路基填筑与沉降观测

铁道第四勘察设计院,路基填筑与沉降,1.,路基填料设计及压实标准,2.,褥垫层设计及压实要求,3.,路基沉降观测设计,汇报提纲,路基填料设计及压实标准,图,1,路堤基床结构设计示意图,1.1,路基基床结构形式,图,2,路堑基床结构设计示意图,路基填料设计及压实标准,1.1,路基基床结构形式,图,3,桥路过渡段设计示意图,路基填料设计及压实标准,1.2,桥路过渡段方式,路基填料设计及压实标准,1.3,路基填料设计,1.,基床表层：,采用级配碎石填筑，根据,客运专线基床表层级配碎石暂行技术条件,严格选材和级配。,2.,基床底层：,采用,A,、,B,组填料填筑。,3.,基床以下路基：,采用,A,、,B,组填料、,C,组块石类填料或改良土填筑，,改良土一般采用厂拌法施工,;,填高大于,8m,时,压实标准同基床底层。,4.,过渡段路基：,正梯形部分采用水泥稳定级配碎石填筑，其后倒梯形,部分采用,A,、,B,组填料填筑。,5.,清基换填：,复合地基加固地段一般换填改良土或普通土，其余地段,换填料为,A,、,B,组填料或改良土。,路基基床表层、底层及基床以下路基填筑施工的关键技术参数（级配曲线、分层厚度、压实参数等）需通过现场填筑试验确定。,路基填料设计及压实标准,1.3,路基填料设计,世界各国路基基床表层材料要求对比曲线,路基填料设计及压实标准,1.3,路基填料设计,武汉工程试验段,A,、,B,组填料代表性级配曲线,路基结构部位,填料类别,压 实 标 准,压实系数,K,地基系数,K30(Mpa/m),动态变形模量,Evd(Mpa),变形模量,Ev2(Mpa),Ev2/Ev1,孔隙率,n,基 床表 层,级配碎石,0.97,190,50,120,2.3,18,基 床 底 层,改良细粒土,0.95,110,35,60,2.5,/,砂类土及细砾土,(A,、,B,组填料,),0.95,130,35,60,2.5,28,碎石类及粗砾土,(A,、,B,组粗粒土填料,),0.95,150,35,60,2.5,28,基床以下路基,改良细粒土,0.92,90,/,45,2.6,/,砂类土及细砾土,(A,、,B,、,C,组填料,),0.92,110,/,45,2.6,31,碎石类及粗砾土,(A,、,B,、,C,组粗粒土填料,),0.92,130,/,45,2.6,31,过渡段,级配碎石,+,水泥,0.97,150,50,80,2.3,28,A,、,B,组粗粒土填料,0.95,150,35,60,2.5,28,清基换填,改良细粒土,0.9(,桩间土,),、,0.92,、,0.95,45(,不含复合地基,),/,A,、,B,组填料,n,28(,基床底层,),、 ,31(,本体,),45,/,/,路基基底压实地基,/,/,/,45,/,/,1.4,路基填料压实标准,路基填料设计及压实标准,在工后沉降检算满足要求的前提下，对无需进行复合地基加固的非岩质地基地段,采用,25t,以上的冲击压实机进行冲击压实,(,振动碾压,),等措施进行地基压实，作为路基填筑前的一道施工处理工序。根据相关规程要求，结合武汉工程试验段现场实测结果,地基冲击压实处理地基检查验收主要内容如下：,1.,施工前进行设计地质资料的核对：,采用静力触探、钻探等手段，进行地层岩性、分层厚度、物性指标、比贯入阻力,Ps,及地基基本承载力等地质资料的核对。,2.,冲击压实的适用条件：,砂类土、碎石类土、块石土等粗颗粒土采用冲击压实。,黏性土地基冲击压实适用条件：,A,、当地下水位埋深位于地基面以下,1.5m,时，不宜采用冲击压实，应改用,25t,以上的振动碾压；,B,、当地下水位埋深位于地基面以下,1.5m,时，,Ip,17,，可采用冲击压实处理，否则改为,25t,以上的振动碾压。,当存在下列情况，不得采用冲击压实措施，改用,25t,以上的振动碾压处理：,A,、地面以下,23m,范围内存在软土夹层；,B,、地层天然含水量大于,60%,地层；,C,、受既有建筑物影响,(,如距桥台、防洪堤、危房或古建筑等,30m,范围路路,),；,D,、已采用复合地基加固的地段。,3.,基底压实检测标准：,路堑基床换填底冲击压实后应满足,Ev245MPa,；填高大于,3m,的路堤基底，冲击压实后或清基换填后，应满足,Ev245MPa,。,1.5,路基基底冲击压实检测,路基填料设计及压实标准,1.,路基填筑压实指标选用说明,A,、压实系数,K,和孔隙率,n,，,在我国使用的时间较长，应用经验丰富，是国内外常用的两个压实参数。