高铁路基ppt课件

高速铁路路基工程 1 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策6 高速铁路路基工程设计施工与检测评估7 对高速铁路路基工程的认识与体会 2 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策6 高速铁路路基工程设计施工与检测评估7 对高速铁路路基工程的认识与体会 3 无砟轨道铁路是高速铁路轨道的发展方向有砟轨道 碎石道床易粉化 蠕动 变形 难以持久保持轨道 形 位 的稳定 碎石道床 散粒体结构 易粉化 易蠕动 易变形 易飞溅 高速铁路路基工程特点 4 高速铁路路基工程特点 无砟轨道一次成型 具有保持轨道高平顺 高稳定 少维修以及通过能力大等优点 钢筋混凝土道床 整体式结构 稳定性高 5 技术难题 线下基础工后沉降控制 我国高速铁路建设需要解决的技术难题 无砟轨道 有砟轨道 可采用填充道砟调整 路基允许出现工后沉降 15 30cm 只能通过扣件调整 路基不允许出现超过扣件调整范围的沉降 15mm 基础沉降 基础沉降 高速铁路路基工程特点 6 技术难题 线路纵向刚度均匀化控制 刚度 线路纵向刚度变化 刚度突变 动力不平顺 高速铁路路基工程特点 7 路基工程特点以岩土为主要材料露天环境人工建造是一种结构工程 高速铁路路基工程特点 8 充分认识岩土材料的特殊性岩土是一种最复杂的材料 无论何种力学模型都难以准确描述它的形状 岩土具有显著的时空变异性 在复杂地质条件下 再细致的勘察测试也难以完全查明岩土形状的时空分布 岩土具有很强的区域性 不同地区往往形成各种各样的特殊岩土 高速铁路路基工程特点 9 充分认识环境对路基工程的影响岩土特性易受环境影响 路基工程处于露天环境 因此 要充分考虑环境变化对路基工程的影响 高速铁路路基工程特点 10 正确认识路基工程的复杂性复杂和多样的环境 复杂和多样的岩土 以及岩土材料本身固有的不确定性和变异性 使路基工程十分复杂 高速铁路路基工程特点 11 高速铁路路基工程特点 1 车辆运行速度达到200km h以上 轨道不平顺对车辆运行的影响被放大 因此要求线下基础具有高平顺性和高稳定性 以保证行车安全 减小轨道养护工作量 高速铁路路基工程特点 12 2 有砟轨道 轨道的不平顺可以通过整道来减小或消除 无砟轨道可以通过调整钢轨扣件减小或消除 但钢轨扣件调高量十分有限 因此 无砟轨道铁路对路基工后沉降提出了严格的要求 一般要求出现的路基工后沉降可以通过轨道系统的调整加以克服 高速铁路路基工程特点 13 3 路基工程主要由岩土材料构成 受岩土材料特性的限制 路基工程与其他线下基础 如桥 涵 隧道等 存在变形和刚度差异 需要在不同的线下基础之间设置过渡段 以使不同的线下基础之间变形和刚度平缓连接 保证轨道平顺性满足高速行车的要求 高速铁路路基工程特点 14 高速铁路 轨道平顺性对行车舒适性的影响作用被放大 要求线下基础 路基工程 应具有连续 均匀和合适的刚度 并具有长期稳定性 为轨道提供持久 坚实 连续 平顺的支承 高速铁路路基工程特点 15 路基面支承刚度刚度轨道刚度路基面支承刚度 高速铁路路基工程特点 16 刚度 结构物抵抗外力作用下变形的能力 用外力大小与变形的比值来表示 kN mm kPa mm MPa mm 高速铁路路基工程特点 17 轨道综合刚度 轨道在列车轮载作用下的抗变形能力 高速铁路路基工程特点 18 路基面支承刚度 使路基顶面产生单位下沉时必须施加于路基顶面单位面积上荷载 单位 MPa mm 高速铁路路基工程特点 19 路基面支承刚度即是列车及轨道荷载与在列车及轨道荷载作用下的路基面竖向位移的比值 采用强化路基基床 其路基面支承刚度较高 列车及轨道荷载作用下的竖向位移很小 实测无砟轨道路基面动位移一般在0 1mm以内 高速铁路路基工程特点 20 为防止或限制基床结构累积变形 应对路基面动变形限制 即对路基面支承刚度进行控制 建议路基面支承刚度限值为200MPa mm 高速铁路路基工程特点 21 高速铁路路基工程特点 路基工程长期稳定性稳定性长期稳定性 22 高速铁路路基工程特点 稳定性 结构物抵抗外力作用 环境变化而保持性能不降低的能力 23 高速铁路路基工程特点 长期稳定性 结构物抵抗外力作用 环境变化而在设计使用年限内保持性能不降低的能力 路基工程长期稳定性 对高速铁路路基 其含义应为路基变形 沉降 的长期稳定 包括 在设计使用年限内不允许出现影响列车行车舒适性的较大的变形 沉降 和变形 沉降 差 能够抵抗可预见的各种自然因素作用 而不产生影响列车行车舒适性的较大的变形 沉降 和变形 沉降 差 24 高速铁路路基工程特点 高速铁路路基设计使用年限 高速铁路设计规范 试行 首次明确规定高速铁路路基设计使用年限为100年 25 高速铁路路基工程特点 路基变形 沉降 包括 列车动荷载作用下路基面弹性变形 列车动荷载作用下路基基床产生的累积变形 