高速铁路路基工程地基处理与新技术讲解

高速铁路路基工程地基处理技术2目录目录高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术3 3高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成1 1高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术4 4高速铁路路基工程地基处理概述高速铁路路基工程地基处理概述2 2新技术研究与应用新技术研究与应用5 531 1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成路基在列车荷载作用下发生的变形路基在列车荷载作用下发生的变形列车行驶时路基面产生的弹性变形运营阶段由行车引起的基床累积下沉路堤本体的压密下沉路堤本体的压密下沉地基沉降地基沉降（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理4路基在列车荷载作用下发生的变形：路基在列车荷载作用下发生的变形：在列车荷载的作用下，路基的变形既有弹性变形，同时又有塑性变形。弹性变形是列车通过时列车荷载短暂作用而产生的，主要发生在路基的基床部位，尤其是基床表层。路基的弹性变形最终将反映在轨面的弹性变形之中，如果弹性变形大，车速就不可能提高。1 1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理5路基在列车荷载作用下发生的变形：路基在列车荷载作用下发生的变形：塑性变形是指在运营阶段由行车引起的基床累积下沉。它是由列车通过道床传递到路基面的动荷载引起的。基床累积下沉是一个累积的过程，是不可恢复的。采用合理的基床结构型式可有效控制基床的过量累积下沉。少量的累积下沉可通过调整轨道结构来处理。1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理6路基本体的压密下沉路基本体的压密下沉路基填土的压密下沉属永久下沉，是由填土的自重（包括线路上部建筑）引起的。由散体材料填筑而成的路基本体产生一定的压密下沉是正常的。但如果下沉量较大，说明填土的压实密度不足、强度低，容易形成不均匀变形。过大的下沉还会破坏路基面的排水条件以至不能保持良好的横向排水坡度。世界各国关于路堤填土的压密下沉通常都是通过控制填料质量和提高压实密度予以保证的。路堤填土的工后压密下沉量约为填土高度的0.11.0；1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理7地基沉降地基沉降路堤本体产生的沉降可通过填料材质和施工质量来控制。地基土体具有复杂性和多样性，需针对工程情况进行具体分析，控制路基沉降主要是控制地基的沉降。特别对于软弱土地基来说，由于软弱土的高压缩、低渗透特性，不仅沉降量大而且需延续较长时间才能完成。需对地基进行沉降分析。1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理8定义：定义：施工完成以后，路基产生的施工完成以后，路基产生的沉降。沉降。过去我国相关规范定义为路过去我国相关规范定义为路基竣工开始铺轨后产生的沉降，基竣工开始铺轨后产生的沉降，即示意图中即示意图中S S2 2。目前已经按以铺轨完成后计目前已经按以铺轨完成后计算工后沉降，即示意图中算工后沉降，即示意图中S S3 3。（2 2）工后沉降）工后沉降1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理9工后沉降的控制标准工后沉降的控制标准在保证列车安全、舒适运行的前提下，路基允许工后沉降量的确定主要是经济问题，即为满足工后沉降量所进行地基的处理费用与运行期线路养护维修费用大致平衡。工程实践表明，工后沉降量控制过严，会使地基处理费用大幅度上升，在某些地质条件下，即使采取地基处理措施，完全消除工后沉降也是难以实现的。因此较为现实的办法是将工后沉降控制在某一允许的范围内，做到既安全又经济。1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成（2）工后沉降）工后沉降高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理10工后沉降的控制标准工后沉降的控制标准有砟轨道有砟轨道根据设计速度分250 km/h和300、350 km/h两个序列，并规定了工后沉降速率的控制，因为沉降速率过快，短时间内沉降过大，会造成维修困难而危及行车安全，同时，维修量加大会影响线路的通过能力。1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成（2）工后沉降）工后沉降高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理11工后沉降的控制标准工后沉降的控制标准无砟轨道无砟轨道无砟轨道路基工后沉降应符合扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15 mm；沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合Rsh 0.4Vsj2时，允许的工后沉降为30 mm。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5 mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。