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高速铁路路基简介.ppt

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    • 一 高速铁路路基的特点 二 高速铁路路基结构形式 三 路基填料与填筑 四 地基条件与地基处理 五 科研试验研究现状 一 高速铁路发展与路基工程的特点 1 高速铁路发展现状 高速铁路是指具有高加速和高减速性及对列车运行进行自动 控制 时速超过200km的铁路 具有速度快 污染小 安全舒适等优点 正在全球范围内被当作一种高速运行的交通工具 高速铁路建设已成 为世界铁路发展的总趋势 目前日本 法国 德国 意大利 西班牙等 国家均建成高速铁路并投入商业运行 韩国 美国 俄罗斯 加拿大等 国家正在或计划修建高速铁路 我国于1994年建成了时速160km的广深 准高速铁路 2002年又建成时速200km的秦沈客运专线 为高速铁路的 修建积累了大量经验 随着国民经济的高速发展和铁路跨越式发展思路 的提出 修建高速铁路并形成铁路快速运输网络已成为我国铁路建设发 展的必然 2 高速铁路路基工程的特点 路基作为轨道基础 其强度 刚度 稳定性以及在运营条 件下将线路轨道参数保持在允许的标准范围之内 是确保列 车高速 安全 舒适 平顺运行的前提条件 因此 高速铁 路对路基的稳定性 变形控制 填料质量 路基刚度等都提 出了非常严格的要求 路基工程应按土工构筑物考虑 路基变形可分为静载和动载作用下的变形 静载变形是指使用荷载作用下的地基沉降量与本体压密变 形量之和 路基工程变形控制不同于民用及工业建筑 它允 许有很大的工期沉降 因为工期沉降不会造成大的不良影响 重点关注应为工后沉降或残余沉降 一 高速铁路发展与路基工程的特点 2 高速铁路路基工程的特点 工后沉降是指路基竣工铺轨通车后产生的沉降量 京沪高速 铁路标准 路基一般地段5cm 路桥过渡段3cm 初年沉降速 率2cm 受填料性质 压实度 地基条件及处理措施的影响 本体沉降一般在路堤竣工后一年左右完成 可不计入工后沉 降 控制路堤工后沉降主要是控制地基工后沉降 路基动变形 主要指由列车动荷载引起的基床变形 包括 弹性变形和累积塑性变形 对舒适度 安全性 轨道平顺性 的日常养护维修等影响极大 日本标准 2 5mm 我国建议值 4mm 秦沈实测值 0 29 0 89mm 与行车速度 轴重 基 床刚度 强度等关系密切 一 高速铁路发展与路基工程的特点 1 各国路基标准横断面 A 法国TGV 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 B 德国高速铁路 300km 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 B 德国高速铁路 300km 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 B 德国高速铁路 230km 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 B 德国高速铁路 230km 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 C 日本新干线 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 D 京沪高速铁路 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 D 京沪高速铁路 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 D 京沪高速铁路 二 各国高速铁路路基结构形式 1 各国路基标准横断面 E 各国路基面结构尺寸 二 各国高速铁路路基结构形式 国别 项目 法国德国日本中国 速度v km s 230270300200 300200 300200250300 350 断面宽度s m 13 4013 6013 9013 3011 4012 313 80 线间距a m 4 04 24 