【正文】 力實測值的離散性是很大的，部分傳感器測得的路基面動應力只有幾個 kPa。圖4 表明動應力與軸重關系最為密切，正比關系。本次實測表明，路基面的動變形均在 lmm以內(nèi)，遠小于 。增加而稍有增加。 （ 11） 測試結果說明，軸重對動應力的影響較大且較為穩(wěn)定，而車速的影響則相對較小，且離散性較大。 鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 12 第二節(jié) 基床設計方法 一、 基床表層材料 作為基床表層 的材料，需要有較好的力學性能，充分壓實后在長期動力作用下保持穩(wěn)定，并有很好的水穩(wěn)定性和較小的滲透性。 二、 基床表層厚度的確定 基床表層厚度由以下兩個原則確定： □ 變形控制：在列車荷載作用下路基頂面變形量不大于規(guī)范限值。 確定了基床表層材料和基床底層材料的彈性模量以后，就可以根據(jù)圖 21 確定需要的基床表層厚度。 綜合上述兩方面的要求，本次線基床表層厚度采用 。基床厚度一般按列車荷載產(chǎn)生的 動應力與路基自重應力之比小于、等于 1/5 的原則確定。 圖 21 滿足變形條件的基床表層厚度與基床表層材料、土基模量的關系 圖 22 基床表層厚度的確定 鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 14 笫三章 客運專線工后沉降控制 第一節(jié) 工后沉降控制的意義 路基沉降變形主要包括三個方面： ①列車行駛中路基面產(chǎn)生的彈性變形；②長期行車引起的基床累積下沉；③路基本體填土及地基的壓縮下沉。 松軟、軟土地基由于地基土層強度低、壓縮性大、滲透系數(shù)小等特性，在其上修筑路基時，地基的沉降問題突出，過大的沉降量影響軌道的穩(wěn)定和平順，而且持續(xù)時間較長，因此，在這種地基上修建路基，應將 其工后沉降量和沉降速率控制在允許范圍內(nèi)，使其不影響列車高速、舒適、安全地運行。對于調(diào)高量為 30mm 的扣件，如果允許在施工中調(diào)高＋ 6mm 和－4mm，那么只剩 20mm 可以調(diào)整，再考慮軌道結構變形要留有 5mm的余量，實際留給運營部門的可用于路基沉降調(diào)整的僅為 15mm。過渡段沉降的逐漸過渡和折角的要求也在于控制不均勻沉降。這一點對于軟土地基處理的思想和方法都有較大的影響。觀測斷面的數(shù)量平均 50m一處，且在過渡段是沿線路縱向連續(xù)觀測的，系統(tǒng)的分析評估依據(jù)沉降觀測曲線進行。 二、沉降杯 將盛水密閉容器置于土中，容器上接出進水管、排水管和排氣管至填土以外。此方法比較少用。測桿外套接塑料管保護，以免測桿受外來擾動變形。其次是一個沉降板只能測量路堤中一點的沉降。沉降管為一般的 PVC 管，二次測 試儀器由探頭、注水管、注水架組成。 2）測試成本低。首先精度比較低。第三個缺點是受氣候干擾大，風使測試數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；溫差大改變了水的密度，影響精度。由于地基沉降，探頭處于傾斜方向，通過重力加速度在敏感水平軸上的投影，可精確測量探頭的傾角，再根據(jù)探頭長度得到探頭兩端的高程差，從而得到沉降值。整個測試系統(tǒng)可由一個人攜帶，移動非常方便。 5）不受氣候影響。解決了全斷面量測、不影響施工等問題，而且還具備耐嚴寒、抗干擾特性、便于操作等優(yōu)點，因而很受工程界歡迎。傾角與探頭的長度之積即為探頭兩端的高程差。 L 為探頭長度（ m），即兩個導輪的間距 則： gKUULi outout 121 2/)( ??? 用導線拖拉探頭前進，每隔 米（探頭長度）記錄一個高程差△ i，則任意位置相對于測試起始點位置的高程差即為此距離內(nèi)所有讀數(shù)的代數(shù)和： 二、 水平測斜儀誤差處理 由上述公式（ 1） ~（ 3）可知：伺服加速度傳感器的初始位置與基準位置的Δ i Δ i1 圖 33 水平測斜儀原理圖 δ=∑△i ?s in101 gKKU ou t ?? （ 1） ?s in102 gKKU out ?? （ 2） （ 3） ??? i?鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 19 偏離誤差為 k0。沉降觀測按Ⅱ等水準要求，在動態(tài)設計中，采用的儀器為自動安平電子水準儀（瑞士， NA3003）并配備專用的因瓦水準尺。