1 高速高速铁路路基沉降的路路基沉降的组成成（2）工后沉降）工后沉降高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理12（1 1）地基处理对象及其特征）地基处理对象及其特征地基处理地基处理是指为提高地基是指为提高地基承载力，改变其变形性质承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地家称地基处理，亦有称地基加固。基加固。2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理13（2 2）地基处理对象及其特征）地基处理对象及其特征软弱地基软弱地基2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述（1 1）地基处理对象及其特征）地基处理对象及其特征高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理14特殊土地基特殊土地基2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述（2 2）地基处理对象及其特征）地基处理对象及其特征（1 1）地基处理对象及其特征）地基处理对象及其特征高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理15（2 2）地基处理的目的）地基处理的目的1.提高地基的抗剪强度，增加其稳定性提高地基的抗剪强度，增加其稳定性;地地基基处处理理的的目目的的2.降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形;3.改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其稳定性改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其稳定性;4.改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能;5.改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求.2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理16（3 3）地基处理的目的）地基处理的目的地基的破坏属于剪切破坏。地基的破坏属于剪切破坏。因此，可以通过提高地基土的抗剪强度来提高地基的强度和承载力。从而防止因此，可以通过提高地基土的抗剪强度来提高地基的强度和承载力。从而防止结构倒塌、路基沉陷和边坡失稳等。结构倒塌、路基沉陷和边坡失稳等。改善土的抗剪特性改善土的抗剪特性2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述（2 2）地基处理的目的）地基处理的目的17（3 3）地基处理的目的）地基处理的目的 改善土的压缩特性土的压缩机理：土中的孔隙的减少。由于孔隙中含有水和气，压缩速度受排水和排气特性的影响。减小建筑物的沉降和不均匀沉降；减小施工引起的地面沉降；减小降水产生的固结沉降。2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述（2 2）地基处理的目的）地基处理的目的高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理18（3 3）地基处理的目的）地基处理的目的 改善土的透水特性土的透水性能主要受孔隙大小（渗透性）和排水距离的影响。可以通过减小孔隙和填充孔隙的方法来减小土的渗透性；也可以在土中植入透水性好的介质（砂石桩和排水桩）来增加其渗透特性。地下水位下基坑开挖的止水；砂土液化中的排水。2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述（2 2）地基处理的目的）地基处理的目的高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理19 改善土的动力特性松散粉细砂的液化机理松散粉细砂的液化机理 在动力荷载作用下，松散粉细砂有结构变密的趋势，从而导致孔压增加，在动力荷载作用下，松散粉细砂有结构变密的趋势，从而导致孔压增加，产生液化现象。因此，可通过增加密度、减小动剪切应力和改良排水条件产生液化现象。因此，可通过增加密度、减小动剪切应力和改良排水条件3 3个方面来处理液化地基。个方面来处理液化地基。改善特殊土的不良地基特性改善黄土的湿陷性；改善膨胀土的胀缩性；改善冻土的冻胀和融沉特性。2 高速高速铁路路基工程路路基工程处理概述理概述（2 2）地基处理的目的）地基处理的目的高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理20（3 3）地基处理方法）地基处理方法 地基处理的分类方法多种多样，地基处理的分类方法多种多样，按时间按时间可分为可分为临时处理临时处理和和永久处理永久处理；按处理按处理深度深度分为分为浅层处理浅层处理和和深层处理深层处理；按处理土性对象按处理土性对象分为分为砂性土处理砂性土处理和和粘性土处理粘性土处理，饱和土处理饱和土处理和和非饱和土处理非饱和土处理；也；也可按地基处理的加固机理可按地基处理的加固机理进行分类。进行分类。因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类方法主要是按照地基处理的加地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类。