高速铁路路基工程施工技术

2023年5月10日1高速铁路路基工程施工技术2023年5月10日2主要内容一、国内外高速铁路(客运专线)发展概况二、我国高速铁路(客运专线)技术标准、设计暂规、施工组织与管理（京沪高速铁路与秦沈客运专线）三、郑-西客运专线的招投标模式与无碴轨道技术四、编制实施性施组应强调的事项（防排水作为主体工程考虑）五、体会与展望2023年5月10日3一、国内外高速铁路(客运专线)发展概况

国际高速铁路发展日新月异，而且新建高速铁路的速度目标值均在350公里/小时及以上。因此国际高速铁路的线路、隧道、桥梁技术取得的进展成为土木工程学科中新技术发展之亮点。

目前，国际高速铁路处于持续发展建设的进程之中。德国科隆—法兰克福全长202公里高速新线于2002年8月建成通车；日本东北新干线盛冈—八户间96.6公里高速新干线于2002年12月建成通车。西班牙马德里—巴塞罗那；法国巴黎—斯特拉斯堡；法国纽伦堡—慕尼黑；日本九州新干线、东京新干线八户—青森；意大利罗马—那不勒斯；韩国汉城—釜山，我国台湾省台北—高雄各条高速铁路均在紧张施工中。在这些新建的高速铁路中，均采用了大量线路工程新技术，如无碴轨道、大号码高速道岔、跨区间无缝线路等等。以无碴轨道为例，德国科隆—法兰克福高速线有90%区段采用无碴轨道技术，日本盛冈—八户高速线80%以上区段采用无碴轨道。正在建设中的日本九州新干线新八代—鹿儿岛间128公里线路90%采用无碴轨道。2023年5月10日4世界上已建成的部分高速铁路线

2023年5月10日5世界在建的部分高速铁路

2023年5月10日6世界上部分高速铁路路隧桥工程的比重统计

2023年5月10日7路基工程的特点和作用路基在线路中占有重要的份量路基变形复杂，是控制线路变形最关键的构筑物

路基是保持线路平顺性的基础

2023年5月10日8双线路基横断面图

2023年5月10日9路堤断面几何尺寸表

2023年5月10日10基床底层压实标准

2023年5月10日11路堤高度≥3.0m时下部压实标准

路堤高度＜3.0m时下部压实标准

2023年5月10日12高速铁路路堤要求的地基条件

2023年5月10日13路基的沉降计算与控制德日采用的估计工后沉降计算公式：铁科院：施工期间的沉降为h的1~3.6%，工后沉降为0.1~0.4%h

2023年5月10日14各种速度下允许工后沉降2023年5月10日15过渡段的处理

1)加强路基:增大基床刚度，减少路堤沉降加筋方法碎石类优质材料填筑轻型优质材料填筑法EPS耗材、FCB工法2)加强轨道系统:增大竖向刚度3)在过渡段较硬一侧，通过设置轨下、枕下、碴底橡胶垫块（板）来调整轨道竖向刚度

2023年5月10日16路基质量检验动态变形模量(dynamicmodulusofdeformation)

指土体在一定大小的竖向冲击力Fs=7.07kN

和冲击时间ts=18ms

作用下抵抗变形能力的参数。Evd为动态变形模量,MPa;r为圆形刚性荷载板的半径,mm;σ为荷载板下的最大冲击动应力,

σ=0.1MPa;s为实测荷载板下沉幅值,即荷载板的沉陷值,mm;1.5为荷载板形状影响系数Evd=1.5×r×σ/s2023年5月10日172023年5月10日18动态变形模量Evd测试仪的优点1）模拟高速列车对路基产生的动应力进行动载测试,能反映土体实际受力情况。2）测试速度快,检测一点只需约3min3）操作简便、自动化程度高、大幅度减轻劳动强度4）体积小、质量轻,便于携带、安装2023年5月10日19Evd与K30的相关性参考表2023年5月10日20

在路基方面：我国在新线路基中采用强化基床结构，对其结构尺寸、填筑材料、压实标准、变形控制及检测指标均有严格的规定和要求；严格控制路基变形沉降，在松软、软土地基上路基工后沉降一般地段不大于15厘米，路桥过渡段不大于8厘米，沉降率不大于4厘米/a；通过大量路基沉降观测数据，得出了在施工过程中不同地段的时间—沉降曲线，为调整预压土高度及卸荷时间，确定基床底层顶面抬高量及铺设轨道的合理工期提供了依据；研究并实施路桥、路涵及路堤、路堑过渡段的多种路基结构形式，大量采用了高强度、高模量土工合成材料。为我国京沪高速铁路的建设进行了早期准备。