地基及路堤工后压密沉降 26 路基面弹性变形 是在列车动荷载作用下可恢复的变形 与路基面支承刚度密切有关 采用强化基床 路基面弹性变形很小 高速铁路路基工程特点 27 路基基床累积变形 是基床岩土在列车动荷载反复作用下出现的不可恢复的塑性变形 与基床岩土材质 动强度 动摸量密切有关 采用强化基床 基床累积变形很小 高速铁路路基工程特点 28 地基及路堤工后压密沉降 受地基岩土性质及相应地基处理措施 填料性质及压实标准影响较大 不确定因素多 是管理控制的重点 高速铁路路基工程特点 29 高速铁路路基工程长期稳定 必须明确和解决以下问题 路堤及地基压密沉降稳定的时间 路堤及地基压密沉降完成的时间表 铺设轨道上部建筑后可能发生的工后沉降是否在要求之内 路基建筑材料的耐久性 如路堤填料的水稳性 建筑材料抗环境腐蚀等 能否抵抗可预见的各种自然因素作用而不致产生影响列车行车舒适性的较大的变形 沉降 和变形 沉降 差 高速铁路路基工程特点 30 路基与桥 隧 涵等构筑物之间 不仅存在刚度差 同时也存在不均匀沉降引起的沉降 变形 差 高速铁路路基工程特点 31 不同的线下基础 由于结构形式和材料的差别 存在刚度差异 过大的刚度差 一是引起轨道支承刚度变化 影响行车舒适性 二是引起无砟轨道结构内部应力变化 影响无砟轨道结构使用寿命 因此 不同的线下基础之间应设置过渡段 使线路纵向刚度均匀过渡 高速铁路路基工程特点 32 除路桥 路涵 路隧 路堤与路堑之间应设置过渡段外 对其他线下基础存在较大刚度差的地段 也应采取减小刚度差的措施 避免较大的刚度变化 高速铁路路基工程特点 33 其他几种线下基础特殊类型不均匀地基半填半挖路基两桥 隧 之间短路基两个过渡段之间短路基斜交框构或箱涵 高速铁路路基工程特点 34 路基沉降 变形 差 可能使轨面形成不平顺或折角 对有砟轨道 可以通过补充道碴和整道来修复 对无砟轨道 超出扣件调高量之外的沉降 将引起轨道结构构件的重新更换或修复 高速铁路路基工程特点 35 高速铁路路基工程特点 1 构筑材料 土 石散粒体介质 种类繁多 力学性质复杂多变 受环境影响会发生变异 2 工作环境 暴露在大自然中 同时遭受轨道结构荷载 列车荷载和自然荷载的作用 3 荷载特点 基床部分受列车动荷载和环境荷载的影响较大 从上到下逐渐减弱 路基修筑和列车运营后 在地基上作用有条带状的分布荷载 随深度增加而逐渐扩散 形成的附加应力逐渐减弱 36 汇报内容 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策6 高速铁路路基工程设计施工与检测评估 37 高速铁路路基工后沉降控制 高速铁路路基工程应按土工结构物进行设计 其地基处理 路堤填筑 边坡支挡防护以及排水设施等必须具有足够的强度 稳定性和耐久性 使之能抵抗各种自然因素作用的影响 确保列车高速 安全和平稳运行 高速铁路路基设计特点是 既要强调强度 又要强调变形 即按刚度 模量 设计 38 高速铁路路基工后沉降控制 1 在列车和环境作用下的整体稳定性2 动变形与动刚度3 地基处理4 路基填料质量与施工工艺5 路基排水与防护系统6 路基质量检测 39 高速铁路路基工后沉降控制 无砟轨道铁路路基工后沉降及其构成路基工后沉降 残余变形 系指铺设无砟轨道后出现的不能通过路基工程本身加以克服的沉降 一般要求不大于轨道扣件允许调高量 路基工后沉降 残余变形 包括地基及路堤工后压密沉降 列车动荷载作用下路基基床产生的累积变形 40 高速铁路路基工后沉降控制 路基基床累积变形 是基床岩土在列车动荷载反复作用下出现的不可恢复的塑性变形 与基床岩土材质 压实度密切有关 采用强化基床 基床累积变形很小 有砟轨道约为2 5mm 路堤采用良质填料并控制压实度 工后沉降较小 一般小于路堤高度的1 1000 且大部分在竣工后6 12月完成 通过合理安排无砟轨道施工时间 可减小或消除路堤压密沉降的影响 地基工后压密沉降 受地基岩土性质及相应地基处理措施影响较大 不确定因素多 是工程建设管理重点中的重点 41 高速铁路路基工后沉降控制 2 控制路堤压密工后沉降对策严格控制路堤填料的材质与标准采用高标准的路堤填筑压实度加强填土压实过程控制 42 路基结构设计 采用强化的层状结构设置过渡段 客运专线路基结构设计采用了多层结构系统和设置过渡段 其标准也较普通铁路有了显著的提高 设计 施工及验收暂规对路基变形 基床结构 填料 地基条件及处理等均有明确规定和严格的要求 为了提供一个强度高 刚度大且纵向变化均匀 并具有长期动力稳定和耐久性以及防渗 抗冻等性能良好的轨道基础 各国对路基结构采取了强化措施 43 路基结构设计 中国 基床表层的材质和强度应能承受列车荷载的长期作用 刚度应使列车运行时产生的弹性变形控制在一定范围内 厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超出基床底层土的容许承载力 