【正文】 及時(shí)碾壓。 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 31 （四）填筑工藝試驗(yàn)的實(shí)施及分析結(jié)果 根據(jù)計(jì)算分析所選的配合比，按室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)確定的最佳含水量，進(jìn)行級(jí)配碎石填筑工藝試驗(yàn)。 （三）施工機(jī)械及檢測(cè)設(shè)備的選擇 填筑工藝試驗(yàn)設(shè)備選用正式施工時(shí)擬用的機(jī)械設(shè)備。另選兩種偏離“中限”但粒徑級(jí)配符合技術(shù)要求的配合比做比較試驗(yàn)。 （二）配合比設(shè)計(jì)和相關(guān)系數(shù)的確定 □ 原材料分級(jí) 用塊石或天然卵石、砂礫石破碎的混合料須經(jīng)篩選分級(jí)，再將幾種粒徑大小不同的分級(jí)集料，按一定的比例混合組成粒徑級(jí)配符合要求的級(jí) 配碎石。 經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，其中（ 1）、（ 2）、（ 3）三種方 案地基系數(shù) K30 可達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 30 的要求，但僅有第（ 3）種方案摻 50％圓礫，顆粒間孔隙率 n39。結(jié)合地基系數(shù) K30以及動(dòng)態(tài)模量 Evd來(lái)控制路基壓實(shí)。用作基床底層填料時(shí)，合理的攤鋪厚度為 40 cm，要達(dá)到 n39。通過(guò)測(cè)定角礫土的視比重和毛體積相對(duì)密度，以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)填筑壓實(shí)后的干密度，計(jì)算求得角礫土的孔隙率 n，可以反映其填料的壓實(shí) 程度。 ( 3 ）碾壓遍數(shù) 試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于試驗(yàn)所選用的或性質(zhì)類(lèi)似的粗粒土，當(dāng)填料用于基床以下路堤填筑，要達(dá)到 K≥ 0 .90 、 K30≥ 110 MPa / m 時(shí)，需要碾壓 3 ~ 5 遍。 ( 1 ）虛鋪層厚 根據(jù)層厚碾壓試驗(yàn)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用與細(xì)粒土類(lèi)同的分析方法可以得出，靜碾 2 遍后再振動(dòng)碾壓 4 遍， 30cm 、 40cm 和 50cm 三種厚度均可達(dá)到 K≥ 、 K30≥ 110 MPa / m ，繼續(xù)增加振動(dòng)碾壓直到 14 遍，只有 30cm 、 40 cm 兩種厚度分別在振動(dòng)碾壓 6 遍和 8 遍后達(dá)到 K ≥ 0 .95 、 K30≥ 120 MPa / m 。當(dāng)含水量接近施工控制含水量上、下限時(shí)，需要 6 遍以上，所以，合理的振動(dòng)碾壓遍數(shù)為 4～ 6 遍。可以看出，從振動(dòng)碾壓第 2 遍到第 8 遍，土體的密實(shí)度隨碾壓遍數(shù)增加而增加，而 8 遍以后，土體密實(shí)度基本不增加或增加緩慢。根據(jù)層厚碾壓試驗(yàn)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制不同虛鋪厚度的壓實(shí)系數(shù)（ K）隨振動(dòng)碾壓遍數(shù)（ N ）變化的關(guān)系曲線，如圖 42 所示。檢測(cè)設(shè)備采用 K30荷載儀、核子密度濕度和容積儀（灌砂、灌水法）。確定一套從基底處理、路基本體填筑到基床表層施工的施工工藝和檢測(cè)方法。表層厚度應(yīng)為 ，底層厚度應(yīng)為 ，總厚度為 。所謂動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)就是首先利用現(xiàn)有方法計(jì)算路基固結(jié)沉降和總沉降，然后對(duì)所埋設(shè)的沉降觀測(cè)設(shè)備按規(guī)定頻率及精度進(jìn)行觀測(cè)，從而得到地基沉降 時(shí)間 荷載的變化曲線，通過(guò)對(duì)此曲線的分析推算，預(yù)測(cè)工后沉降?；谝陨显?，理論計(jì)算的總沉降量及分時(shí)沉降量只能是一個(gè)估算值，大量的工程實(shí)例表明理論 計(jì)算值與地基實(shí)際所發(fā)生的沉降值有時(shí)有較大的差別。則 1/b 即為最終沉降量。 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 21 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 22 第四節(jié) 觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及工后沉降預(yù)測(cè) 各斷面路基中心地基面處的沉降與施工過(guò)程的關(guān)系見(jiàn)圖 38。第一次測(cè)試推算出各點(diǎn)的標(biāo)高，即為未來(lái)測(cè)試的基準(zhǔn)標(biāo)高，即初始標(biāo)高。