在此，将地基处理技术分为固机理进行分类。在此，将地基处理技术分为常用地基处理技术常用地基处理技术和和新型地基处理新型地基处理技术技术，新型地基处理技术是随着，新型地基处理技术是随着高速铁路高速铁路和和公路公路的快速发展，及其对线下基础设的快速发展，及其对线下基础设施沉降和不均匀沉降控制的高要求，经过论证和大量试验研究而产生的一些地基施沉降和不均匀沉降控制的高要求，经过论证和大量试验研究而产生的一些地基处理的新技术。处理的新技术。2 2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述215.2 高速高速铁路路基沉降控制技路路基沉降控制技术 高速高速铁路路基地基路路基地基处理的目的主要是控制地基工后沉降，同理的目的主要是控制地基工后沉降，同时改善地基承改善地基承载力，力，这也是高速也是高速铁路路基地基路路基地基处理的特点。理的特点。（3 3）地基处理方法）地基处理方法22浅浅层处理理地地基基处理理方方法法冲击碾压法冲击碾压法换填垫层法换填垫层法排水固排水固结真空真空预压堆堆载预压动力固力固结强夯置夯置换法法强夯法夯法复合地基复合地基桩网桩网/柱筏结构地基（钢筋混凝土灌注桩、预应力管柱）柱筏结构地基（钢筋混凝土灌注桩、预应力管柱）注注浆法法桩板结构地基桩板结构地基复合地基复合地基散体材料桩散体材料桩砂砂桩碎石桩碎石桩柔性柔性桩桩搅拌拌桩旋喷桩旋喷桩灰土（水泥土）挤密桩灰土（水泥土）挤密桩柱锤冲扩柱锤冲扩桩半刚性半刚性桩桩：CFG桩桩2 2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（4 4）地基处理方法分类）地基处理方法分类高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理23当软弱土地基的承载力、稳定或沉降变形不能满足上部荷载对地基的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。主要适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。3 高速高速铁路路基常用地基路路基常用地基处理技理技术（1 1）换填地基处理）换填地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理24一般处理深度为 0.5 3 m。3 高速高速铁路路基常用地基路路基常用地基处理技理技术（1 1）换填地基处理）换填地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理挖除软土挖除软土换填后换填后25冲击碾压也称非圆碾压，是一种冲击与揉搓作用相结合的压实方法。冲击碾压适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的填前碾压，填方达到标高后的追密击实等。（2 2）冲击碾压）冲击碾压3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高振幅、低频率的冲击碾压高振幅、低频率的冲击碾压26 排水固结法是指利用排水固结原理，在软土地基内设置竖向排水体，铺设水平排水垫层，在预压荷载作用下，排除土体内孔隙水、提高土体强度，以达到提高地基承载力，减少工后沉降的一种加固地基方法。排水固结法由加压系统和排水系统两部分组成。（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理27 1 1）常用地基处理技术）常用地基处理技术p排水固结排水固结加加压系系统排水系排水系统竖向排水体向排水体水平排水体水平排水体普通砂井普通砂井袋装砂井袋装砂井塑料排水塑料排水带砂砂垫层堆堆载预压真空真空预压降水降水预压电渗排水渗排水真空真空联合堆合堆载预压排水固排水固结 1 1）常用地基处理技术）常用地基处理技术（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术28 1 1）常用地基处理技术）常用地基处理技术堆水堆水预压p堆载预压加固堆载预压加固（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理29p真空预压加固真空预压加固铺设排水用砂垫层铺设排水用砂垫层布置抽真空主滤管布置抽真空主滤管 铺设不透气的密封膜铺设不透气的密封膜出膜连接及抽真空系统安装出膜连接及抽真空系统安装 （3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术30降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位，以增加土的有效自重应力，降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位，以增加土的有效自重应力，从而达到预压的目的。从而达到预压的目的。抽水前水位线抽水前水位线抽水后水位降落线抽水后水位降落线滤水管滤水管抽水井管抽水井管降水降水预压原理原理p降水预压加固降水预压加固（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理31p电渗预压加固电渗预压加固 电渗预压是在土中插入金属电电渗预压是在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，用，土中的水分从阳极流向阴极，将水在阴极排除且无补充水源的情将水在阴极排除且无补充水源的情况下，引起土层的压缩固结。