,B,、,K30,是反映路基压实刚度,(,地基刚度模量,),的参数,，我国是在,80,年代未、,90,年代初从日本引进的，最早用于大秦重载铁路路基检测中，在我国多条新建干线铁路、广深准高速铁路上得到广泛应用，并在秦沈客运专线进行了一系列的实测分析研究，为我国高时速客运专线路基压实检测提供了相应的技术储备。,K30,目前在我国测试设备可靠、测试方法成熟、测试规程规范齐全，试验人员测试经验较丰富，是一个成熟可靠的路基压实检测指标。,C,、,Ev2,是反映路基填料二次静载压缩的特征参数，,Evd,则是反映路基填料动态压缩的特征参数，,是德国高铁在路基填筑施工中主要的压实检测参数，对路基变形要求十分严格的高速铁路来说，采用,Ev2,和,Evd,进行路基填筑压实检测是十分必要和较为可靠的，中国目前相应检测参数取值均自德铁相关规范借鉴而来。德铁一般情况下要求,Ev2/Ev1,比值：当,Dpr1,时，,Ev2/Ev12.3,；当,Dpr0.98,时，,Ev2/Ev12.5,；当,Dpr0.97,时，,Ev2/Ev12.5,；当,2.6,Ev2/Ev13.5,时、且,Ev1,不小于,Ev2,规范规定值的,60%,。,1.6,路基填筑压实实测结果初步分析,路基填料设计及压实标准,2.,工程试验段路基填筑压实实测初步成果,根据武汉工程试验段在,DK1231+750DK1232+150,进行的,A,、,B,组料的现场实测结果，其初步成果如下：,(1),施工填筑参数：控制填料粒径及级配曲线，颗粒最大粒径一般不超过,60mm,；细颗粒含量一般为,10,左右，含水量控制在,4,5,；采用二次上料方法，先松铺底层,25cm,用推土机推平，再铺设剩下的,15cm,再用平地机精平，在摊铺碾压过程中必须加强人工补料，确保填料均匀；一般单层压实厚度按,3035cm,控制；采用八遍左右碾压工艺。,(2),填筑压实指标：,孔隙率,n,、,K30,、,Ev2,、,Evd,实测值达到了设计要求，可按规范与设计要求进行检测；,根据工程试验段,A,、,B,组填料压实实测结果分析，结合德国、韩国高铁相关标准，对于,A,、,B,组填料压实检测在满足不同填筑部位,Ev2,力学指标的前提下，原则上考虑,Ev2/Ev1,比值控制。,建议其,Ev2/Ev1,比值暂按以下取值控制：,一般情况下，,Ev2/Ev12.6,，当,2.6Ev2/Ev13.5,时，,Ev1,应不小于,Ev2,规范规定值的,60%,，具体在后续工程应用中进一步积累完善。,路基填料设计及压实标准,1.6,路基填筑压实实测结果初步分析,1.,设计目的：,是通过在路基底面铺设土工合成材料与碎石等组成加筋褥垫层，增强垫层的整体性和刚度，保持基底完整连续，约束地基土侧向变形，均化基底应力分布，调整不均匀沉降，同时碎石褥垫层还具有隔断毛细水与排水作用。,2.,为满足无碴轨道路基工后沉降沉降要求，根据相关规程规范要求，结合武汉工程试验段,DK1237+930,DK1238+000,碎石垫层压实工艺性试验成果，初步得出以下关于碎石垫层的相关设计与施工参数：,填料材料：,碎石垫层应用碎砾石类填料，且最大粒径不宜大于,25mm,，在碎砾石中掺入,10,12%,的石粉或细颗粒，拌合均匀后进行填筑；工程试验段碎石垫层设置形式由下至上为,20cm,25cm,（碎石）,+5cm,（砂）,+,土工格栅,+5cm,（砂）,+20cm,25cm(,碎石）。,施工要求：,填料填筑前应进行填料级配实验和击实实验，取得级配曲线范围、最大干密度、最佳含水量等相关参数。,压实标准：,A,、基床底层：,n,28%,、压实度,K0.95,、,Evd40MPa,；,B,、基床底层以下路基：,n,31%,、压实度,K0.92,、,Evd40MPa,。,褥垫层设计及压实要求,2,褥垫层设计及压实要求,1.,观测断面及点的设置原则,1.1,路基沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为主。,1.2,路基面观测断面沿线路方向的间距一般不大于,50m,；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于,5m,的路堤可放宽到,100m,；地形、地质条件变化较大地段及过渡段范围应加密观测断面。