然后將測(cè)斜儀水平掉轉(zhuǎn) 180 度，從另一端在前次同樣的測(cè)點(diǎn)位置上進(jìn)行第二次測(cè)試，讀數(shù)。 (2)沉降管端頭用帶蓋的鋼管保護(hù)筒保護(hù)，沉降管應(yīng)盡量位于保護(hù)筒的中心，保護(hù)筒平日用螺栓將蓋封死，用土覆蓋，測(cè)量時(shí)將蓋打開(kāi)即可，這樣可避免人為破壞 ,見(jiàn)圖 36。觀測(cè)中誤差為 1mm/krn，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用閉合水準(zhǔn)路線或附和水準(zhǔn)路線，允許閉合差控制標(biāo)準(zhǔn)為： 三、 埋設(shè)工藝 沉降管布置位置見(jiàn)圖 47。正反向拉測(cè)兩次，然后相減，即可消除 k0。 如圖 33 所示：當(dāng)加速度計(jì)敏感軸在水平方向時(shí)，矢量 g 在敏感軸上的投影為零，加速度計(jì)的輸出為零。水平測(cè)斜儀測(cè)試原理見(jiàn)圖 32。二次儀器一次性投資約二萬(wàn)元。測(cè)試操作僅需兩個(gè)人即可，一個(gè)人記錄，一個(gè)人拉線。其優(yōu)點(diǎn)： 1）精度高。 五、水平測(cè)斜儀 與水壓式剖面沉降儀相似，水平測(cè)斜儀也由沉降管和二次測(cè)試儀器組成。若要提高精度，需根據(jù)待測(cè)沉降的大小范圍，配置若干不同靈敏度的探頭，增加了二次儀器的造價(jià)。除了一次性投入二次儀器約 2 萬(wàn)元外，每次使用只需購(gòu)買(mǎi)廉價(jià)每米 5 元左右的 PVC 管即可。其工作原理見(jiàn)圖 31. 探頭內(nèi)的主要元件是靜水壓力傳感器。一個(gè)斷面上多放幾個(gè)沉降板影響壓實(shí)施工的矛盾更突出。 沉降板是目前沉降觀測(cè)的最常用的手段。 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 16 三、沉降板 由底板和測(cè)桿、護(hù)套組成。進(jìn)水管外部與觀測(cè)量杯相連。表 31 列出各規(guī)范中的工后沉降限值。 由于沉降計(jì)算是不夠精確的，不足以控制無(wú)碴軌道的工后沉降。 由于對(duì)沉降控制的要求較高，而影響沉降計(jì)算的影響因素較多，沉降控制已完全超出了處理方法的計(jì)算精度，因此，規(guī)定的工后沉降已不再是最初設(shè)計(jì)的預(yù)留值，是一個(gè)允許出現(xiàn)的誤差值。這是局部調(diào)整的極限。 路基上鋪設(shè)無(wú)碴軌道的核心問(wèn)題是沉降控制。 客運(yùn)專線基床表層采用級(jí)配碎石，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)較高，表層彈性模量可達(dá) 200 MPa 以上，路基面彈性變形在 之內(nèi)；路堤填土壓密下沉量為路堤高度的％～ ％，而且在一年左右完成。因?yàn)楫?dāng)動(dòng)應(yīng)力水平≤ 1/5 時(shí)，列車(chē)荷載的影響很小。 三、 基床厚度確定 列車(chē)荷載由軌道、道床傳至路基基床表層，作用于路基的動(dòng)應(yīng)力沿深度逐漸衰減。 □ 強(qiáng)度控制：作用在基床表層下填土的動(dòng)應(yīng)力不大于填土允許動(dòng)應(yīng)力。 變形控制的目的是使列車(chē)運(yùn)行平順，要求基床表層產(chǎn)生的應(yīng)變不會(huì)導(dǎo)致塑性變形過(guò)大，保證列車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行。國(guó)外各主要高速鐵路普遍采用級(jí)配砂礫石和級(jí)配碎石，它是用粒徑大小不同的粗細(xì)礫石（碎石）材料和砂各占一定的比例的混合料，其顆粒組成符合密實(shí)級(jí)配要求，其中包括一部分細(xì)顆粒土，填充空隙并起粘接作用，經(jīng)壓實(shí)后形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度是靠粒料間的摩擦力和細(xì)顆粒的粘結(jié)力形成的。 圖 4 軸重與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)系 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 11 □ 路基體中動(dòng)應(yīng)力隨深度的衰減變化規(guī)律。 基床的動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)變形及加速度均有隨車(chē)速增大的趨勢(shì)，其變化規(guī)律還與機(jī)車(chē)車(chē)輛類(lèi)型和軌道結(jié)構(gòu)的狀況有關(guān)。