况下，引起土层的压缩固结。AB水力坡水力坡降线降线电渗预压与降水预压一样，是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来电渗预压与降水预压一样，是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加土的有效应力作为固结压力的，所以不需要用堆载作为预压荷载，也不会使增加土的有效应力作为固结压力的，所以不需要用堆载作为预压荷载，也不会使土体发生破坏土体发生破坏。（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理32（4 4）强夯法地基处理）强夯法地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 强夯法又名夯法又名动力固力固结法或法或动力力压实法，是反复将夯法，是反复将夯锤提到一定高度使其自提到一定高度使其自由落下，由落下，给地基以冲地基以冲击和振和振动能量，从能量，从而而对地基地基进行改善和行改善和处理。理。33（4 4）强夯法地基处理）强夯法地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理夯击能量以压缩波、剪切波、面波等形式夯击能量以压缩波、剪切波、面波等形式向地基深处，通过波动的能量使土体发生压缩向地基深处，通过波动的能量使土体发生压缩并使土体结构致密，从而达到提高地基承载力、并使土体结构致密，从而达到提高地基承载力、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等效果。同时，夯击能除湿陷性黄土的湿陷性等效果。同时，夯击能还可提高土层的均匀强度，减小将来可能出现还可提高土层的均匀强度，减小将来可能出现差异沉降。差异沉降。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。地基。34（4 4）强夯法地基处理）强夯法地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 强夯夯置置换法法是是采采用用在在夯夯坑坑内内回回填填块石石、碎碎石石等等粗粗颗粒粒材材料料，用用夯夯锤夯夯击形成形成连续的的强夯置夯置换墩。墩。整式置换整式置换桩式置换桩式置换35（5 5）水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 水泥土水泥土搅拌法是深拌法是深层搅拌法的一种拌法的一种类型，是利用水泥等材料作型，是利用水泥等材料作为固化固化剂，就地将就地将软土和固化土和固化剂强制制搅拌，形成具有整体性、水拌，形成具有整体性、水稳性和一定性和一定强度的水泥度的水泥加固土，从而提高地基土加固土，从而提高地基土强度和增大度和增大变形模量。形模量。适用于适用于处理正常固理正常固结的淤泥的淤泥质土、粉土、土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以和黄土、素填土、黏性土以及无流及无流动地下水的地下水的饱和松散砂土等地基。和松散砂土等地基。36 高高压喷射注射注浆法是以高速旋法是以高速旋转的的喷嘴将高嘴将高压水泥水泥浆喷入土入土层，利用，利用带压浆液的液的搅拌使拌使浆液与土体充分液与土体充分搅拌混合，形成拌混合，形成连续的水泥加土柱加固体。的水泥加土柱加固体。（6 6）高压喷射注浆法）高压喷射注浆法3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 适用于适用于处理淤泥。淤泥理淤泥。淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及人工填土等地基。人工填土等地基。37（7 7）挤密桩地基处理）挤密桩地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 挤密密桩是是在在成成桩过程程中中通通过成成孔孔机机具具和和填填入入料料将将桩间土土挤密密，由由成成桩时的的填填入入料料与与挤密密的的桩间土形成复合地基，土形成复合地基，处理一种地基理一种地基处理方法。理方法。根根据据成成桩材材料料的的不不同同，可可以以分分为砂砂、碎碎石石和和灰灰土土挤密密桩。三三者者的的施施工工原原理理、工工艺基基本本相相同同，主主要要区区别在在于于砂砂桩、碎碎石石桩有有排排水水固固结作作用用而而灰灰土土桩没有。没有。38（8 8）CFGCFG桩地基处理桩地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 CFGCFG桩即即水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石桩，是是指指由由水水泥泥、粉粉煤煤灰灰、碎碎石石等等混混合合料料加加水水拌拌和和形形成成高高粘粘结强强度度桩，并并由由桩、桩间土土和和褥褥垫层一一起起组成成复复合合地地基基的的地地基基处理方法。理方法。39（8 8）CFGCFG桩地基处理桩地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 CFGCFG桩复复合合地地基基具具有有承承载力力提提高高幅幅度度大大，地地基基变形形小小等等特特点点。适适用用于于处理理黏黏性性土土、粉粉土土、砂砂土土和和素素填填土土等等地地基基。对淤淤泥泥质土土、淤淤泥泥、泥泥炭炭质土土、泥泥炭炭应按按地地区区经验或或通通过现场试验确定其适用性。确定其适用性。