,2.,观测断面及点的设置、元件布设,2.1,路堤填高,3m,，地基压缩层厚,5m,地段：断面间距一般,50m.,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,2.2,路堤下地基压缩层厚,5m,地段及路堤填高,3.0,地段,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,2.2,路堤下地基压缩层厚,5m,地段及路堤填高,3.0,地段,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,2.2,路堤下地基压缩层厚,5m,地段及路堤填高,3.0,地段,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,顺号,观测内容,观测,元件,观测点数量,断面,间距,附注,1,路基面沉降观测,观测桩,3,个,/,断面,50m,地势平坦、地基条件良好地段或高度小于,5m,路堤地段可,100m,2,路堤基底沉降观测,沉降板,1,2,个,/,断面,50,100m,地基面横坡大于,1,：,5,时，每个断面埋设,2,个。,3,路堤基底全断面沉降观测,剖面,沉降管,1,个,/,断面,100,200m,一般地段,25%,的观测剖面，各类过渡段路基,50%,的剖面埋设剖面沉降管作校核剖面，校核剖面基底同时布置沉降板与剖面沉降管。,4,改良土填土沉降观测,单点,沉降计,1,个,/,断面,200m,改良土路堤填高大于,5m,时设，每个工点不少于,1,处。,2.3,路堤加载预压地段,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,2.4,土质路堑地段,1.,一般土质路堑地段,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,2.4,土质路堑地段,2.,红黏土及膨胀土路堑地段,路基沉降观测设计,3.1,路基沉降监测剖面及监测元件布置原则,1.,沉降监测桩：,采用,20mm,长,0.25m,钢筋，桩周边长,0.15m,，深,0.3m,范围采用砂浆浇注固定。按国家一等精密水准测量方法测量沉降观测桩标高变化，用于观测路基沉降。,路基沉降观测设计,3.2,监测元件及埋设,2.,沉降板：,由钢底板、金属测杆及保护套管组成，钢底板尺寸为,50cm50cm,。沉降板埋设于褥垫层顶部并嵌入褥垫层内,10cm,，采用中粗砂回填密实，保护套管每次接长高度以,1m,为宜，采用水平仪按国家一等精密水准测量方法测量沉降板标高变化，用于观测地面沉降。,路基沉降观测设计,3.2,监测元件及埋设,3.,单点沉降计：,由电测位移传感器、测杆、锚头、锚板及金属软管和塑料波纹管等组成。采用钻探引孔埋设，孔深应达到强风化岩层。用于观测路堑换填基底沉降或隆起变形、观测改良土路堤本体变形及路基地面沉降等。,路基沉降观测设计,3.2,监测元件及埋设,4.,剖面沉降管,：,采用专用塑料硬管，用于观测路基横剖面沉降；,剖面沉降管在褥垫层顶面开槽埋设，槽底中粗砂找平，表面回填,5cm,中粗砂并与褥垫层相平；,管口标高采用水平仪按国家一等精密水准测量方法进行测量，再通过数据处理计算求出不同位置处地基的沉降量。,路基沉降观测设计,3.2,监测元件及埋设,4.,剖面沉降管,：,采用专用塑料硬管，用于观测路基横剖面沉降；,剖面沉降管在褥垫层顶面开槽埋设，槽底中粗砂找平，表面回填,5cm,中粗砂并与褥垫层相平；,管口标高采用水平仪按国家一等精密水准测量方法进行测量，再通过数据处理计算求出不同位置处地基的沉降量。,路基沉降观测设计,3.2,监测元件及埋设,1.,观测频度：,路基沉降观测设计,3.3,监测方法及要求,观测阶段,观测频次,填筑或堆载,一般,1,次,/,天,沉降量突变,2,3,次,/,天,两次填筑间隔时间较长,1,次,/3,天,堆载预压或,路基施工完毕,第,1,个月,1,次,/,周,第,2,、,3,个月,1,次,/10,天,3,个月以后,1,次,/2,周,6,个月以后,1,次,/,月,无碴轨道,铺设后,第,1,个月,1,次,/2,周,第,2,、,3,个月,1,次,/,月,3,12,个月,1,次,/3,月,2,、观测方法与精度：,所有标高按国家一等精密水准测量方法测量，测量精度应达到,1mm,。,单点沉降计采用振弦频率检测仪进行测试，量程,20cm,，精度,2mm,，灵敏度,0.01mm,。,剖面沉降采用剖面沉降仪进行测试，剖面沉降管的测量精度为,8mm/30m,，灵敏度为,0.01mm,；,路基沉降观测设计,3.3,监测方法及要求,谢 谢！,