【正文】 為了調(diào)整接近橋臺時路堤的剛度，對橋頭路堤規(guī)定了更高的標(biāo)準(zhǔn)。 四、加強(qiáng)路基的防排水措施，加強(qiáng)邊坡和災(zāi)害的防護(hù) 。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。 重要啟示： 在基床表面設(shè)置防水設(shè)施是十分必要的。強(qiáng)化基床表層防水是各國高速鐵路的共同特點(diǎn)，只是采用的方式不一樣。 我國的客運(yùn)專線如果不采用路基面排水措施，運(yùn)營期間可能會 出現(xiàn)路基病鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 6 害，如凍脹，基床表層軟化等等。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。最初的客運(yùn)專線鐵路路基的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是在上述研究成果的基礎(chǔ)上，吸收了國外高速鐵路路基施工和建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)；在設(shè)計(jì)過程中借鑒、消化、吸收了國外鐵路設(shè)計(jì)新方法和新標(biāo)準(zhǔn)；結(jié)合秦沈線的實(shí)際情況，并經(jīng)有關(guān)部門多次組織國內(nèi)專家的論證而最終確 定的。通過秦沈客運(yùn)專線的工程實(shí)踐，鐵路技術(shù)人員對路基工程有了新的認(rèn)識，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)。 第四節(jié) .客運(yùn)專線《暫規(guī)》的主要變化 一、填料 路基基床表層采用級配碎石，增加了其強(qiáng)度和剛度；增設(shè)了瀝青混凝土強(qiáng)化層，以加強(qiáng)防水和防凍。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 。 規(guī)定高速鐵路路基應(yīng)優(yōu)先選用 A、 B 組填料和 C 組塊石、碎石、礫石類填料，當(dāng)選用 C 組細(xì)粒土填料時，應(yīng)根據(jù)土源性質(zhì)進(jìn)行改良； 二、過渡段 路橋、路涵過渡段采用縱向正梯形斷面形式，取消加筋土過渡段的結(jié)構(gòu)形式，補(bǔ)充了所有路涵均需設(shè)置過渡段的規(guī)定，并按節(jié)單獨(dú)編制； 三、工后沉降 利用工后沉降對路基變形提出嚴(yán)格控制。 第一節(jié) 動力測試試驗(yàn)結(jié)果 在“八五”、“九五”期間，我國鐵路的科研、設(shè)計(jì)、施工等部門在參考國外高速鐵路設(shè)計(jì)、施工資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國過去已取得的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，對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。但是，對于所提出的標(biāo)準(zhǔn)是否切合實(shí)際、建成后路基能否保證其上部軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與平順，保證行車安全與乘車舒適度，基床表層是否具備長期的動力穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，以及厚度和結(jié)構(gòu)是否合理等一系列問題迫切需要通過實(shí)踐檢驗(yàn)。 通過多次行車動載試驗(yàn)測試，針對不同厚度的基床表層，研究不同機(jī)車車輛和行車速度條件下作用在路基面上的動應(yīng)力和路基產(chǎn)生的動力響應(yīng)，檢驗(yàn)路基的狀態(tài)，為路基的設(shè)計(jì)、評價及 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)。表 1 是兩次行車試驗(yàn)實(shí)測的路基面動應(yīng)力匯總。實(shí)測結(jié)果也說明，動應(yīng)力實(shí)測值的離散性是很大的，部分傳感器測得的路基面動應(yīng)力只有幾個 kPa。所以實(shí)測值偏小是必然的。圖4 表明動應(yīng)力與軸重關(guān)系最為密切，正比關(guān)系。國缺少實(shí)測數(shù)據(jù)。本次實(shí)測表明，路基面的動變形均在 lmm以內(nèi)，遠(yuǎn)小于 。 □ 軸重和車速的影響。增加而稍有增加。 路堤試驗(yàn)段實(shí)測基床動 應(yīng)力與軸重和行車速度之間存在以下關(guān)系： σ =(1+ 105v)。 （ 11） 測試結(jié)果說明，軸重對動應(yīng)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。 根據(jù)本次和以往的實(shí)測資料和計(jì)算分析，得到如圖 6所示的動應(yīng)力隨深度的衰減變化規(guī)律。 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 12 第二節(jié) 基床設(shè)計(jì)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(xué)性能，充分壓實(shí)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。