40桩板板结构路基是随着构路基是随着铁路的建路的建设而而出出现的一种新型的一种新型轨下基下基础结构型式，主构型式，主要由要由钢筋混凝土筋混凝土桩基、托梁、承台板和基、托梁、承台板和桩周土体四大部分周土体四大部分组成。成。桩板板结构的构的桩基基竖向穿透松向穿透松软土土层，可，可严格控制高速格控制高速铁路路基工后沉降；路路基工后沉降；桩周土体周土体对桩基的基的侧向抗力，使向抗力，使桩板板结构路基具有构路基具有较大的大的纵横向横向刚度。度。4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术（9 9）桩板结构）桩板结构高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理41（9 9）桩板结构）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理相比于相比于桥梁梁结构，构，桩板板结构更适用于挖方以及低填方构更适用于挖方以及低填方路段，也适用于既有路段，也适用于既有软弱路基的提速加固弱路基的提速加固处理；相比于理；相比于桩网网结构等构等处理措施，理措施，桩板板结构在构在经济方面具有一定的方面具有一定的优势。另外，另外，桩板板结构施工机具通用、方法构施工机具通用、方法简易。易。42使用范围 适用于基础变形控制严格的适用于基础变形控制严格的深厚软弱地深厚软弱地基基、湿陷性黄土地基低路堤湿陷性黄土地基低路堤、路堑路堑，桥隧间桥隧间短路基过渡段短路基过渡段，岔区路基岔区路基及及既有路基加固，既有路基加固，以及以及新建铁路路基斜交超浅埋地铁新建铁路路基斜交超浅埋地铁段。段。隧隧间短路基隧隧间短路基桥隧间短路基桥隧间短路基 2 2）新型地基处理技术）新型地基处理技术（9 9）桩板结构）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理43 2 2）新型地基处理技术）新型地基处理技术工程应用 斜交超浅埋地铁的某客运专线桩斜交超浅埋地铁的某客运专线桩板结构路基工程板结构路基工程。桩板结构路基平面布置图桩板结构路基平面布置图桩板结构路基桩板结构路基纵横断面图及监测点布置纵横断面图及监测点布置图图 超浅埋地铁超浅埋地铁盾构上浮与扰动盾构上浮与扰动问题是世界性难问题是世界性难题，盾构变形是题，盾构变形是由诸如地层类型、由诸如地层类型、机具种类及施工机具种类及施工状况等多方面因状况等多方面因素综合作用的结素综合作用的结果。果。（9 9）桩板结构）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理44 2 2）新型地基处理技术）新型地基处理技术工程应用 通过通过施工及试运营期间的安全评估，施工及试运营期间的安全评估，表明：桩板结构有效控制了后续沉降的发表明：桩板结构有效控制了后续沉降的发生，大大降低了新建客运专线与既有地铁生，大大降低了新建客运专线与既有地铁的相互影响。的相互影响。地铁地铁沉降变形分布曲线沉降变形分布曲线地铁地铁水平位移分布曲线水平位移分布曲线桩板结构路基沉降变形时程曲线桩板结构路基沉降变形时程曲线（9 9）桩板结构）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理45工程应用 郑西客运专线郑西客运专线武广客运专线武广客运专线 解决了解决了深厚湿陷深厚湿陷性黄土地基性黄土地基、上覆软上覆软土岩溶地基土岩溶地基的沉降控的沉降控制问题。制问题。深厚湿陷性黄土深厚湿陷性黄土软土、岩溶软土、岩溶（9 9）桩板结构）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理46跨超浅埋地铁段跨超浅埋地铁段软土软土京沪高速铁路京沪高速铁路深厚软土深厚软土沪杭客运专线沪杭客运专线 解决了深厚软土地区跨超浅埋地铁路段、深厚软土地区低路堤路段的沉降控制与动力影响降低问题。（9 9）桩板结构）桩板结构工程应用 4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理47六沾复线六沾复线地形条件复杂段地形条件复杂段淤泥质土淤泥质土成绵乐城际客专成绵乐城际客专软弱土软弱土 解决了淤泥质土地基地形限制路段、软弱土地基低路堤路段的沉降控制与施工便捷等问题。（9 9）桩板结构）桩板结构工程应用 4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理48陡坡陡坡椅型桩板结构路基椅型桩板结构路基 椅型桩板结构路基是一种根据陡坡地椅型桩板结构路基是一种根据陡坡地段的特殊要求提出的，由段的特殊要求提出的，由钢筋混凝土桩基钢筋混凝土桩基、横梁横梁、承载板承载板与与挡土板挡土板以及以及路基填土路基填土组成，组成，兼有兼有承载承载和和支挡支挡双重功能的双重功能的新型桩板结构新型桩板结构路基路基，其综合了桩板墙支挡结构与传统桩，其综合了桩板墙支挡结构与传统桩板结构路基的技术特点板结构路基的技术特点。（9 9）桩板结构）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术49 桩筏结构由地基板及褥垫层组成，与桩筏结构由地基板及褥垫层组成，与刚性桩（预制管桩、钻孔灌注桩）共同作刚性桩（预制管桩、钻孔灌注桩）共同作用，形成桩筏基础。筏板与刚性桩之间采用，形成桩筏基础。筏板与刚性桩之间采用刚性连接，地基加固整体性更好，有利用刚性连接，地基加固整体性更好，有利于提高整体稳定性。于提高整体稳定性。桩筏基础按其下部的刚性桩基础全部桩筏基础按其下部的刚性桩基础全部承担桩筏基础本身及上部路堤、轨道建筑承担桩筏基础本身及上部路堤、轨道建筑及列车荷载作用进行设计。