防排水等问题综合考虑确定 9 无砟轨道双线路堤标准横断面示意图 10 无砟轨道双线硬质岩路堑标准横断面示意图 无砟轨道双线非硬质岩路堑标准横断面示意图 11 有砟轨道双线路堤标准横断面示意图 有砟轨道双线硬质岩路堑标准横断面示意图 12 有砟轨道双线非硬质岩路堑标准横断面示意图 13 2 路基基床结构 材料规格及压实标准 基床厚度 基床填料 14 基床表层的材料的规格 砂砾石的级配范围表 15 基床表层压实标准 注 路基基床表层的K30 或Ev2 Evd n三项指标要求同时检测 均须满足压实标准要求 K30或Ev2的采用 具体应通过各类填料的填筑试验研究确定 16 基床底层压实标准 17 路堤基床以下填料材料要求及压实标准 18 三 路基填筑质量检测 静态变形模量EV2动态变形模量EVD地基系数K30压实度 粒土压实系数K 粗粒土碎石类土孔隙率n 19 1 静态变形模量Ev2 通过直径300mm圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后 再进行第二次加载 用测得的承载板下应力 和与之相对应的承载板中心沉降量S 来计算变形模量EV1 EV2及EV1 EV2 1 原理 20 21 2 试验步骤 安放好测试仪器预加0 01MPa荷载约30S 待稳定后卸除荷载 将表调零 第一次加载至少分6级 以约0 08MPa的增量逐级加载 达到0 5MPa或者沉降5mm后 进行卸载 按最大加载的50 25 0分三级卸载 依照第一次加载进行第二次加载 直到加到第一次最大荷载的倒数第二级 每级加载或卸载在1min内完成 每级荷载维持2min 22 第一次加载最大应力 MPa r承压板半径 mm a2二次项系数 mm MPa2 a1一次项系数 mm MPa 2 结果分析 23 24 2 Evd动态变形模量 通过测试冲击动荷载的大小 板及板周围一定范围内填土面的动变形 求算路基土层的动模量 承载板的沉陷值越大 被测点的承载力越小 动模量也越小 因此 动模量能反应该处的承载力 1 原理 25 2 仪器设备 加载装置 挂 脱 钩装置 带水准泡 导向杆 落锤 10kg 阻尼装置荷载板 圆形钢板 传感器沉陷测定仪 存储 与电脑连接 打印机 2 Evd动态变形模量 26 27 动态变形模量Evd dynamicmodulusofdeformation 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 Evd 1 5 r s其中 Evd 动态变形模量 MPa r 圆形刚性荷载板的半径150mm 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 18ms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 实测结果测试三次 采用公式Evd 22 5 s计算 3 计算公式 28 4 检测步骤 测试地面整平 必要时在荷载板下用中细砂或湿细砂找平 进行三次预冲击 进行三次正式测试 29 5 记录表格 30 3 K30平板载荷试验 K30平板载荷试验是采用直径为30cm 厚度为25mm的刚性荷载板测定下沉量为1 25mm地基系数的试验方法计量单位为MPa m 1 原理 31 2 试验步骤 安装好试验设备 预加0 01MPa荷载约30S 待稳定后卸除荷载 将表调零 以0 04MPa的增量逐级加载 每增加一级荷载当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1 时 增加下一级荷载 总下沉量超过规定1 25mm 或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力或者达到地基的屈服点 试验终止 32 3 试验结果 33 Evd与K30的相关性 34 4 路基压实系数测试 K 压实系数 d 土体压实后的干密度 dmax 室内重型击实试验测定的最大干密度 1 公式 35 2 测试方法 环刀法 粉土 黏性土灌砂法 最大粒径小于20mm灌水法 最大粒径小于60mm蜡封法 易碎的土核子密度仪法 36 37 38 四 过渡段路基技术要求 桥路过渡段路堤与横向结构物 立交框构 箱涵 过渡段隧路过渡段堤堑过渡段桥桥或桥隧之间的刚性过渡段 1 类型 39 1 桥路过渡段形式 40 2 路堤与横向结构物连接图 41 3 路堤与路堑连接 42 4 桥与桥之间的过渡段 43 5 桥与隧之间的过渡段 44 五 路基变形监测 1 目的进行施工期间系统的沉降监测与系统的分析评估 来保证工后沉降控制精度 通过变形监测数据的综合分析与评估 验证或调整设计措施使路基地基处理达到规定的变形控制要求 分析推算地基的最终沉降量和工后沉降 确定无碴轨道铺设时间 同时观测数据还可作为竣工验交时控制工后沉降量的依据 2 监测内容与设置原则根据不同的路基高度 以及不同的地基条件 监测内容主要有 路堤及浅挖路基的路基面沉降监测 基底沉降监测 路堤本体沉降监测 过渡段不均匀变形的监测 另外软土或松软土地基路堤地段的边桩位移监测 桩网结构的加筋 土工格栅 应力 应变监测等 45 3 观测点布置和观测频次 46 47 4 观测频次 48 5 工后沉降的分析与评估 1 沉降曲线 49 工后沉降评估方法有 实测沉降推算法 沉降的反演分析推算法等 具体应根据工点的地基条件 路基高度 地基加固措施等因素确定 也可同时采用两种方法相互对比 验证 利用实测数据推算最终沉降量方法很多 常用的有灰色模型GM 1 1 预测沉降法 泊松曲线预测地基沉降法 三点法 沉降速率法 星野法 修正双曲线法等 具体应根据工点的具体情况 视拟合程度的优劣 选择与实际情况较为吻合或接近的方法来推算最终沉降量 工后沉降量及沉降速率 2 评估方法 50 路基沉降预测应采用曲线回归法 并满足以下要求 根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多