54 74 34 24 65 0 距接触网距离b m 3 13 653 13 1 路肩宽度c m 2 0 2 2 2 0 2 2 2 0 2 01 0 1 41 0 1 41 01 4 H1 m h1 cm 20 3520 355 606070 h2 cm 35 504530 60 H2 cm 100120 135230 270190190230 基床厚度 cm 170200 250300250250300 2 各国路基基床结构形式 A 日本新干线 二 各国高速铁路路基结构形式 基床表层 沥青混凝土厚5cm 级配碎石厚30cm 基床底层 K30 11kgf cm3 或厚65cm 基床底层7kgf cm3 K30 11kgf cm3 基床底层 厚230 265cm B 法国TGV 表层 分为覆盖层20 35cm和封堵层35 50cm 相当于我国的基床表层 两者合计为70cm 上层土方 100cm 相当于我国基床底层 2 各国路基基床结构形式 C 德国高速铁路 二 各国高速铁路路基结构形式 路基保护层 20cm 2 各国路基基床结构形式 D 特殊路基基床结构形式 二 各国高速铁路路基结构形式 1 不良路堑 2 低矮路堤 处理方法 换填度的确定 3 各国路基质量控制方法与标准 A 各国铁路基床压实标准控制参数选用种类 二 各国高速铁路路基结构形式 压实标准控制参数中国日本德国法国 压实系数Kh 地基系数K30 相对密度Dr 孔隙率n 承载比CBR 含气率na 变形模量Ev2 变形模量Evd 小型贯入N10 双指标配合使用情况K30 Kh K30 Kh Kh Ev2 Kh Ev2 K30 n K30 na Kh na 3 各国路基质量控制方法与标准 B 铁路基床压实参数检测 二 各国高速铁路路基结构形式 专用钻探取芯 少量 特殊检测 连续惯入试验 少量 特殊检测 3 各国路基质量控制方法与标准 B 铁路基床压实参数检测 二 各国高速铁路路基结构形式 Ev2检测设备 主要控制指标 3 各国路基质量控制方法与标准 B 铁路基床压实参数检测 二 各国高速铁路路基结构形式 K30检测设备 3 各国路基质量控制方法与标准 B 铁路基床压实参数检测 二 各国高速铁路路基结构形式 Evd检测设备 3 各国路基质量控制方法与标准 C 铁路基床压实参数控制标准 二 各国高速铁路路基结构形式 中国日本法国德国 200 250300 350200 300 200 200 压实系数Kh基床表层0 951 01 03 1 01 0 基床底层0 950 950 950 950 97 本体0 900 900 900 900 97 地基系数 K30 Mpa m 基床表层190190170 基床底层110 150110 15070 110 本体90 13090 130 变形模量 Ev2 Mpa 基床表层120120 8080 基床底层5060 本体5045 变形模量 Evd Mpa 基床表层5550 基床底层35 50 本体35 1 各国路基填料分类 三 路堤填料与填筑施工 目前各国及我国工程界各部门对于土质分类法 尚无统一完整的体系 土质分类主要根据土颗粒 组成及特征 以土的级配指标 不均匀系数Cu和曲 率系数Cc表示 土的塑性指标 液限 塑限 塑 性指数 土中有机质含量等 岩石主要根据强 度 抗风化能力等 1 各国路基填料分类 A 法国填料分类 三 路堤填料与填筑施工 法国填料分类 共分五级 A级 细粒土 B 级细砂砾土 C 级 含细粒及粗粒土 粗细粒混合土 D级 水稳性好的土 R级 岩块 包括易分化和不易风化 B 日本填料分类 日本填料分类 根据颗粒粒径 含量 分别按大 中 小 细四等级 进行分类 细粒土采用塑性图分类 C 中国填料分类 中国填料分类 根据类别 土名 颗粒 级配 塑性指数五个指标将 填料分为五个大类 细粒土采用塑性图分类 2 我国不同时速路基填料要求 三 路堤填料与填筑施工 速度 部位 300 350km h200km h160km h以下 基床 表层 级配碎石级配砂砾石 级铁路选用A组填料 砂类土除外 当缺乏A组填 料时 经经济比选后可采用级配碎石或级配砂砾石 颗粒粒径不得大于150mm 级铁路选用A组填料 其次为B组填料 当选用B 组填料时 