及列车荷载作用进行设计。桩筏结构适用于基础变形控制严格、桩筏结构适用于基础变形控制严格、承载力要求高，填土高度大于承载力要求高，填土高度大于3m3m地段的深地段的深厚层软弱地基。厚层软弱地基。（1010）桩筏结构地基）桩筏结构地基4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理筏板筏板桩桩50 桩网结构路基，是指天然地基桩网结构路基，是指天然地基在地基处理过程中，下部土体得到在地基处理过程中，下部土体得到竖直向增强体竖直向增强体-“桩桩”(可带桩帽可带桩帽)的的加强从而形成桩土复合地基加固区，加强从而形成桩土复合地基加固区，并在该区上部铺设水平向增强体并在该区上部铺设水平向增强体-“网网”（土工格栅等）从而形成加筋（土工格栅等）从而形成加筋土复合地基加固区，使桩土复合地基加固区，使桩-网网-土协土协同作用、共同承担荷载的人工地基。同作用、共同承担荷载的人工地基。（1111）桩网结构地基）桩网结构地基4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理51 在地基部分土体中设置的竖直向增强体在地基部分土体中设置的竖直向增强体“桩桩”是受力主体，与桩间土形是受力主体，与桩间土形成桩土加固区，承担上部荷载，并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加成桩土加固区，承担上部荷载，并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层“网网”，形成柔性拱区（上，形成柔性拱区（上部与下部之间的柔性土拱过渡区）。桩网复合地基中的桩起承载作用，是力部与下部之间的柔性土拱过渡区）。桩网复合地基中的桩起承载作用，是力学要求；而高强度网则是结构要求，目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土学要求；而高强度网则是结构要求，目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土应力比，使桩应力比，使桩-网网-土协同作用、共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降。土协同作用、共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降。（1111）桩网结构地基）桩网结构地基4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 桩网结构适用于基桩网结构适用于基础变形控制严格、承载础变形控制严格、承载力要求高，填土高度大力要求高，填土高度大于于3m3m地段的深厚层软弱地段的深厚层软弱地基。地基。n成熟技术1：高性能轻质混凝土五、新技术研究与应用1、轻质性性：轻质性的性的应用核心在于减用核心在于减轻荷荷载。2、自立性自立性：终凝后可固化自立；固化后凝后可固化自立；固化后对支支挡结构物几乎没有构物几乎没有侧压力。力。3、密度和密度和强强度可度可调节性性：容重可：容重可调范范围 3-18 kN/m3，强强度使用范度使用范围在在0.3-20.0 MPa。主要工程特性4、良好施工性：集中搅拌制作，软管泵送，施工便捷，占用作业面积小，无须振捣碾压，工期短。5、耐震特性：密度小（通常只有普通混凝土的25），在同等条件下所受到的水平惯性力小，耐震性强。n成熟技术1：高性能轻质混凝土五、新技术研究与应用研究团队依托铁总研究团队依托铁总2个重点课题，开展了大量的个重点课题，开展了大量的轻质混凝土轻质混凝土改性基础实验、大比例模型实验和理论分析改性基础实验、大比例模型实验和理论分析，形成了高性能轻形成了高性能轻质混凝土配方参数，提高了轻质混凝土材料的强度和延展性，质混凝土配方参数，提高了轻质混凝土材料的强度和延展性，研发了一套高性能轻质混凝土智能化生产设备，形成了完善的研发了一套高性能轻质混凝土智能化生产设备，形成了完善的轻质混凝土综合应用工艺体系轻质混凝土综合应用工艺体系。n路基填筑弱化地基处理强度，降低地基处理成本减小地基附加应用，解决路基沉降控制技术难题五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n路基拓宽减小地基附加应力，弱化地基处理强度解决新老路基差异沉降技术难题不需要放坡，减小土石方工程量，减少占地面积五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n路基拓宽德州高铁站台邦填邦填轻质混凝土工程减少地基处理强度，降低对既有运营线的不良影响减少地基处理强度，降低对既有运营线的不良影响减小差异沉降，保证结构的稳定性保证结构的稳定性五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n过渡段优化桥台及软基处理，降低过渡段建造成本解决桥台后填土压实技术难题控制过渡段不均匀沉降五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n陡坡路段填筑常规路堤式挡墙工法常规路堤式挡墙工法稳定性难保证，支护代价高，工期长稳定性难保证，支护代价高，工期长常规高填深挖工法常规高填深挖工法高填深挖，支护代价高，破坏环境高填深挖，支护代价高，破坏环境新型轻质混凝土工法新型轻质混凝土工法支护简单，施工速度快，保护环境支护简单，施工速度快，保护环境水平向地震荷载：水平向地震荷载：边坡稳定性系数：边坡稳定性系数：墙背侧向土压力：墙背侧向土压力：优化支挡结构、减少占地面积、优化支挡结构、减少占地面积、降低对环境破坏、提高路基工程安全性。