44 中国 路基基床由表层与底层组成 基床表层 级配碎石 厚0 7 0 4 m 基床底层 A B组填料或改良土 厚2 3m 45 高速铁路路基工后沉降控制 桩 网结构路基桩 网结构路基由桩 网结构基础与上部路堤组成 其中桩 网结构基础是一种刚性桩基础 由钢筋混凝土刚性桩 群 和桩顶以上的加筋垫层共同组成 遂渝无砟轨道试验段桩 网结构路基横断面设计图 46 关于桩 网结构路基设计钢筋混凝土桩 网结构RCpile meshstructure 由钻孔灌注或预制打入的钢筋混凝土桩 群 与桩帽及加筋垫层组成的结构 钢筋混凝土桩 阀结构RCpile raftstructure 由钻孔灌注或预制打入的钢筋混凝土桩 群 垫层及钢筋混凝土阀板组成的结构 47 高速铁路路基工后沉降控制 桩 网结构属于一种刚性桩基础 需要解决的技术问题包括 沉降特性合理桩间距柔性拱作用机理设计与施工技术 48 高速铁路路基工后沉降控制 网结构路基设计术要点 技术要点 钻孔桩直径0 6m 一般间距2 0m 采用干法成孔 桩端进入持力层不小于2m 桩顶设倒杯形桩帽 桩顶设厚度0 6m夹铺两层双向高强土工格栅 抗拉强度不小于80KN m 断裂延伸率不大于10 的加筋垫层 49 高速铁路路基工后沉降控制 桩 网结构成桩工艺长螺旋钻机成孔 管内泵压砼 50 CFG桩 施工方法 长螺旋施工 施工迅速快 对相邻桩体的影响很小 穿透地层能力较强 排土量大 由于混凝土的塌落度较大会出现桩体突然下坐的现象 需补方处理 振动沉管施工 机械简单 对已打桩体的影响较大 易出现浅层断桩 穿透地层能力较弱 51 预应力管桩 混凝土小方桩 施工方法 静压法施工 无噪音 桩垂直度控制容易 但静压机自重大 对地基强度要求也高 打入法施工 自重轻 对地基强度要求低 桩垂直度控制困难 52 2 3CFG桩CFG桩是CFG桩水泥粉煤灰碎石桩的简称 即cementfIying ashgravelpile 它是由水泥 粉煤灰 碎石 石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩 和桩间土 褥垫层一起形成复合地基 对于津京 郑西 武广客运专线 由于是350km h无砟轨道标准 为了有效地控制地基沉降 在软土和松软土地基段大量采用CFG桩进行地基处理 其处理深度30m以内较经济 CFG桩可用振动沉管机施工 也可用螺旋钻机 而选用哪一类成桩机和什么型号 要视工程的具体情况而定 对于成孔要求质量高的地区 使用长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺 53 54 郑西客运专线 55 京津客运专线 56 京津客运专线 57 武广客运专线 58 高速铁路路基工后沉降控制 钢筋混凝土桩 网或桩 筏结构适用于基础变形控制严格的软弱地基加固 对于填土高度小于3m的地段 宜采用桩 筏结构 59 高速铁路路基工后沉降控制 单一无硬壳层的流塑状淤泥或淤泥质土地层 应采取加强桩 网 桩 筏 结构横向稳定性的措施 并通过现场试验确定其适用性 地基土夹块石 漂石 以及岩溶地区 不宜采用打入 压入 桩 60 高速铁路路基工后沉降控制 钢筋混凝土桩 网或桩 筏结构桩 群 按全部承担加筋垫层或钢筋混凝土板及上部路堤 轨道建筑及列车荷载作用的复合桩基础进行设计的 61 高速铁路路基工后沉降控制 桩 网结构的桩顶应设置钢筋混凝土桩帽 桩帽混凝土采用C30 厚度一般为0 2 0 3m 桩帽面积占单桩加固面积的比例应不小于25 桩帽可按冲切破坏检算配置钢筋 62 高速铁路路基工后沉降控制 桩帽顶加筋垫层一般采用碎石垫层 厚度0 4 0 6m 夹铺一层双向高强度低应变土工格栅 土工格栅断裂延伸率不大于10 极限抗拉强度应满足检算要求并不小于80KN m 63 高速铁路路基工后沉降控制 桩 板结构路基桩 板结构路基由下部钢筋混凝土桩基和上部钢筋混凝土承载板组成 钢筋混凝土承载板直接与轨道结构相连接 桩 板结构具有以下特点 1 桩 板结构承载板直接与轨道结构连接 因此 桩 板结构设计必须考虑列车动荷载的作用 结构应满足疲劳强度的要求 2 桩 板结构承载板可视为支撑在桩基础上的连续板梁 板梁的竖向和横向刚度必须满足无砟轨道铺设要求 3 桩 板结构与土路基共同组成一个承载结构 桩 板结构与土路基的共同作用是桩 板结构设计合理经济的关键技术问题 64 京津城际的桩板结构 在亦庄 永乐 武清站 路基填高4 5 10m 基底最大宽度为70m 路基基底CFG桩加固 桩径0 4m 桩顶基础采用的是以0 5m厚的钢筋混凝土板为主的方案 路堤高度不大于5 0m地基加固横断面形式 65 郑西客运专线的桩板结构 66 郑西客运专线的桩板结构 67 遂渝无砟轨道试验段DK132 486 DK132 611桩 板结构路基横断面设计图 高速铁路路基工后沉降控制 68 桩 板结构路基纵断面图 高速铁路路基工后沉降控制 