國內(nèi)外實(shí)踐表明，只要保證組成材料的質(zhì)量，使混合材料具有良好的級配，并控制好細(xì)顆粒土的含水量和塑性指數(shù)，在施工中將混合料攪拌均勻，在最佳含水量下壓實(shí)，達(dá)到 要求的密實(shí)度，就能形成較高的力學(xué)強(qiáng)度和水穩(wěn)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。 根據(jù) Boussinesq 理論，長方形均布荷載作用在雙層彈性地基上，均布荷載中心點(diǎn)的沉降可用下式計(jì)算： 式中， p0為荷載強(qiáng)度； m=a/b； n1=h/b； q=E1/E2。 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。 圖 2－ 2 中的三條線是根據(jù)動三軸試驗(yàn)結(jié)果，考慮側(cè)壓力與法鐵建議的維修系數(shù)（ K3＝ ）折減后 得到的允許強(qiáng)度線，圖中曲線為動應(yīng)力衰減線。 綜合上述兩方面的要求，本次線基床表層厚度采用 。將路基上部受動應(yīng)力影響較大的部位定為路基基床?；埠穸纫话惆戳熊嚭奢d產(chǎn)生的 動應(yīng)力與路基自重應(yīng)力之比小于、等于 1/5 的原則確定。考慮到線路基的填料與填筑壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)均較高，故將基床厚度定為動靜應(yīng)力比為 1/5。 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(guān)系 圖 22 基床表層厚度的確定 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 14 笫三章 客運(yùn)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。 由此可見，只要滿足基床及路基本體填筑材質(zhì)、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，列車行駛中彈性變形、運(yùn)營階段的塑性變形及路基填土壓縮量都是有限的，而且也可得到控制。 松軟、軟土地基由于地基土層強(qiáng)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(yīng)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(yùn)行。無碴軌道對沉降變形特別敏感，特別是不均勻沉降。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(jié)構(gòu)變形要留有 5mm的余量，實(shí)際留給運(yùn)營部門的可用于路基沉降調(diào)整的僅為 15mm。對于 20m范圍內(nèi)的情況，德國的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范的規(guī)定可以到 20mm。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。由于無碴軌道對不均勻沉降的嚴(yán)格要求，如預(yù)留沉降，路基與橋梁及隧道是很難協(xié)調(diào)的，只有在共同追求不產(chǎn)生 工后沉降的基鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 15 礎(chǔ)上才能較好地實(shí)現(xiàn)各種過渡，也就是零沉降的概念。這一點(diǎn)對于軟土地基處理的思想和方法都有較大的影響。為保證精度和有效的控制，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的觀測與分析評估。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(jìn)行。 表 31 各種規(guī)范中工后沉降控制限值 序號 規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn) 一般路基 工后沉降 過渡段 工后沉降 年沉降速率 0 高速公路 30 15 6 1 秦沈客運(yùn)專線暫規(guī) 15 8 4 2 時速 200 公里客貨共線 15 8 4 3 時速 200250 公里客運(yùn)專線 10 5 3 4 京滬高速鐵路暫規(guī) 5 3 2 5 時速 300350 公里客運(yùn)專線 3 縱向平順度每 20m 小于 20mm 第二節(jié) 觀測儀器比選 一、觀測樁 用木樁和鋼釬釘入土中，用水準(zhǔn)儀抄平，即可測量地表面的沉降量。 二、沉降杯 將盛水密閉容器置于土中，容器上接出進(jìn)水管、排水管和排氣管至填土以外。容器灌水以后，容器內(nèi)部的水位與外部觀測水杯的水位一致，則可通過觀測量杯中的水位得到容器的沉降。此方法比較少用。底板為邊長約 50cm厚度 3cm的鋼筋混凝土板。測桿外套接塑料管保護(hù)，以免測桿受外來擾動變形。其優(yōu)點(diǎn)是造價低廉，操作簡便，易于測試。其次是一個沉降板只能測量路堤中一點(diǎn)的沉降。另外一個缺點(diǎn)是損壞后的補(bǔ)救非常困難。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。