降低对环境破坏、提高路基工程安全性。五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n覆土减荷降低结构的上覆荷重，确保结构安全地下结构再次加固要简单便捷五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n管线回填、保温、防护采用轻质混凝土回填灌浆具有施工简便、回填速度快、回填采用轻质混凝土回填灌浆具有施工简便、回填速度快、回填充实度高、对结构压力充实度高、对结构压力小小等优点等优点。五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n站场路基填筑沪昆线曲靖北站挡墙背后轻质混凝土回填工程减小对支挡结构的荷载：土压力、地震荷载。减小对支挡结构的荷载：土压力、地震荷载。解决压实技术难题，减小沉降。解决压实技术难题，减小沉降。五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n站场路基填筑杭州东站轻质混凝土扩建工程减小填筑体对既有建筑物的影响减小填筑体对既有建筑物的影响解决狭小空间填筑问题解决狭小空间填筑问题五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土螺旋钢桩（螺旋钢桩（Screwpile/helicalpile）由由若干若干螺旋叶片螺旋叶片焊焊接在接在中心钢轴中心钢轴上，可通过人工或机械施加扭矩旋入地面的变截上，可通过人工或机械施加扭矩旋入地面的变截面钢桩。面钢桩。加长杆拼接螺栓n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n概念五、新技术研究与应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩机械安装以以覆覆土土（软软土土）厚厚度度10m和和下下卧卧层层是是砂砂岩岩为为例例，通通过过机机械械方方式式，将将10-20cm螺螺旋旋钢钢桩桩打打入入砂砂岩岩层层内内1.5m，总总打打入入深深度度为为11.5m，仅仅需需要要3-5分钟分钟。人工安装以以覆覆土土（软软土土）厚厚度度5m和和下下卧卧层层是是砂砂岩岩为为例例，通通过过人人工工方方式式，将将5-10cm螺螺旋旋钢钢桩桩打打入入砂砂岩岩层层内内0.5m，总总打打入入深深度度为为5.5m，仅仅需需要要5-7分钟分钟。n机械安装五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n人工安装五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n突出优点u适用性广适用性广：从软土到从软土到SPT小于小于100的的风化基岩的各种地质土层风化基岩的各种地质土层u施工快捷高效施工快捷高效:无开挖无弃土，无需等待混凝土养护凝结无开挖无弃土，无需等待混凝土养护凝结u环境影响小环境影响小：无需降地下水，施工噪音小无需降地下水，施工噪音小u耐久性、稳定性耐久性、稳定性：热镀锌后的防热镀锌后的防腐寿命可达腐寿命可达75120年年（美标）（美标）u抗震性好抗震性好：钢材延展性优于混凝土桩钢材延展性优于混凝土桩u总体经济性好总体经济性好：台班费低、无弃土处理、桩体直接受荷无等待台班费低、无弃土处理、桩体直接受荷无等待u快速估算承载力快速估算承载力：通过安装扭矩值直接快速估算桩体承载力通过安装扭矩值直接快速估算桩体承载力五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路沿线标识基础快速加固公路沿线标识基础快速加固n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路病害路公路病害路基边坡快速基边坡快速加固修复加固修复n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路挡墙桩基公路挡墙桩基n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路挡墙锚固公路挡墙锚固n工程应用铁路接触网等支架基础铁路接触网等支架基础五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩新建房屋基础及现有地基托换新建房屋基础及现有地基托换地下结构桩基加固地下结构桩基加固管道基础及抗浮控制管道基础及抗浮控制休闲水道快速支撑休闲水道快速支撑n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩不同配合比密度自然风干条件下不同龄期的强度为确定设计面板强度所需陶粒混凝土配比参数提供依据。为确定陶粒混凝土慢板拆模、吊装、运输等提供依据。不同密度、龄期陶粒混凝土试块无侧线抗压强度试验uC25强度陶粒混凝土密度1350-1400kg/m3。uC30强度陶粒混凝土密度1450-1500kg/m3。五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n陶粒混凝土试块74陶粒混凝土试块切割面形状五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n陶粒混凝土试块通过调整混凝土的微级配，使用通过调整混凝土的微级配，使用超细粉提高混凝土的抗渗透性，阻碍水超细粉提高混凝土的抗渗透性，阻碍水分渗透即可改善泛碱现象。分渗透即可改善泛碱现象。75n陶粒混凝土面板模具易拆装、轻便根据设计图A、B型面板模块制作的模具。