69 板结构路基与轨道细部图 高速铁路路基工后沉降控制 70 高速铁路路基工后沉降控制 板结构路基横断面图 71 高速铁路路基工后沉降控制 桩 板结构模型实验模拟单线路堤桩 板结构路基 研究桩 板结构路基长期沉降特性 试验表明 桩 板结构路基在列车荷载作用下长期累积沉降9 92mm 72 高速铁路路基工后沉降控制 桩 板结构大模型实验模拟单线路堤桩 板结构 测试循环荷载作用板 桩 土的受力与变形 73 常见地基措施 高速铁路路基工后沉降控制 74 客运专线无砟轨道铁路对路基 桥涵和隧道等线下工程的变形 包括工后沉降和沉降差 限制严格 其值达到了mm级的标准 路基工后沉降一般不超过扣件允许的沉降调高量15mm 路基与桥隧间的沉降差异不大于5mm 路基与桥隧间过渡段的折角不大于1 1000 桥梁墩台的均匀沉降量不大于20mm 隧道基础工后沉降不大于15mm 对桥梁梁体徐变上拱度也有严格要求 涵洞则参照路基的工后沉降标准 浅埋或不良地质地段的隧道 其基础工后沉降应不大于15mm 桥梁基础的摩擦桩 涵洞基础 浅埋或不良地质地段的隧道也存在一定变形 并且还存在与路基工程的差异沉降等问题 路基沉降评估 75 岩土材料及其工程本构关系的复杂性 使路基工程十分复杂 迄今为止尚没有准确计算路基工程mm级变形的方法 路基工程采用岩土不均匀散粒土体材料填筑而成 在实际施工过程中 质量控制环节多 并且受天气 人员素质等 柔性 因素影响较大 任何一个环节都可能造成变形失控 实现路基工程工后沉降达到mm级的变形控制标准仍然面临巨大的挑战 76 因此 为实现高速路基工程沉降变形的有效控制 必须采取以下措施 建立线下构筑物变形监测网 采取高精度测量仪器对线下构筑物沉降变形进行监测 采取科学有效的方法对线下构筑物工后沉降变形进行预测与评估 采取信息化施工方法 工后沉降不能满足设计要求时 应采取必要的加速或控制沉降措施 77 路基沉降观测 路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主 沉降观测可在线路两侧地基 路肩和线路中心设置观测桩 在地基和基床底层的顶面设置剖面沉降管 或在线路中心设置沉降板 路基地段沉降观测点设置参考图 单位 mm 78 典型路堤沉降观测断面布置设计图 过渡段路基面沉降观测纵断面布置设计图 79 沉降观测要求线下工程施工完成后 应有不小于3 6个月的观测和调整期 观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时 应延长观测期或采取必要的加速或控制沉降的措施 其中 路基填筑完成或施加预压荷载后的观测和调整期应不少于6个月 桥涵主体工程完工后的沉降观测期一般应不少于6个月 岩石地基等良好地质区段的桥梁 沉降观测期应不少于2个月 隧道主体工程完工后 变形观测期一般不应少于3个月 80 观测期内 线下工程沉降实测值超过设计值20 及以上时 应及时会同建设 勘察设计等单位查明原因 必要时进行地质复查 并根据实测结果调整计算参数 对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施 评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问 可进行必要的检查 观测精度 线下工程沉降 包括梁体徐变变形 水准的测量精度为 1mm 读数取位至0 1mm 剖面沉降的测量精度为8mm 30m 沉降观测装置应埋设稳定 观测期间应对观测装置采取有效的保护措施 81 实施第三方平行观测沉降观测是进行工后沉降预测与评估的最为重要和基础的工作 沉降观测数据的真实 有效 是工后沉降预测与评估工作的前提 因此 有必要对重要的沉降观测数据进行验证 对典型工点 重要部位的沉降观测应实施第三方平行观测 82 区段综合评定 在对路基 桥梁 隧道和过渡段等不同结构物的基础沉降变形预测评估完成后 应分别绘制区段或全线的预测及实测沉降变形曲线 进行纵向连续综合评估 确认其满足铺设无砟轨道的要求 区段预测及实测沉降变形曲线示意图 83 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策6 高速铁路路基工程设计施工与检测评估7 对高速铁路路基工程的认识与体会 84 列车高速运行 如线路纵向轨道刚度突变 将引起列车振动加剧 引起旅客的不舒适 同时 由于刚度突变 将引起轨道结构应力变化 影响轨道结构的寿命 轨道刚度除与轨道系统各部件刚度有关 还与线下基础支承刚度有关 因此 要重视线下工程纵向刚度匹配 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 85 通过路基层状结构设计 可以实现路基竖向刚度组合和线下基础纵向刚度匹配 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 