高速铁路路基简介

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。、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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）2.02.22.01.0-1.41.01.4H1（m）h1（cm）20-3520-355606070h2（cm）35-504530-60H2（cm）100120-135230-270190190230基床厚度（cm）170200-250300250250300、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)。、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。、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）0.5m厚M5浆砌片石拱型截水骨架内三维立体网内喷播植草M5浆砌片石拱型截水骨架内三维立体网内喷播植草中粗砂沟（每5m一条）深0.2m宽0.3m内设渗管级配碎石厚0.7m二布一膜改良土（A、B级填料）、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K30KhK30KhKhEv2KhEv2K30nK30naKhna、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、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）、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、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、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0.951.01.031.01.0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1201208080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、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。、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。、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Ⅰ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。Ⅱ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Ⅰ级铁路选用A、B组填料或改良土。Ⅱ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、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：①原土各类物理、力学、水稳性试验。②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）。③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。、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、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、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、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、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、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、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