導槽方向對準鉛垂方向，整個斷面 上的沉降管連接后，盡量保持平直，以圖 35 測斜管的埋設 圖 36 保護管 圖 34 路堤壓縮量及地基沉降量測 試布置圖 基床表層 基床底層 沉降變形管 沉降變形管 二布一膜 觀測樁 鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 20 便使探頭容易牽引，見圖 35。 (2)用普通 6 號鐵絲將探頭及電纜拉至沉降管的起始端，然后拉鐵絲，每 米刻度線處讀數(shù)一次，直至沉降管的終止端。 (3)用水準儀和現(xiàn)場的水準基點抄平，得到沉降管起始端的標高，從而根據(jù)沉降差可得到各讀數(shù)點的標高。測試實例見圖 37。沉降與時間的關系可表示為： )4(bta tS ?? 變換為直線形式： )5(btaSt ?? 根據(jù)式（ 5）變換測試數(shù)據(jù)，得到一組直線。 圖3 8 地基面實測沉降與施工過程的關系曲線00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000t ( 天)s(m)距管口1 3 . 5 米處沉降量（9 2 0 ）距管口1 6 米處沉降量（0 0 0 ）距管口2 0 米處沉降量（8 0 0 ）填土過程圖3 9 最 終沉降量擬和曲線1800016000140001202010000800060004000202000 100 200 300 400 500 600 700 800 900t( 天 )t/s80 0底 層92 0底 層00 0底 層92 0擬 合80 0擬 合00 0擬 合鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 23 第五節(jié) 沉降控制動態(tài)設計 目前設計過程中沉降計算主要采用的是分層總和法，它是建立在地基為半無限均質彈性體假設基礎之上的，但由于土體的非線性本構關系及成層性與假設不相符，且地基的變形不只與土性有關，尚與施工的加載速率、土體所受的應力水平及取樣、試驗過程諸多影響因素有關，理論計算總沉降量及考慮加載速率對總沉降量的修正并不能完全反映這些因素。 要使沉降嚴格控制在設計要求之內(nèi)，必須開展動態(tài)設計。 DK274+800 DK275+920 DK275+000 雙曲線參數(shù) a 雙曲線參數(shù) b 測試竣工后沉降 預測最終沉降 (m) 預測工后沉降 (m) 鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 24 沉降控制預壓階段沉降推測雙曲線法 沉降速率法分析計算結果確定合理值設計階段沉降預測數(shù)據(jù)庫推理法分層總合法有限元法離心模型試驗法分析計算結果確定合理值是否滿足工后沉降要求輸出設計方案是否選擇地基處理方案或修改尺寸輸入原始數(shù)據(jù)輸入監(jiān)測資料工后沉降和沉降速率是否滿足要求輸出工后沉降根據(jù)計算調(diào)整預壓荷載或預壓時間沉降監(jiān)測確定監(jiān)測頻率、精度和程序否是圖2 工 后沉降控制流程圖選擇處理方案圖 310 鐵路客運專線路基設計施工關鍵技術 25 第四章 客運專線路基施工工藝 第一節(jié) 路基構造 路基基床由表層和底層組成。 第二節(jié) 路基填筑工藝試驗 秦沈客運專線在全線路基大面積填筑施工前，選取了有代表性的路基試驗段先期開工，進行現(xiàn)場填筑工藝和土工試驗以及改良土填筑試驗。工藝試驗中選用 WB1803D 自行式和 YZT18B 拖式振動壓路機為主的壓實機械和以 T140 推土機和 PY 160C 平地機為主的攤鋪機械。 （ 1）虛鋪層厚。不同含水量條件下壓實系數(shù)（ K）與振動碾壓遍數(shù)（ N）試驗的關系曲線見圖 43。 （ 3）碾壓遍數(shù)：由圖 42 和 K30試驗結果可以得出， 當填土含水量接近最佳含水量時，只需 3～ 4 遍振動碾壓，就可達到 K≥ 、 K30≥ 90 MPa／ m的設計要求。 試 驗結果表明，該砂類土具有與細粒土相類似的壓實特性。 用于基床底層的填筑，要達到 K≥ 、 K30≥ 110～ 150 MPa / m ，施工控制含水量范圍為 6. 9 ％一 ％。 □ 礫石類土 礫石類土填料多數(shù)為角礫土，其中含有較多的大于 60 mm的顆粒，而小于，難以用擊實試驗的方法測定最大干密度和最佳含水量。＜ 25%、K30≥ 110 MPa／ m，需振動碾壓 5～ 7 遍。 ，由于難以進行擊實試驗，可通過測定其毛體積密度，用顆粒間孔隙 n39。 （二）細砂土改良試驗 改良試驗方案分以下 6 種： （ 1） 83％細砂摻 15％粉煤灰， 2％水泥； （ 2） 80％細砂摻 15％粉煤灰， 5％白灰； （ 3）砂摻圓礫（各種比例）； 〔 4） 80％細砂摻 20％粉粘土； （ 5）細砂摻礫砂（各種比例）； （ 6）細砂摻水泥（ 3％、 4％、 8％）。經(jīng)破碎、篩選并按比例混合組成的級配碎石混合料的粒徑、級配及品質指標符合規(guī)定的要求。計算出的合成級配按以下原則作必要的配合比調(diào)整： ( 1 ）接近標準曲線范圍中限（尤其應使 0. 075 mm、 0 .1 mm和 16 mm 篩孔的通過量接近中限） ； ( 2 ）曲線比較圓滑。 通過擊實試驗確定的級配碎石的最佳含水量 ~般為 5 ％ ~ 7 % （料源為卵石和砂礫石的級配碎石為 6 ％ ~ 8 % ）。檢測設備采用 K30荷載儀、核子密度濕度儀和容積儀（灌水法）。通過對試驗區(qū)段采集的數(shù)據(jù)進行匯總整理分析，得出以下結論： □ 級配碎石攤鋪 ( 1 ）采用攤鋪機進行基床表層上層攤鋪時分左右兩幅施工，攤鋪 厚度為 31 ~ 32cm ，碾壓后約為 25cm ，攤鋪速度為 1 .0 ~ / min 。 ( 2 ）基床表層下層：先靜壓 1 ~2 遍，再弱振 1 ~ 2 遍、強振 2 ~ 3 遍、弱振 1 遍，最后再靜壓 2 遍對表面平整收光。 （ 2）基床表層上層施工，含水量在 6％～ 7％（料源為卵石和砂礫石時為 7％～8％）范圍內(nèi)，級配碎石碾壓后不能很快達到較高強度。 （ 2）試驗研究證明，用顆粒間孔隙率 n’＜ 15％作為檢測級配碎石壓實效果的指標是合理的、可行的。（擊實儀器的改進、大于 40mm粒徑的擊實方法） 第三節(jié) 路基填筑施工工藝流程及技術要點 全線各施工單位根據(jù)西部路基試驗段的試驗成果及填筑經(jīng)驗，在本標段路堤填筑和過渡段級配碎石施工前均進行了現(xiàn)場路堤填筑試驗，以得到相關的技術 參數(shù)和施工工藝，確定本標段的路基填筑施工方法，其技術要點歸納為以下四個方面。填筑時路基兩側各加寬 50cm以上，以保證邊坡 壓實質量。 4．攤鋪整平 使用推土機初平，壓路機快速靜壓一遍，以暴露潛在的凹凸面，再用平地機終平，并向兩側做出 4％的排水坡。 5 ．灑水或晾曬 對細粒土和含細粒土較多的粗粒土填料，在碾壓前將含水量控制在工藝試驗確定的施工允許含水量范圍內(nèi)。沉降標周圍碾 壓不到的邊角部位，采用沖擊夯夯實。 8 ．埋設沉降觀測儀器路基在填筑前應按設計要求埋設路基沉降觀測儀器，并定期觀察、記錄。按照四區(qū)段、八流程的施工工藝組織施工，其工藝流程見圖 47 。 （ 3）集料顆粒成分穩(wěn)定是級配碎石質量穩(wěn)定的基礎。 2. 級配碎石的填筑 （ 1）拌和與運輸 ①拌和前，根據(jù)配合比確定每個料斗傳送帶的傳送速度及加水并調(diào)整拌合機生產(chǎn)率，使拌和能力與攤鋪能力匹配，拌和好的混合料用自卸車立即運至鋪筑現(xiàn)場進行攤鋪碾壓，嚴格執(zhí)行“隨拌隨用，不得存放”的原則； ②為防止在夏季或有風施工時填料的水分散失及避免因運距較長而引起水分散失，實際加水量高于最佳含水量 1％～ 2％。 ( 5 ）級配碎石的養(yǎng)生 對碾壓成型的級配碎石層，由于石粉的粘結作用有 一定時間的板結過程，通常約一個星期左右，在此階段需保持濕潤的水分和不受外力的破壞才能達到強度，因而采用灑水車進行噴霧灑水養(yǎng)護。 2．根據(jù)每層細砂摻卵石 混合料（即改良土）虛鋪 30～ 40 cm厚度的需要量，直接將改良土送到路基上，考慮機械碾壓施工，兩側加寬量 40～ 60 cm，并按此標準分層填筑。 5．用壓路機快速碾壓 1～ 2 遍，暴露潛在的不平整，然后用平地機整平。 8 ．在整形過程中隨時檢查填料的含水量。 ( 2 ）根據(jù)以上計算，把粉粘土間隔均勻地堆置在已經(jīng)過檢驗的底層上，用推土機把每堆粉薪土攤鋪均勻后，再用平地機初平一次，用重型壓路機快速碾壓一遍，檢查此時粉粘土填筑層的厚度及干密度。 ( 2 ）初拌后混合料的含水量如小于試驗室確定的最優(yōu)含水率時，應用噴管式灑水車將水均勻地噴灑在干拌后的混合料上。灑水拌和過 程中，應及時檢查混合料的含水率。 ( 2 ）用壓路機快速碾壓 1 ~ 2 遍，以暴露潛在的不平整。每次整形都要按照規(guī)定的坡度和路拱進行，并特別要注意接縫處的整平，以保證接縫平順。日本國鐵的強化基床表層和我國采用的基床表層型式比較發(fā)現(xiàn) :我國的基床表層是標準比較高的土質基床表層