86 设置搭板的无砟轨道路桥过渡段 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 差异沉降错台 5mm 过渡段沉降折角 1 1000 87 两桥 隧 之间短路基 两桥 隧 之间短路基 其含义是桥与桥 或桥与隧 或隧与隧之间夹一段长度较小的路基 山区铁路 难以完全避免两桥 隧 之间短路基的出现 武广高速铁路韶关至花都段 线路长159 2km 即有两桥 隧 之间长度小于150m的短路基79处 郑西高速铁路渑池至灵宝段 线路长153 9km 即有两桥 隧 之间长度小于150m的短路基25处 遂渝线全长144 7km即有两桥 隧 之间长度小于150m的短路基45处 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 88 路基与桥 隧 建筑物存在刚度和沉降差 列车通过路基与桥 隧 建筑物连接处时会出现振动 两桥 隧 之间短路基长度较短时 车辆在路基一端激发的振动尚未充分衰减就已到达路基另一端 使车辆的振动加剧 影响行车的平稳性 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 89 动力学仿真分析计算列车通过两桥 隧 之间短路基过程可以简化轮轨动态相互作用过程 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 90 模型1桥 路 桥动力学仿真分析计算模型 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 91 主要研究结论 两桥 隧 之间短路基长度越短 列车速度越高 对两桥 隧 短路基变形限值要求越高 无砟轨道两桥 隧 之间短路基 应提高路基沉降变形和刚度控制标准 以保证桥 隧 路 桥 隧 纵向刚度匹配 两桥 隧 之间短路基长度小于60m 采用全长等刚度强化路基 两桥 隧 之间短路基长度大于60m 小于150m 采用全长刚度渐变强化路基 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 92 两桥 隧 之间短路基全长等刚度强化路基纵断面 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 93 两桥 隧 之间间短路基刚度渐变强化路基纵断面 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 94 横向刚度匹配陡坡半填半挖路基 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 95 斜交框构或箱涵 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配 96 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策6 高速铁路路基工程设计施工与检测评估7 对高速铁路路基工程的认识与体会 97 1 路基填料抵御水侵蚀 2 路基面防排水 3 地下排水 包括路堤基底地下排水和和路堑基床换填底部地下排水 4 边坡防排水及地面排水 包括路堤 路堑边坡防排水以及侧沟 天沟 排水沟 高速铁路路基工程防排水体系 高速铁路路基工程防排水 98 路基填料抵御水侵蚀为保证填筑体强度和变形的稳定 现行规范对高速铁路路基使用C组等非良质填料做了明确的限制 基床表层 级配碎石 基床底层 AB组填料及改良土 基床以下路堤 ABC 不含细粒土 粉砂及易风化软质岩块石土 填料及改良土 高速铁路路基工程防排水 99 路基面防排水路基面采取全封闭防水 主要措施包括 1 轨道基础板两侧基床表层铺设0 1m厚沥青混凝土封闭层防止表水下渗 2 在无砟轨道路基左右两线的轨道板之间 设置贯通的纵向水沟 间隔50m左右设集水井 在集水井底部设置横向排水管 将积水通过横向排水管排入路堤边坡上的横向排水槽或路堑侧沟 路基面纵向水沟采用C15混凝土浇注 集水井采用C25钢筋混凝土浇注 横向排水管采用 200mm钢筋混凝土管 横向排水槽采用M7 5浆砌片石砌筑 3 路堑侧沟外平台采用浆砌片石封闭 高速铁路路基工程防排水 100 地下排水对路基有危害的地下水 应采取疏排措施 高速铁路路基工程防排水 101 路堤基底地下排水路堤填方基底存在地下水 可能引起路堤底部填料强度降低 引起变形或路堤沿地基表面的滑动 对于路堤填方基底出露的泉眼 应设置排水通道 暗沟或盲沟 引排地下水 路堤填方基底为洼地 槽谷 或地基土层地下水发育地段 路堤底部应设置排水层 避免地下水汇聚对路堤底部填料产生不利影响 当路堤填料为非良质填料时 则应在路堤底部应设置防排水层 既能排泄地下水 又能隔断地下水对路堤非良质填料的不利影响 高速铁路路基工程防排水 102 高速铁路路基工程防排水 