客运专线铁路路基及无碴轨道技术讲义(精品).ppt

客运专线铁路路基及无碴轨道技术中南大学铁道学院一、路基工程一、路基工程1.要 求客运专线铁路要求高速、安全、舒适 线路要求：轨道几何尺寸高平顺性、保持稳定；路基要求：强度高、刚度大、沿线路方向弹性均匀、长久保持稳定。2.1 路基填筑标准高并具有强化的基床结构 基床表层的功能、要求和材料 功能：直接支承轨道并分布其轨道荷载；功能：直接支承轨道并分布其轨道荷载；要求：强度高、刚度大；要求：强度高、刚度大；材料：级配碎石（强度较高、水稳定性较好、材料：级配碎石（强度较高、水稳定性较好、渗透性较低），要求专业化、工厂化生产，实施严渗透性较低），要求专业化、工厂化生产，实施严格的质量控制。格的质量控制。2.技术特点2.2 严格控制路基沉降变形 路基沉降变形包括：列车行驶引起的弹性变形列车行驶引起的弹性变形 列车荷载引起的变形积累列车荷载引起的变形积累 路基本体填土及地基的压缩下沉路基本体填土及地基的压缩下沉 变形量：弹性变形可在弹性变形可在3.54.03.54.0mmmm（要求基床表层刚度要求基床表层刚度200200MpaMpa）塑性变形塑性变形1212mmmm（要求表层要求表层K K3030190Mpa/m190Mpa/m，底底层层K K3030110Mpa/m110Mpa/m）填土本体下沉量为：填筑高度的填土本体下沉量为：填筑高度的0.20.4%0.20.4%，可在，可在一年左右完成（要求满足路基压实要求）一年左右完成（要求满足路基压实要求）地基下沉（控制路基沉降重点，松软地基上层尤地基下沉（控制路基沉降重点，松软地基上层尤为重点）。秦沈要求在松软地基段：工后沉降不大为重点）。秦沈要求在松软地基段：工后沉降不大于于1515cmcm，台尾过渡段不大于台尾过渡段不大于8 8cmcm，沉降速率第一年不沉降速率第一年不大于大于4 4cm/cm/年，填筑期间不大于年，填筑期间不大于1010mm/mm/天。天。2.3 工后沉降控制的动态设计 在松软地基地段，实行工后沉降控制的动态设计是控制工后沉降的重要手段。方法：在路基中心，路肩及坡脚处设置沉降位移观测装置，绘制填土-时间-沉降曲线 目标：控制填土速率。根据沉降发展趋势和工期，采取相应措施（调整预压高度，调整预压土卸荷时间，提高基床顶面抬高值），为铺轨前的路基评估及铺轨时间的确定提供依据，并确保工后沉降满足设计要求。2.4 轨下基础刚度变化过渡段路基 路-桥（涵）是铁路路基的薄弱环节 特点：沉降差（路基沉降差（路基-桥台）桥台）刚度差（路基刚度差（路基-桥梁）桥梁）措施：级配碎石填筑路基级配碎石填筑路基 加筋土路基加筋土路基 桥头搭板桥头搭板 2.5 铺架前路基评估 目的：使运架梁设置通过路基段，铺轨后，表层质量和工后沉降满足设计要求。二、国外路基二、国外路基1.日本新干线日本新干线1.路基占有比例小（地质不良地段多）2.路基主要采用强化基床，有两种基床表层：砂、砾石基床表层（由沥青混凝土和级配砂砾砂、砾石基床表层（由沥青混凝土和级配砂砾石经压实构成）石经压实构成）矿碴基床表层（由沥青混凝土和水硬性级配筛矿碴基床表层（由沥青混凝土和水硬性级配筛选高炉矿渣经压实构成）选高炉矿渣经压实构成）3.