高速铁路路基工程

高速铁路路基工程

中国铁道科学研究院

2002年11月27日

高速铁路路基技术特点

⏹路基按照结构物设计，填料和压实标准高；

⏹严格控制路基变形和工后沉降；

⏹路桥及横向构筑物间设置过渡段；

⏹路基动态设计；

⏹地基处理类型多。

路基填筑质量标准高

⏹基床表层采用级配碎石强化结构，K30 、E v2、E vd、n 指标满足设计要求。

⏹基床底层采用A、B组或改良土填筑，K30、E v2、K 、n满足设计要求

⏹基床以下路基采用A、B、C组或改良土填筑，K30、E v2、K 、n满足设计要求

严格控制路基变形和工后沉降

⏹工后沉降是高速铁路路基设计的主要控制因素，路基发生强度破坏之前，已经出现了不能容许的变形；

⏹我国对无砟轨道的路基工后沉降要求一般不应超过扣件可调高量15mm，路桥路隧差异沉降不超过5mm。路桥及横向构筑物间设置过渡段

⏹路桥及横向构筑物间的过渡段，是以往设计及施工中的薄弱环节，也是既有线发生路基病害的重要部位。由于桥台与路堤的刚度相差显著，高速列车通过时对轨道结构及列车自身会产生冲击，从而降低列车运行的平稳性和舒适度，加快结构物和车辆的损坏。

⏹为保证列车高速运行时的平稳舒适，对路桥过渡段采用了刚度过渡的设计方法。在桥台后一定范围内，采用刚度较大的级配碎石作为过渡填筑段，与路堤相接处采用1：2的斜坡过渡。

路基动态设计

⏹为了有效地控制工后沉降量及沉降速率，需要开展路基动态设计。

⏹根据沉降观测资料及沉降发展趋势、工期要求等，采取相应的措施，如调整预压土高度，确定预压土卸荷时间，以及铺轨前对路基进行评估及合理确定铺轨时间，以确保铺轨后路基工后沉降量与沉降速率控制在允许范围内。路基动态设计的成果可以为后续的轨道工程打下了良好的基础。

地基处理的种类多

⏹对于浅层软弱地基采用了换填碾压处理、或换填砂垫层处理；

⏹对于深层软基的主要地段采用袋装砂井、塑料排水板的排水固结加预压的处理方法；

⏹对于工后沉降要求高及路桥过渡段，根据地质条件和经济对比，采用了砂桩、碎石桩、粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩等地基处理方法；

⏹对于有地震液化的粉土或粉细砂层的地基段，采用了挤密砂桩的处理方法；

⏹新建的一些客运专线采用强夯、CFG桩、灰土挤密桩、桩网、桩板等地基处理方法。

我国高速铁路路基面临的主要问题

⏹技术标准的修改和完善；

⏹车－轨－路系统合理匹配理论研究；

⏹设计、施工面临的几个问题；

⏹新技术的应用。

技术标准的修改和完善

⏹路基工后沉降控制标准；

⏹无砟轨道路基基床厚度200－350km/h没有区分确定；

⏹地基刚度的标准，直接关系到地基处理的成本。

设计、施工面临的几个问题

⏹路基工后沉降预测技术；

⏹特殊土地区低路堤、土质路堑的个别设计；

⏹改良土的施工技术；

⏹复杂地质条件下的路基设计。

新技术的应用

⏹桩网结构形式的选取、设计计算理论及不同地质条件下的施工工艺尚未成熟；

⏹桩板结构是无砟轨道新的结构形式，其工作原理、动力特性和设计理论等需要开展研究。

土的工程分类

⏹可从土类和土名中初步了解其主要的工程特性；

⏹当用作地基土时，可结合其它指标确定地基土的承载力、初步估计建

筑物的沉降；

⏹当用于路基填料时，可初步评估填料的压实强度、透水性和稳定性，合理的选择施工方案，这就是土的工程分类的目的。

路基填料的分组

⏹填料按照土的粒径、级配等分组；

⏹粗粒土按照粒径、级配以及细颗粒含量分为A、B、C（分化的软块石为D）组；

⏹细粒土按照液塑限及有机质含量分为C、D、E组；

⏹路基填料组的选择按照设计要求选择，客运专线基本采用较好的A组填料及灰土改良土填筑。

土的三相组成

土的基本物理指标

⏹天然密度

⏹土粒比重

反映土的松密程度指标

⏹孔隙比

⏹孔隙率

反映土的含水程度指标

⏹含水率

⏹土的饱和度

土的最大干密度和最优含水率

⏹最少的机械功获得最大压实度；

⏹轻型击实试验；

⏹重型击实试验；

⏹灰土击实试验。

郑西客运专线路基试验段

试验段简介

⏹郑西客运专线湿陷性黄土试验段位于陕西省华阴市坪塬村，试验段总长140m，地基处理采用了强夯、水泥土挤密桩和柱锤冲扩桩三种方法。路基本体和基床底层采用8％石灰和5％水泥改良土填筑，基床表层采用级配碎石填筑，3m堆载预压进行路基沉降观测。

⏹试验段进行了地基处理前检测、地基处理和路基填筑施工工艺、路基填筑工艺、地基处理和路基填筑试验检测、路基沉降观测及路基浸水等科研项目。

郑西客运专线试验段

⏹地基处理

⏹路基填筑

⏹堆载预压与沉降观测

⏹铁路路基科研

地基处理前检测

⏹机械钻孔取样

⏹静力触探

⏹雷达测试

⏹面波测试

⏹荷载板试验

地基处理

⏹强夯

⏹水泥土挤密桩

⏹柱锤冲扩桩

强夯

⏹最后两击平均夯沉量不大于5cm；

⏹强夯加固地基的有效加固深度应满足设计要求，有效深度范围内地基土应满足：标贯击数修正后的N63.5≥10，粘性土Ps ＞1.2MPa，砂类土Ps≥5.0MPa，地基承载力σ0≥0.15MPa，检测方法和频次应符合相关规定；

⏹检验方法：动力触探和静力触探。

灰土挤密桩

⏹成桩24h内采取轻型动力触探仪对成桩质量进行检测，击数N10与现场试验确定的干密度进行对比，其压实系数K≥0.93；