103 路堑基床换填底部地下排水地下水水位处于路基基床附近时 在列车动荷载作用下 基床土动强度会降低 易引起基床发生变形 无砟轨道对基床动力稳定性要求极高 因此 为防止基床病害必须设置地下排水工程 高速铁路路基工程防排水 104 位于富水地层或水田 水塘 地形凹槽地段的低路堤 浅路堑地段 以及地下水位高于路基面以下3 0m等地下水发育地段 于路堤基底 基床底层换填底部 排水沟或侧沟底部设置排泄地下水的纵向盲沟 基床底层底部设置排水层 加强地下水流排泄处理 高速铁路路基工程防排水 105 地下排水设施检查维修地下排水设施应具备良好的性能 做到免维修 少维修和可维修 排水层结构应具备性能良好的反滤构造 避免细颗粒堵塞排水通道 使用兼具反滤 排水 防水功能为一体的高导水率三维复合防排水板代替砂卵石材料 是一种值得推广的技术方案 排水盲沟设置检查井 以便于检查 必要时可以通过检查井对排水暗管进行清淤 高速铁路路基工程防排水 106 边坡防排水及地面排水边坡防排水措施包括 1 为防止路基面的水漫流 冲刷路堤边坡 在路堤路肩处应设置挡水缘 拦截表水 引流归槽 2 边坡设置横向排水槽 设骨架护坡时为截水主骨架 未设骨架护坡地段间隔15m左右在边坡上设置横向排水槽 将路基面以及边坡地表水引入排水沟 3 路堤边坡设置灌草护坡 边坡高度大于3m 增设浆砌片石截水骨架 4 路堤坡脚平台上设置横向排水沟 连接边坡截水主骨架 排水槽 与坡脚纵向排水沟 防止边坡水流冲刷路堤坡脚 高速铁路路基工程防排水 107 高速铁路路基工程防排水 108 形成完善的排水系统排水通畅 与其他 排水系统衔接 细化排水沟末端处理 与环境相适应 高速铁路路基工程防排水 109 路堤地段路基排水系统 高速铁路路基工程防排水 路堑地段路基排水系统 110 复合排水网与复合防排水板复合排水网 三维复合排水网 土工复合排水网 由具有高空隙率和高耐压强度的三维土工网芯双面复合滤水土工布组成 兼具滤水 排水综合功能 是一种新型的土工排水材料 高速铁路路基工程防排水 111 三维土工网芯三维土工网芯由多条具有一定厚度的主肋条 以及顶部和底部多条横 或斜 向肋条组成 主肋条和横 或斜 向肋条共同形成一个稳定的具有高空隙的排水通道 其具有一定抗压强度 可保证在长期荷载作用下排水通道的畅通 高空隙率 高耐压强度 高速铁路路基工程防排水 112 滤水土工布无纺土工布 具有反滤功能 主要技术参数 单位质量 纵横向抗拉强度 CBR顶破强度 撕破强度 等效孔径 高速铁路路基工程防排水 113 复合排水网 高速铁路路基工程防排水 114 高空隙率的三维土工网芯 高速铁路路基工程防排水 115 复合防排水板 三维复合防排水板 土工复合防排水板 由具有高空隙率和高耐压强度的三维土工网芯 一面复合滤水土工布 另一面复合两布一膜土工布组成 兼具滤水 排水 隔水综合功能 是一种新型的土工防排水材料 高速铁路路基工程防排水 116 复合排水网 防排水板 在铁路公路工程中的应用复合排水网具有反滤 排水 加筋等综合功能 是替代天然砂卵石 透水土工布 塑料排水板的新一代土工排水材料 复合防水板具有反滤 排水 隔水 加筋等综合功能 是替代复合土工膜 橡胶防水板的新一代土工防水材料 其具有 以排为主 排防结合 的综合防排水功能 性能卓越 复合排水网 防排水板 已在道路路基基床 垃圾填埋场 水库堤坝 软土地基 挡土墙墙背 隧道等岩土工程领域得到应用 高速铁路路基工程防排水 117 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策6 对高速铁路路基工程的认识与体会 汇报内容 118 高速铁路路基工程存在的薄弱环节1 重桥隧 轻路基 的现象仍然存在路基工程由岩土材料构筑于露天环境 路基工程材料 方法 环境的柔性 确定了路基工程实现 零 沉降 实现动力性能长期稳定的任务 相比其他线下工程 更为困难 更为艰巨 高速铁路必须重视路基工程设计施工 要将路基工程作为结构工程设计 要将路基填料作为建筑材料管理 但 重桥隧 轻路基 的现象仍然存在 表现在 勘察阶段对桥路 隧路方案比较不充分 还存在采用简单经济比较取舍工程方案的问题 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 119 2 存在 重主体 轻附属 现象在铁路选线和总体设计中 对边坡防护及排水工程的系统性和完整性重视不够 部分项目未从系统工程角度统筹考虑铁路边坡防护及防排水工程布置 设计中存在 重主体 轻附属 的现象 路基边坡 路基排水系统 涵洞出入口排水 桥台锥体护坡 取弃土场 设计图纸交代不细 施工中未根据现场情况调整完善设计 已建工程存在一些功能或外观缺陷 电缆槽及盖板 桥梁人行道板 部分采用普通混凝土 成品存在断裂 缺角现象 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 