基床厚度为3m 上部：表层上部：表层 强化基床表层：当强化基床表层：当K30107.8N/cm3K30107.8N/cm3时，沥青混时，沥青混凝土厚度为凝土厚度为5 5cmcm，级配砂砾石或高炉矿渣为级配砂砾石或高炉矿渣为3030cmcm；当当68.768.7K30107.8N/cm3K30107.8N/cm3时，上述厚度分别为时，上述厚度分别为5 5cmcm、65cm65cm 天然地基路堑：当天然地基路堑：当K K3030107.8N/cm107.8N/cm3 3时，上述厚时，上述厚度分别为度分别为5 5cmcm、30cm30cm，并在其下有排水层（砂浆）并在其下有排水层（砂浆）1515cmcm；当当68.768.7K K3030107.8N/cm107.8N/cm3 3时，上述厚度分别时，上述厚度分别为为5 5cmcm、65cm65cm、15cm15cm。3.软土地段优先采用高架桥方案4.软土地基主要处理工法：砂井工法，预压施工、排水板工法、挤密砂桩、砂井工法，预压施工、排水板工法、挤密砂桩、振动工法、石灰桩法、深层搅拌法（机械或喷射振动工法、石灰桩法、深层搅拌法（机械或喷射搅拌方式）、桩网工法搅拌方式）、桩网工法2.法国法国TGV高速线路基高速线路基 最高速度230350km/h，路堤肩宽1.7m，边坡1:1.51:20 1.路基结构：表层厚1520cm，级配碎石；底碴厚35cm 2.工后沉降：要求为零，最大可允许5cm，铺轨前一年路基工程完成，故工后沉降很小 3.软土处理：塑料排水板，砂井，砂桩排水固结，间距1.5m。3.德国高速线路基德国高速线路基1.轨道构造：顶部有一防冻层（FSS），其中有路基保护层30cm（属于轨道）。防冻层下变形模量防冻层下变形模量6060MN/mMN/m2 2 防冻层顶变形模量防冻层顶变形模量8080MN/mMN/m2 2 保护层顶变形模量保护层顶变形模量120120MN/mMN/m2 2（颗粒不均匀性颗粒不均匀性U=dU=d6060/d/d10101515，其中其中d d6060表示过筛重量百分率为表示过筛重量百分率为60%60%的颗粒粒径；的颗粒粒径；d d1010表示过筛重量百分率为表示过筛重量百分率为10%10%的颗的颗粒粒径）粒粒径）2.防冻层由级配土组成，其标准为：U U1515，粒径小于粒径小于0.020.02mmmm的细粒重不大于的细粒重不大于3%3%，粒径粒径0.120.12mmmm的颗粒重不小于的颗粒重不小于7%7%，粒径，粒径2 2mmmm的颗粒的颗粒重不小于重不小于40%40%，粒径，粒径1010mmmm的颗粒重不小于的颗粒重不小于15%15%U U5 5，粒径小于粒径小于0.020.02mmmm的颗粒重不大于的颗粒重不大于10%10%，该砂砾土材料石抗冻的。该砂砾土材料石抗冻的。3.防冻层的渗水性能：要求其渗水系数K不大于1106m/s（使地表水少进入防冻层）4.道碴层、路基保护层、防冻层和路基基床顶层之间，为防止颗粒相互渗透和穿入，各层的颗粒及颗粒组成之间应满足一定的隔离和过滤准则。对于液限对于液限WWL L0.20.2，路基保护层和防冻层之间，路基保护层和防冻层之间，要求：要求：DD1515粗粗4 4 d d8585细细，其中，其中，DD1515为粗为粗材料过筛重材料过筛重量百分率为量百分率为15%15%de de 粒径，粒径，d d8585为为路基范围防冻层材路基范围防冻层材料过筛重量百分比为料过筛重量百分比为85%85%时的粒径。时的粒径。对于液限对于液限WWL L在在0.20.460.20.46之间，基床顶部防冻层之间，基床顶部防冻层隔离准则，要求规定控制路基保护层的过筛重量隔离准则，要求规定控制路基保护层的过筛重量百分率为百分率为17%17%的粒径满足规定的范围的粒径满足规定的范围 对于液限对于液限WWL L在在0.460.46的基床顶部防冻层材料满的基床顶部防冻层材料满足一定范围。路堤保护层（足一定范围。路堤保护层（PSSPSS）厚度为厚度为20302030cmcm，防冻层厚按基床面弹性模量由图表确定。防冻层厚按基床面弹性模量由图表确定。