2023年5月10日21二、我国高速铁路技术标准（京沪、秦沈客专）2023年5月10日22高速铁路(客运专线)高平顺性高速铁路与普通铁路最大的区别：

要求路基具有较大的刚度，并且连续、均匀。2023年5月10日23（1）保证刚度的措施

表层（0.7m级配碎石）或混凝土、沥青混凝土等基床底层（2.3mA、B或改良土）路基本体（A、B、粗粒C或改良土）2023年5月10日24基床表层级配碎石的压实标准填料厚度（m）压实标准备注地基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤级配碎石0.55≥190≥55＜18%当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.15≥130≥45

2023年5月10日25

基床底层填料及压实标准填料厚度（m）压实标准细粒土粗粒土碎石类A、B组填料及改良土2.3地基系数K30（MPa/m）≥110≥130≥150压实系数K≥0.95

孔隙率n

＜28%＜28%2023年5月10日26基床以下路堤填料及压实标准填料压实标准细粒土粗粒土碎石类A、B、C(不含细粒土、粉砂及易风化软质岩)组填料及改良土地基系数K30（Mpa/m）≥90≥110≥130压实系数K≥0.90

孔隙率n

＜31%＜31%2023年5月10日27(2）保证刚度的连续、均匀性的措施

严格控制工后沉降刚度的连续、均匀性上部（路桥、涵等）过渡段下部（地基处理）2023年5月10日28

工后沉降标准cm

项目

现标准原标准秦沈线一般地段51015过渡段3510年沉降率Cm/年2352023年5月10日291:1.751.21.41:m0.41:11.41：m1.31.30.55.013.81:1.750.51.21.41：m1:1.751:1.751:m1.31.31.20.55.013.81.20.51.43.13.13.13.10.41:10.61～2m1～2m2023年5月10日30（1）结构尺寸与秦沈比较

m项目基床厚度基床表层线间距路基宽度秦沈2.50.64.613.4京沪3.00.75.013.82023年5月10日312023年5月10日322023年5月10日33路基施工中应注意的问题1.补钻，进一步探明地质情况。2.软土及松软土地基地段应选择代表性地段提前修筑实验路堤，以检验设计（地基处理方式、确定最佳含水量）、指导施工。3.软土及松软土地基上填筑路堤时，应进行水平、垂直位移观测。其目的：一是控制填土速率；二是动态设计。4.建立专门实验室。5.施工过程中要加强排水。6.要注意和站后专业密切配合。2023年5月10日34京沪高速铁路路基施工(有碴轨道)

京沪高速铁路全长1320km，沿线设置客运站19个，其中北京南、天津西、济南、南京南和上海等为始发站。2023年5月10日35主要技术条件和工程概况路基长度约697km，约占正线长度的53%。隧道长度11.5km，约占正线长度的1%。正线桥梁长度约612km，约占正线长度的46%。2023年5月10日36路基——控制沉降和纵向刚度均匀性变化是高速铁路路基设计和施工的关键。2023年5月10日37路基施工方面：总结秦沈客运专线路基工程施工经验，加强路基填料和地基勘探工作，重视路基的强度、刚度、沉降和过渡段的施工质量，严格控制施工工序和施工质量监测，确保高速铁路轨下基础纵向刚度连续均匀变化。2023年5月10日38京沪高速铁路某试验段施工技术说明上图为真空预压施工及测试的部分照片插扳机正在砂垫层上插设塑料排水板；2、插设的塑料排水板情况；3、真空度测试元件埋设；4、滤管铺设与连接；5、6、土工布铺设与真空膜埋设；7、8、真空泵开抽与沉降测试。12345678软土地基真空-填土联合预压处理2023年5月10日39说明上图为CFG桩施工及检测的部分照片DZ90振动成桩机正在打桩；2、混合料灌入；3、CFG成桩情况；4、塌落度试验；5、测试人员正在埋设测试元件；6、CFG桩低应变动测；7、8CFG桩静压试验全貌21345678京沪高速铁路某试验段施工技术软土地基CFG桩-网复合结构处理2023年5月10日40说明1、为高速铁路路基施工质量全自动检测车全貌；2、3为检测车内部情况；4、为检测人员正在做静力触探测试；5、为检测人员正在做K30测试；6、为检测人员正在路基压实度测试123456京沪高速铁路某试验段施工技术TZC-YⅡ路基质量全自动检测车2023年5月10日412023年5月10日42三、郑-西客运专线的招投标模式与无碴轨道技术（工程试验段）