五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土76n陶粒混凝土面板A、B型面板参数预制面板（A型）模块尺寸（m）高0.550厚0.400长1.000单块体积（m3)0.22LC25-30陶粒混凝土密度1500单块重量（kg）330预制面板（B型）模块尺寸（m）高0.550厚0.400长0.500单块体积（m3)0.11LC25-30陶粒混凝土密度1500单块重量（kg）165五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土77n陶粒混凝土面板陶粒混凝土A、B型面板五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土78n复合轻质混凝土面板五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土复合型构件参数要求：复合型构件参数要求：1.两种材料接触面不能为平面，应设两种材料接触面不能为平面，应设置成不规则曲面；置成不规则曲面；2.接触面不能有明显的缝隙，应平整接触面不能有明显的缝隙，应平整光滑；光滑；3.下层浇筑后，应立即浇筑上层轻质下层浇筑后，应立即浇筑上层轻质混凝土；混凝土；4.复合型构件养护时间不得少于复合型构件养护时间不得少于24h；5.土工格栅应预埋至下层陶粒砼中，土工格栅应预埋至下层陶粒砼中，上层轻质砼中竖向格栅应配置横向连上层轻质砼中竖向格栅应配置横向连接条。接条。79五、新技术研究与应用具有具有抗滑降噪抗滑降噪功能的新功能的新型透水水泥混凝土路面型透水水泥混凝土路面长寿命寿命透水水泥混凝土透水水泥混凝土路面路面优点优点研究方向研究方向解决城市解决城市内内涝问题解决城市解决城市夏季高温夏季高温问题构建新型构建新型海海绵城市城市p透水水泥混凝土路面n成熟技术4：新型水泥路面五、新技术研究与应用n成熟技术4：新型水泥路面露石混凝土路面在露石混凝土路面在陡坡路段陡坡路段的的应用用露石混凝土路面在露石混凝土路面在隧道隧道铺面面中的中的应用用露石混凝土路面在露石混凝土路面在市政道路市政道路上的上的应用用露石混凝土路面在露石混凝土路面在桥面面铺装装上的上的应用用优点优点研究方向研究方向提高路面提高路面抗滑抗滑性能性能降低降低轮胎路面接触胎路面接触噪声噪声水平水平提高提高层间接触接触强度度p露石水泥混凝土路面五、新技术研究与应用n成熟技术5：基于北斗的铁路路基监测技术监测预警系警系统架构架构数数据据采采集集层层：现现场场采采集集北北斗斗监监测测站站（包包括括基基准准站站及及监监测测站站）的的相相关关原原始始数数据据，进进行行初步的处理并进行现场储存初步的处理并进行现场储存。数数据据传传输输层层：选选择择移移动动、联联通通或或电电信信的的GPRS/3G/4GGPRS/3G/4G无无线线通通讯讯的的方方式式，将将原原始始数数据据传输到监测中心传输到监测中心。数数据据处处理理层层：部部署署与与监监测测总总中中心心的的硬硬件件设设备及软件设备。备及软件设备。数数据据应应用用层层：包包括括前前端端用用户户的的设设备备、展展示示软件及预警发布部分。软件及预警发布部分。五、新技术研究与应用n成熟技术5：基于北斗的铁路路基监测技术铁路沿路沿线监测应用用l铁路路基沉降变形监测l高陡边坡全生命期健康监测与预警l铁路路基支挡结构变形监测l铁路异物侵限监控l铁路沿线桥梁、隧道变形监测l五、新技术研究与应用n成熟技术5：基于北斗的铁路路基监测技术交通土建健康交通土建健康监测与安全与安全评估估预警系警系统V2017系统管理系统管理p对系统进行管理对系统进行管理健康监测健康监测p获取监测数据获取监测数据安全评估安全评估p对监测数据进行评估对监测数据进行评估预警管理预警管理p发布预警发布预警软件主界面软件主界面查看监测点查看监测点五、新技术研究与应用n成熟技术6：高速铁路BIM技术三三维地地质建模建模 利用计算机技术，在三维环境下，将利用计算机技术，在三维环境下，将空间信息管理空间信息管理、地质地质解译解译、空间分析和预测空间分析和预测、地学统计地学统计、实体内容分析实体内容分析及及图形可视图形可视化化等工具结合起来，用于地质研究。等工具结合起来，用于地质研究。在土木工程中，地质建模在土木工程中，地质建模是铁路工程是铁路工程BIMBIM技术建模的首技术建模的首要环节。只有建立好精准的三要环节。只有建立好精准的三维地质模型，才能为后期路基维地质模型，才能为后期路基建模以及建模以及BIMBIM项目全生命期的项目全生命期的应用打下基础。应用打下基础。五、新技术研究与应用n成熟技术6：高速铁路BIM技术路基路基BIM建模技建模技术优化化利用利用路基建模参数化路基建模参数化与与动态更新化动态更新化的特性，的特性，快速创建路基快速创建路基三维模型三维模型满足对于路基设计更多的特定要求满足对于路基设计更多的特定要求增加对增加对地基加固桩、桩板墙地基加固桩、桩板墙等等复杂路基结构建模复杂路基结构建模的支持的支持确保传输路基确保传输路基BIMBIM模型结果时其模型结果时其数据不丢失数据不丢失五、新技术研究与应用n成熟技术6：高速铁路BIM技术基于基于BIM的土木工程成本管理的土木工程成本管理5D=3D实体+时间+成本建立建立BIMBIM的的5D5D施工资源信息模型施工资源信息模型（3D3D实体、时间、成本）实体、时间、成本）关系数关系数据库，据库，让实际成本数据及时进入让实际成本数据及时进入5D5D关系数据库，成本汇总、统计、关系数据库，成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得。拆分对应瞬间可得。