由于地基沉降的原因，探頭處于不同位置時，靜水壓力傳感器所受到的靜水壓力是不同的，記錄不同的靜水壓力，據(jù)此可得到不同位置的高程，從而得到沉降值。 2）測試成本低。 3）對填 土施工無干擾。首先精度比較低。第二個缺點(diǎn)是測試操作比較復(fù)雜。第三個缺點(diǎn)是受氣候干擾大，風(fēng)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。不同的是水平測斜儀無需注水系統(tǒng)，其沉降管是特制的 PVC 管。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。每次讀數(shù)的誤差小于 ， 36 米長剖面測試的累計(jì)誤差小于 2mm。整個測試系統(tǒng)可由一個人攜帶，移動非常方便。 3）可得到整個剖面的沉降曲線，測點(diǎn)間距最小為 。 5）不受氣候影響。水平測斜儀的不足主 要是特制的 PVC 管造價比較高，每米 25 元左右，約為普通 PVC 管的四倍。解決了全斷面量測、不影響施工等問題，而且還具備耐嚴(yán)寒、抗干擾特性、便于操作等優(yōu)點(diǎn)，因而很受工程界歡迎。 水平測斜儀以高精度的伺服加速度計(jì)為敏感元件，可廣泛用于觀測路基、土石壩、巖土邊坡、建筑物基坑、堤防、地下建筑、港務(wù)工程等土體內(nèi)部的垂直位移，是土木工程中必備的精密測量儀器。傾角與探頭的長度之積即為探頭兩端的高程差。當(dāng)加速度計(jì)敏感軸與水平方向存在一夾角θ時，加速度計(jì)的輸出電壓信號為： 式中： K0 為加速度計(jì)初始偏值，儀器出廠時給定。 L 為探頭長度（ m），即兩個導(dǎo)輪的間距 則： gKUULi outout 121 2/)( ??? 用導(dǎo)線拖拉探頭前進(jìn)，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(diǎn)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(zhǔn)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(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 19 偏離誤差為 k0。實(shí)際上，這種方法可以消除絕大部分各種原因產(chǎn)生的誤差，使測試達(dá)到 mm 級精度。沉降觀測按Ⅱ等水準(zhǔn)要求，在動態(tài)設(shè)計(jì)中，采用的儀器為自動安平電子水準(zhǔn)儀（瑞士， NA3003）并配備專用的因瓦水準(zhǔn)尺。 (1)當(dāng)被測標(biāo)高以上填筑一層并壓實(shí) 以后，在被測斷面處開挖寬 20cm，深30cm 的溝槽，槽底剛好是被測標(biāo)高。導(dǎo)槽方向?qū)?zhǔn)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(shè) 圖 36 保護(hù)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(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 20 便使探頭容易牽引，見圖 35。 四、測試方法 將特制 PVC 管埋設(shè)在被測位置，導(dǎo)槽方向?qū)?zhǔn)鉛垂方向。 (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。注意每次測試讀數(shù)都要把電纜拉緊，位置要拉準(zhǔn)確，以防讀數(shù)不穩(wěn)。 (3)用水準(zhǔn)儀和現(xiàn)場的水準(zhǔn)基點(diǎn)抄平，得到沉降管起始端的標(biāo)高，從而根據(jù)沉降差可得到各讀數(shù)點(diǎn)的標(biāo)高。 現(xiàn)場操作表明：采用雙向拉測法使水平測斜儀具有不影響施工，不受天氣的影響，操作方便、輕捷、靈活，精度高等優(yōu)點(diǎn)，為及時、準(zhǔn)確的測試路基沉降，提供了保障。測試實(shí)例見圖 37。將填土加荷過程對應(yīng)畫在沉降曲線的上方，便于對照分析。沉降與時間的關(guān)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。見圖 39。 圖3 8 地基面實(shí)測沉降與施工過程的關(guān)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(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 23 第五節(jié) 沉降控制動態(tài)設(shè)計(jì) 目前設(shè)計(jì)過程中沉降計(jì)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(zhì)彈性體假設(shè)基礎(chǔ)之上的，但由于土體的非線性本構(gòu)關(guān)系及成層性與假設(shè)不相符，且地基的變形不只與土性有關(guān)，尚與施工的加載速率、土體所受的應(yīng)力水平及取樣、試驗(yàn)過程諸多影響因素有關(guān)，理論計(jì)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。 例如廣深鐵路個別工點(diǎn)，軟土地基沉降作為課題立項(xiàng)研究。 要使沉降嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，必須開展動態(tài)設(shè)計(jì)。根