试验段概况：DK349+765~DK359+550，长9.783km，主要不良地质为失陷性黄土。包括桥梁4座，长约2.150km；隧道1座，长约0.825km；路堤长约2.680km；路堑长约1.960km；DK357+200~DK359+400段设新华山中间站。主要技术标准：正线数目为一次双线，线间距5m；最小曲线半径一半地段9000m，困难地段7000m；限制坡度一般地段12‰，困难地段不宜超过20‰。速度目标值：基础工程达到350km/h的要求。轨道类型：无碴轨道：双块式或板式。招投标方式：采用中外联合体共同投标的模式，其中，中方施工单位为主体；外方单位是具有资质并有无碴轨道施工业绩的工程总承包单位。实行工程总承包（设计、施工）、综合评标、总价中标的模式。2023年5月10日43无碴轨道的特征:

无碴轨道：是建在混凝土防冻层或沥青层上具有递减的弹性和阻尼的一种轨道结构。

无碴轨道之所以经久耐用的重要因素是在路基和土木工程之间对过渡段的沉降或刚性差异的均衡。2023年5月10日44无碴轨道施工

在德国有很多种无碴轨道系统，因此在使用其中一种系统时需要得到联邦铁路办公室的允许.

各种系统之间的主要区别在于: -扣件的支撑:用或不用轨枕 -轨枕的支承:放在U形槽中或是板上 -防冻层是混凝土还是沥青 -现浇混凝土还是预制构件

2023年5月10日45德国铁路公司的无碴铁路方面的规定:

（德国铁路公司）

无碴轨道建造的要求一览： 准则804铁路桥梁和其它工程建筑 准则

820轨道基本要求 准则824轨道施工 准则

836土方工程和路基的施工以及维护 德国铁路公司在短桥上的无碴轨道研究 桥梁上建造无碴轨道的建议

DIN专业报告101德国铁路公司高架桥梁设计概论2023年5月10日46无碴轨道的沉降吸收:

对于无碴轨道建造的决定性因素是使用可靠性的证明.在建造无碴轨道时应该注意，只能允许有很小的沉降,并保证该沉降能够通过调整轨道扣件吸收掉。工后沉降最多只能为15毫米，这样才能均衡由于荷载产生的5毫米的额外弹性位移，如果土方工程的沉降均匀的话可以允许更大的沉降。

对此建造的基础，是地下承载土的准确的地质认识，以及对于整个长度的精确的设计.特别是在与人工建筑工程过渡段的设计.

地基土方结构设计2023年5月10日48上部结构下部结构E1=34KN/mm2E2=5KN/mm2E3=100N/mm2E4=0,050N/mm2混凝土层/沥青层水硬性承载层防冻层地基轨道-系统各土层的弹性需要不断增加2023年5月10日492023年5月10日502023年5月10日51防冻层属于路基结构，在经过土壤改良的承载层上开始修建无碴轨道。2023年5月10日52轨道系统Rheda2000

型防冻层-HBL–承载层–回填–沥青层–无碴轨道–注入混凝土–覆盖–道碴横截面-超高=02023年5月10日53博格板式轨道

获得联邦铁路管理局认可的系统；首次在纽伦堡至英戈尔斯达特新建高速铁路上进入商业运行；持续不断的高质量；可达到最高的轨道铺设精度；不存在现浇混凝土凝固带来的延误；便于更换因意外事故损坏的轨道板；出现的地基沉降可通过对轨道板的顶起和再次灌浆进行调整；可用性高；非常好的行车舒适度；铺设不受气候条件的影响，不依赖现有的线路。2023年5月10日542023年5月10日552023年5月10日562023年5月10日572023年5月10日582023年5月10日59四、编制实施性施组应强调的事项

一、由于失陷性黄土对水的特殊敏感性，要把防排水作为主体工程重点考虑，不能只当作传统的附属工程。二、为了控