在年平均降水量大于500mm地区 塑性 指数不得大于12 液限不得大于32 不符合上述 要求的填料 应采取土质改良或加固措施 级配砂砾石级配碎石 中粗砂中粗砂 基床 底层 A B组填料 或改良土 A B组填料 及改良土 级铁路选用A B组填料或改良土 级铁路选用A B C组填料 当采用C组填料中 的粉土 粉黏土和粒土含量大于30 的粗粒土时 在年平均降水量大于500mm地区 其塑料指数不得 大于12 液限不得大于32 不符合上述要求的填 料应采取土质改良或加固措施 路堤 本体 优先选用A B组填 料和C组块石 碎石 砾石类填料 当选用C组细粒土填 料时 应根据土源 性质进行改良后填 筑 采用A B组及C组中的 块石 碎石 砾石类填 料 当选用C组填料中的细 粒土 粉砂和软块石土 时 应进行改良 细粒土 砂类土 砾石类土 碎石类土 块石类混 合料 3 路堤填料改良 三 路堤填料与填筑施工 填料改良是指在原土中添加某种材料 使之与土发生一定 的物理化学反应 以改变原土的物理力学性质 已达到符合 高速铁路填料的标准 填料改良方法 物理改良和化学改良 1 添加剂 石灰 水泥 粉煤灰 沥青 合成固化剂 合成树脂等 添加剂的选用 一般情况下 塑性指数较高的粘性土采用石灰 砂类土采 用水泥 2 步骤 原土各类物理 力学 水稳性试验 各类添加剂改良土相 关试验 确定添加剂及配方 经济 技术 控制性指标改善情况 现 场工况试验 确定现场添加剂用量及工艺 添加剂用量控制 综合考虑各 类物理力学性质的改善 控制性指标 无侧限抗压强度qu Mpa CBR值 可作为重要参考指标 现场强度与室内强度关系 qu 现场 0 6 0 7qu 室内 如基床底层K30 110Mpa相应要求qu 700Mpa 则室内强度 qu 1000Mpa左右 3 改良方法 厂拌法 路拌法 场地式拌和法 4 改良填料施工工艺与工法 三 路堤填料与填筑施工 法国TGV路基工程施工现场 4 改良填料施工工艺与工法 三 路堤填料与填筑施工 法国TGV路基本体路拌法施工 法国TGV上部土方路拌法施工 4 改良填料施工工艺与工法 三 路堤填料与填筑施工 法国TGV路拌法施工 含灰量控制方法 4 改良填料施工工艺与工法 三 路堤填料与填筑施工 日本新干线厂拌法施工 4 改良填料施工工艺与工法 三 路堤填料与填筑施工 京沪高速试验工点路拌法施工 4 改良填料施工工艺与工法 三 路堤填料与填筑施工 京沪高速试验工点厂拌法施工 5 膨胀土改良实例介绍 合宁线试验工点 A 线路概况 三 路堤填料与填筑施工 合宁线为新建一次性铺设跨区间无缝线路 旅客 列车设计速度为200km h客货共线铁路 路基占线路 总长的84 5 全线普遍存在alQ3膨胀性粘土 位于 中等和弱膨胀土地区线路长约为136km 其中属中等 膨胀性的约为36km 中等或弱膨胀性土为D组填料 必须进行改良 全段用于基床底层及本体填筑的改 良土近1000万立方米 5 膨胀土改良实例介绍 合宁线试验工点 A 线路概况 三 路堤填料与填筑施工 5 膨胀土改良实例介绍 合宁线试验工点 B 试验概况 三 路堤填料与填筑施工 验证设计 探讨适宜的路基结构形式及边坡防护形式 对不同膨胀土填料进行室内改良试验 提出满足本线路基 工程要求的改良方案 提出改良土粉碎 拌和及压实施工工艺的试验成果及适宜 的路堤压实质量检验方法 查明全线取土场土源情况 并进行相关的室内试验 提供 改良土相关技术参数 探讨改良土强度设计标准及现场验收标准 试验主要目的 5 膨胀土改良实例介绍 合宁线试验工点 B 试验概况 三 路堤填料与填筑施工 5 膨胀土改良实例介绍 合宁线试验工点 C 试验内容 三 路堤填料与填筑施工 试验段膨胀土填料物性指标 项项目单单位弱膨胀胀土中膨胀胀土 颗颗分砂粒 0 25 0 075mm 3 1 6 34 3 8 8 粉粒0 075 0 005mm 53 9 55 947 4 49 8 黏粒 0 005mm 37 9 40 543 8 45 9 天然含水量 19 4 24 524 2 26 5 天然密度g cm31 98 2 011 97 1 99 。

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