因此， 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 9 表 1 路基動(dòng)應(yīng)力 (kPa) 序 號(hào) 工況 土壓力盒埋設(shè)位置 DK274+800斷面 DK274+920斷面 DK275+000斷面 車(chē)頭 車(chē)尾 車(chē)頭 車(chē)尾 車(chē)頭 車(chē)尾 9 2020年 12月 05日 9時(shí) 35分，中華之星+4節(jié)車(chē)廂，下行 線下行 ,車(chē)速為212km/h 1 路基面上里碴腳 / / / 2 路基面上線路中線 / / / 3 路基面上外碴腳 / / / 4 基床表層底面里碴腳 / / / / / 5 基床表層底面內(nèi)軌下 / / / / / 6 基床表層底面外軌下 / / / / / 7 基床表層底面外碴腳 / / / / / 10 2020年 12月 05日 10時(shí) 34分，奧星 +4節(jié)車(chē)廂 +中華之星，下行線上行 ,車(chē)速約為200km/h 1 路基面上里碴腳 2 路基面上線路中線 3 路基面上外碴腳 4 基床表層底面里碴腳 / / / / 5 基床表層底面內(nèi)軌下 / / / / 6 基床表層底面外軌下 / / / / 7 基床表層底面外碴腳 / / / / 表 2 路基動(dòng)變形 序號(hào) 工況 車(chē)速km/h 傳感器埋設(shè)位置 DK274+800 DK274+920 DK275+000 位移計(jì) 891拾振器（位移檔） 位移計(jì) 891拾振器（位移檔） 891 拾振器（位移檔） 外軌下 9 中華之星 +4節(jié)車(chē)廂 , 綏中北→ 沈陽(yáng) 212 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無(wú)信號(hào) 10 奧星 +4 節(jié)車(chē)廂 +中華之星，沈陽(yáng) →綏中北 200 內(nèi)軌下 / / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無(wú)信號(hào) 11 中華之星 +4節(jié)車(chē)廂 , 綏中北→ 沈陽(yáng) 237 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 13 奧星 +4 節(jié)車(chē)廂 +中華之星，沈陽(yáng) →綏中北 200 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無(wú)信號(hào) 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 10 有必要對(duì)原有的路基面動(dòng)變形計(jì)算方法進(jìn)行探討。 □ 路基面動(dòng)變形測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 2。而且由于本次動(dòng)應(yīng)力傳感器大部分埋設(shè)是在鋪軌前進(jìn)行，在埋設(shè)的平面位置、離軌枕底面距離方面，都會(huì)與預(yù)定的理想位置存在著一定的偏差。 動(dòng)測(cè)試驗(yàn)成果表明： □ 實(shí)測(cè)的路基最大動(dòng)應(yīng)力低于《暫規(guī)》中提出的設(shè)計(jì)參考值。其中不少建議已被 《京滬高速鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》和《時(shí)速 200 公里新建鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》所采納。 其中，基床表層由 5～10cm厚的瀝青混凝土和 65～ 60cm厚的級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石組成。在此基礎(chǔ)上，形成了現(xiàn)行的客運(yùn)專線路基工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 第三節(jié) .我國(guó)客運(yùn)專線的發(fā)展 我國(guó)在九十年代的“八五”、“九五”時(shí)期，就對(duì)高速鐵路展開(kāi)了大規(guī)模研究。有的是路基面硬化層，兼有防水效果，如日本；有的是直接設(shè)置隔水層，如德國(guó)和法國(guó)。德國(guó)和法國(guó)分別在基床表層中設(shè)置了隔水層，也是防止雨水下滲，保護(hù)路基。 國(guó)外路基施工以時(shí)間換沉降。 三、沉降控制 。各個(gè)國(guó)家根據(jù)本國(guó)的特點(diǎn)對(duì)路基填料進(jìn)行了詳細(xì)的劃分，并對(duì)每類(lèi)填料的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，從而確定它的適用范圍。兩層厚 70cm，基床厚度為 。 第二節(jié) .國(guó)外高速鐵路路基結(jié)構(gòu) 國(guó)外發(fā)展高速鐵路的國(guó)家都制定了較高的路基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的施工工藝，其特點(diǎn)如下： 一、強(qiáng)化路基基床 ：包括路堤、路塹及不填不挖地段，特別是對(duì)基床表層的填料和強(qiáng)度有嚴(yán)格要求。一方面路基與橋梁剛度差別較大而引起軌道剛度的突變，另一方面由于路基與橋臺(tái)的沉降差而導(dǎo)致軌面不平順。 由于受調(diào)整能力的限制，無(wú)碴軌道對(duì)路基沉降尤其是不均勻沉降的要求更為嚴(yán)格?