120 3 隧道 早进晚出 建设理念贯彻不彻底隧道 早进晚出 是我国六十年代西南铁路建设总结的宝贵经验之一 几十年来一直被奉为隧道勘测设计宝典 但在高速铁路建设中 仍然存在贯彻不彻底的现象 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 121 4 防斜坡异物入侵工程不到位对于高速铁路 斜坡上滚下的一颗小石子 如碰上以设计时速200公里飞驰的客车 可能酿成巨大的灾难 因此 高速铁路必须采取可靠的工程措施 防止斜坡异物入侵 对已建福厦铁路检查看 存在多处需要增设拦挡工程的地段 山区高速铁路铁路 斜坡异物入侵问题突出 需要高度重视 有的拦挡工程存在缺陷 钢轨拦栅的网格尺寸过大 只能拦住较大的石头 不能拦住小石子 需要整改 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 122 5 排水系统末端处理不到位排水系统末端处理不到位的现象普遍存在 突出表现在 排水沟位引入自然沟渠 天沟引入侧沟未设置消能措施 隧道仰坡截水沟引入侧沟连接不畅 存在排水沟与涵洞衔接处的沟底高程低于涵洞进口高程 水无法排入涵洞的现象 部分排入自然坡面或沟 渠的天沟 排水沟 其末端未设置消能 沉淀设施 集中水流冲蚀地表 部分天沟沟壁高出地面 地表水不能汇入 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 123 6 涵洞出入口处理需要加强涵洞出入口与自然水系的连接设计存在不足 如涵洞出入口未充分考虑与地面或既有水沟顺接 排洪涵出入口沟床与上下游排水系统衔接不上 地表水不能归槽 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 124 7 路堑边坡施作不规范个别边坡未按照 自上至下 顺序分层开挖 部分骨架护坡的骨架未按嵌槽法施工 未嵌入坡面 造成排水不顺畅 部分路基与隧道 桥台等构筑物衔接处 边坡防护工程的高度 坡率 防护形式不协调 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 125 8 弃土场问题较突出弃土场未按照设计的位置和容量进行弃土 部分弃土场存在未贯彻 先挡后弃 原则的现象 存在弃碴堵塞沟槽 造成排水不畅的现象 部分挡碴墙施工质量存在缺陷 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 126 9 浸水地段路基工程个别地段存在线路占压水塘 路堤坡脚受水浸泡 虽然设计采用渗水材料填筑并加强防护的措施 但路基长期受水浸泡 潜在一定工程风险 对于高速铁路铁路 从系统工程出发 为降低工程风险 浸水地段 应以桥代路 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 127 10 接口设计需要进一步加强对铁路隧道 桥梁 路基分界处的边坡防护及排水措施工程接口的衔接设计不协调 如隧道与路堑衔接处边坡防护设计不一致 路基排水沟设计未充分考虑桥台护坡锥体 未能归槽等 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 128 11 配合施工工作需要进一步加强路基配合施工应改变传统工作方法与理念 增强配合施工的主动性 根据工程进度及时进行现场核对 及时解决工程建设中存在的技术问题 针对边坡防护及防排水工程 应加强现场核对 技术交底及检查 验收环节工作 通过加强过程管理 完善边坡防护及防排水工程设计 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 129 K178路堑水害工点 130 K178 905右侧路基塌陷 131 132 133 134 135 136 137 某车站路基侧沟长1200m 单方向排水 无横向排水设施 138 侧沟底部横向空洞长度超过5m 139 某隧道出口高陡仰坡 140 隧道出口右侧边坡 141 某隧道护坡下沉开裂 142 排水沟未延伸至沟底 冲刷严重 143 排水沟不到位 144 某客专某处涵洞积水 145 某客专某处交通涵积水 146 K105 953涵洞沉淀池外侧护砌下沉开裂 涵洞积水 147 某客专某处涵洞出口排水不畅 造成涵洞积水 148 某客专某处涵洞出口坍方造成积水 149 某客专某处交通涵和排洪涵出口排水不畅 造成积水 150 某客专某处涵洞出口弃土造成排水不畅 151 某隧道出口左侧铺设电缆线时将吊沟挖断未及时恢复 地表汇流直重隧道口护坡基础 造成护坡滑塌 152 153 某隧道出口护墙开裂 154 K195 730四电电缆沿边坡铺设引起路基边坡开裂下沉 155 某客专某处路堑护坡破损 156 某客专某处上行路堑护墙坍塌 157 某客专某处桩板墙顶平台坍塌 158 某客专某处吊沟破损 