；脖韺硬坏o軌道提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也對(duì)其下的土路基提供保護(hù)，因此基床表層必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還要有較好的穩(wěn)定性和耐久性。真正做到長(zhǎng)壽命，少維修。必須將路基作為結(jié)構(gòu)物對(duì)待，用全新的觀念來(lái)設(shè)計(jì)、施工這種高標(biāo)準(zhǔn)土工結(jié)構(gòu)物 。 3）路基剛度縱向平順變化； 4)良好的耐久性。具體要求是： 1）基床的強(qiáng)度高、剛度大； 2）地基沉降很小或沒(méi)有沉降。 因此，高速鐵路對(duì)路基的高標(biāo)準(zhǔn)要求，給鐵路的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)提出了新的挑戰(zhàn)。路基工程必須在這些條件的長(zhǎng)期作用下，其強(qiáng)度不會(huì)降低，彈性不會(huì)改變，變形不會(huì)加大?；脖韺邮锹坊苯映惺芰熊?chē)動(dòng)荷載的組成部分，也是路基中的最重要部分。在高速行車(chē)情況下，路基因重復(fù)荷載作用所產(chǎn)生的累積沉降和不均勻下沉所造成的軌道不平順將嚴(yán)重影響列車(chē)運(yùn)行速度和舒適度，并增加線路養(yǎng)護(hù)工作量。 路基與橋（涵）連接處一直是鐵路路基的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。 加強(qiáng)基床排水，保證基床的在列車(chē)動(dòng)載作用下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。德國(guó)高速鐵路在路基（見(jiàn)圖 13）表面設(shè)置保護(hù)層（ PPS 層），厚 20～ 30cm，保護(hù)圖 13 德國(guó)高速鐵路 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 5 層下設(shè)一層防凍層。 二、嚴(yán)格控制路基填筑標(biāo)準(zhǔn) ：包括對(duì)路基填料的分類(lèi)、填筑壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法等，并開(kāi)發(fā)了一系列的檢測(cè)設(shè)備和施工機(jī)械。日本、法國(guó)分別提出用貫入儀及落球回彈法等快速檢驗(yàn)法。為了調(diào)整接近橋臺(tái)時(shí)路堤的剛度，對(duì)橋頭路堤規(guī)定了更高的標(biāo)準(zhǔn)。日本在基床表層設(shè)置 5cm 的瀝青混凝土層，就是防止雨水滲入路基土層，從而引起路基病害。強(qiáng)化基床表層防水是各國(guó)高速鐵路的共同特點(diǎn)，只是采用的方式不一樣。因此，設(shè)置排水措施非常必要，例如設(shè)置瀝青混凝土硬化層、放置復(fù)合土工膜隔水層或采用整體道床。通過(guò)秦沈客運(yùn)專線的工程實(shí)踐，鐵路技術(shù)人員對(duì)路基工程有了新的認(rèn)識(shí)，路基工程的設(shè)計(jì)和施工達(dá)到了新的水平和標(biāo)準(zhǔn)。路基基床由表層和底層組成 ,表層厚度應(yīng)為 ；底層厚度應(yīng)為 ，總厚度為 。 第一節(jié) 動(dòng)力測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果 在“八五”、“九五”期間，我國(guó)鐵路的科研、設(shè)計(jì)、施工等部門(mén)在參考國(guó)外高速鐵路設(shè)計(jì)、施工資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)過(guò)去已取得的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高速鐵路路基荷載條件、基床表層的受力特點(diǎn)、基床表層材料的動(dòng)力特性和基床底層厚度、材質(zhì)、防滲特性和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等多方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)和深入的研究，并提出了相應(yīng)的建議。 通過(guò)多次行車(chē)動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試，針對(duì)不同厚度的基床表層，研究不同機(jī)車(chē)車(chē)輛和行車(chē)速度條件下作用在路基面上的動(dòng)應(yīng)力和路基產(chǎn)生的動(dòng)力響應(yīng)，檢驗(yàn)路基的狀態(tài)，為路基的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)及 理論分析提供驗(yàn)證資料，為進(jìn)一步完善路基設(shè)計(jì)積累數(shù)據(jù)。實(shí)測(cè)結(jié)果也說(shuō)明，動(dòng)應(yīng)