159 2004 06 13南昆铁路 160 2006 09 19内昆铁路 161 2009 07 29焦柳铁路 162 2010 06膺厦铁路 163 铁道部2010科技发展计划项目 高速铁路高陡边坡运营安全防灾监控及报警系统技术研究 两个基本点 一个核心 异物不上道上道不撞车 为高速铁路运营安全提高保障 164 针对铁路边坡防护和防排水工程的技术对策铁道部于2009年9月27日以铁建函 2009 172号颁布了 铁路边坡防护和防排水工程设计补充规定 铁路边坡防护和防排水工程施工验收补充规定 铁路边坡防护和防排水工程管理补充规定 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 165 关于边坡防护和排水工程重要性 管理补充规定 第三条 铁路边坡防护及防排水工程是铁路工程的重要组成部分 建设 设计 施工 监理单位必须高度重视 运营管理单位应提前介入 加强边坡防护及防排水工程设计 施工的全过程管理 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 166 关于加强边坡防护和排水工程管理 管理补充规定 第四条建设 设计 施工 监理等建设有关各方必须严格执行国家和铁道部现行有关管理办法 技术标准及本补充规定 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 167 建设单位管理要求第五条加强边坡防护及防排水工程施工图审核和技术交底工作 施工前及时组织设计 施工 监理及运营管理单位对全线边坡防护及防排水工程设计进行现场核对和审核 并进行技术交底 第六条加强边坡防护及防排水工程施工专项检查 在全线线下工程基本成型或独立标段线下工程基本成型后 应组织设计 施工 监理及运营管理单位对边坡防护及防排水工程进行现场核对和专项检查 检查建设标准和设计文件执行情况 根据现场实际进一步完善工程措施 确保边坡防护及防排水工程满足铁路运营安全的要求 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 168 汇报内容 1 高速铁路路基工程特点2 高速铁路路基工后沉降控制3 高速铁路路基与其他线下基础纵向刚度匹配4 高速铁路路基工程防排水5 高速铁路路基工程薄弱环节及对策5 对高速铁路路基工程的认识与体会 169 第七条审查 四电 等后续工程施工方案 并负责施工协调及验收 第八条静态验收时 组织设计 施工 监理以及运营管理单位对边坡防护及防排水工程进行实地检查 验收 高速铁路路基工程薄弱环节及其对策 170 高速铁路路基工程 相对与传统普速铁路 具有标准高 技术新 要求严的特点 我们必须转变观念 更新理念 摒弃旧的不适应新形势 新要求的观念和做法 树立新理念 掌握新技术 迎接新挑战 对高速铁路路基工程的认识与体会 171 在铁道部统一部署和指挥下 通过 产 学 研 科技攻关 通过遂渝 京津 武广 郑西等高速铁路的试验与建设实践 我们掌握了高速铁路路基工程设计理论和方法 针对复杂多样的地质和气候条件 因地制宜采取多样化地基处理措施 采用三层路基层状结构并严格控制填料材质和压实标准 设置完备的路基防排水体系 实现了路基变形 刚度的有效控制和路基结构长期稳定 对高速铁路路基工程的认识与体会 172 但我们必须充分认识到路基工程复杂性 充分认识到实现路基工程 零 缺陷任务的艰巨性 按照铁道部党组 高标准 讲科学 不懈怠 要求 进一步切实 认真地做好各项工作 对于路基工程 我认为 我们必须继续认真落实好以下6个方面工作 对高速铁路路基工程的认识与体会 173 1 将路基工程作为结构工程设计施工土石方工程 土石方 倾填 下沉 慢行 起道结构工程 结构工程 合格填料 分层压实 双指标控制 沉降监测 铺轨条件评估 对高速铁路路基工程的认识与体会 174 2 将路基填料作为建筑材料进行管理土石方 混填建筑材料 填料制备标准 填料压实试验 最大粒径控制 级配控制 压实质量检测 对高速铁路路基工程的认识与体会 175 3 严格控制路基工程变形强度控制 稳定性 允许较大的变形 允许较大的工后沉降变形控制 稳定 限制沉降 限制工后沉降 沉降评估 环境影响 长期变形稳定 对高速铁路路基工程的认识与体会 176 4 重视路基与其他线下基础纵向刚度匹配列车 线路藕合作用 刚度 竖向刚度组合 纵向刚度匹配 刚度差 对高速铁路路基工程的认识与体会 177 5 重视路基工程耐久性使用寿命 工程耐久性 材料耐久性 使用环境 抗腐蚀 路基防排水 土工合成材料路基承载及支挡结构100年 边坡防护结构60年 排水系统等附属结构30年 对高速铁路路基工程的认识与体会 178 6 高度重视铁路运营安全限制路堤填方高度 风 雨 地震 监测与报警 防抛网 防撞桩 异物入侵防范与预警工程健康监测 灾害预警预报 对高速铁路路基工程的认识与体会 179 谢谢 180