路堤填筑及路堑开挖课件.ppt
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- 路堤 开挖 课件
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1、中铁四局集团有限公司中铁四局集团有限公司铁路路基施工技术铁路路基施工技术彭宏伟彭宏伟第三章第三章 路堤填筑及路堑开挖路堤填筑及路堑开挖 五五 相关配套工程施工相关配套工程施工 六六 季节性施工季节性施工路基填土压密下沉路基填土压密下沉 行车引起的基床累计下沉行车引起的基床累计下沉 地基下沉引起的工后沉降地基下沉引起的工后沉降 地基类型地基类型处理措施处理措施填土高度填土高度施工周期施工周期 处理类型处理类型置换率置换率桩强度桩强度桩深度桩深度 无砟轨道(无砟轨道(300Km/h300Km/h): :一般地段工后沉降一般地段工后沉降15mm15mm,过渡段,过渡段5mm 5mm 有砟轨道(有砟轨
2、道(250Km/h250Km/h): :一般地段工后沉降一般地段工后沉降10cm10cm,过渡段,过渡段5cm5cm,年沉降,年沉降3cm3cm填料材质填料材质压实质量压实质量有砟改无砟有砟改无砟填料材质填料材质压实质量压实质量处理措施处理措施路堑电力电缆槽路堤线路中心线线路中心线接触网支柱双线路基路堤标准横断面示意图双线路基路堤标准横断面示意图 双线路基路堤和路堑标准横断面示意图双线路基路堤和路堑标准横断面示意图 粒径0.5mm1.1.土工试验土工试验 路基工程施工前,应对取土场路堤填料进行土工试验,确定填料名称、分类、工程性质等,与设计规定值、规范允许值加以比较,选定填料最大干密度、最佳含
3、水量等各项指标。颗粒分析试验压实试验筛分析法、密度计法最大干密度、最佳含水量击实曲线界限含水率试验液限塑性液限指标塑性指标无侧限抗压强度试验水泥(石粉)剂量测定粒组粒径及质量分布改良土土的最优含水量和最大干密度不是常量,随着击实功增加,土最大干密度增加,最优含水量逐渐减少土的最优含水量和最大干密度不是常量,随着击实功增加,土最大干密度增加,最优含水量逐渐减少 2.2.填筑工艺性试验填筑工艺性试验 填筑工艺性试验,是将设计标准和室内试验数据转化为施工控制参数的必要环节,在大规模施工之前,或材料来源发生变化后,均应按规定进行现场工艺性试验,以确保填筑工艺,保证填筑质量。 代表性施工段100m编制方
4、案对比试验合理的虚铺厚度合理的压实厚度最经济的压实遍数最佳含水量最佳的机械组合合理的机械走行速度合理的分段长度合理的施工控制方法六种路堤填筑工艺性试验:六种路堤填筑工艺性试验:基床底层工艺试验基床底层工艺试验 基床表层工艺试验基床表层工艺试验 基床表层沥青混凝基床表层沥青混凝土工艺试验土工艺试验 过渡段工艺试验过渡段工艺试验 改良土工艺试验改良土工艺试验 2.2.填筑工艺性试验填筑工艺性试验d(mm)巨粒巨粒6060粗 中 细粗砾粗砾粗粒粗粒0.075细粒细粒粉粒粉粒粘粒粘粒胶粒胶粒0.0020.0050.0752 细 中粗0.250.5细砾细砾 风化、搬运、沉积风化、搬运、沉积地质成岩作用地
5、质成岩作用520碎石碎石200块石块石岩石岩石碎石类土碎石类土砂土砂土粉土粉土粘性土粘性土有机土有机土漂石漂石块石块石浑圆或圆棱状为主浑圆或圆棱状为主尖棱角形为主尖棱角形为主粒径大于粒径大于200mm200mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量50%50%卵石卵石碎石碎石浑圆或圆棱状为主浑圆或圆棱状为主尖棱角形为主尖棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆砾圆砾角砾角砾粒径大于粒径大于60mm60mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量50%50%粒径大于粒径大于2mm2mm的颗的颗粒超过全质量粒超过全质量50%50%名称名称 颗粒形状颗粒形状 粒组含量粒组含量碎石类土碎石类
6、土碎石类土级配好为A组填料级配不好为B类土细粒含量30%为C类土岩石岩石碎石类土碎石类土砂类土砂类土粉土粉土粘性土粘性土有机土有机土粒径大于粒径大于0.5mm0.5mm的颗粒超过的颗粒超过全质量全质量50%50%土的名称土的名称 粒组含量粒组含量砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒的颗粒超过全质量超过全质量85%85%粒径大于粒径大于0.25mm0.25mm的颗粒超的颗粒超过全质量过全质量50%50%粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超的颗粒超过全质量过全质量50%50%粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒占全的颗粒占全质量质
7、量25%50%25%50%细粒土不得细粒土不得直接用于路直接用于路堤填料,堤填料,C C组需改良。组需改良。砂类土级配好为A组填料级配不好为B组填料细砂中细粒含量5%15%(或级配不良)为C类土;粉砂为C类土。砂类土砂类土基床以下基床以下基床底层基床底层基床表层基床表层无砟轨道无砟轨道路堤填料规定路堤填料规定硬、软岩碎石,硬、软岩碎石,级配好,粒径级配好,粒径15cm15cm。过渡段过渡段块石级配好,块石级配好,粒径粒径10cm10cm。过渡段内与级配过渡段内与级配碎石连接段采用碎石连接段采用A A、B B组填料。粒组填料。粒径径10cm10cm。路堤填料抽样检验路堤填料抽样检验粗粒土粗粒土改
8、良土改良土级配碎石级配碎石沥青混凝土沥青混凝土10000m3颗粒级配、颗粒密度2000m3颗粒级配、颗粒密度针状、片状颗粒含量黏土团及有机物含量砂3000m3含泥量及筛分砂类土5000m3碎石类土10000m3颗粒级配、颗粒密度液塑限、击实试验外掺料200t配合比5000m3筛分试验相关试验矿料200m3沥青100t客专沥青混凝土技术条件(产品检验(产品检验 进场检验进场检验 使用前检验)使用前检验)2.2.基床以下路堤填筑基床以下路堤填筑 填筑施工工艺流程图 施工顺序施工顺序第五步:精平终压第四步:复压第三步:初压第二步:摊铺第一步:布填料纵向施工顺序示意图 下层面处理 卸料摊铺静压 振压
9、终压 精平 基底处理基底处理 施工准备: 1.测量放线 2.组织准备 3.技术准备 4.物资准备 5.土木试验 6.技术交底技术交底技术交底压路机司机 碾压里程范围 压实遍数 机械走行速度 压实顺序 纵横向重叠长度 安全注意事项 技术员 直线地段直线地段压路机填筑区段压路机走行线路基填筑边线路基填筑边线碾压顺序碾压顺序 先先两侧两侧后后中间中间,先先慢慢后后快快,先先静压静压后后振动振动。 曲线地段曲线地段曲线曲线内侧内侧向向外侧外侧 先先慢慢后后快快,先先静压静压后后振动振动。 曲线内侧曲线内侧曲线外侧曲线外侧碾压要求碾压要求 纵向搭接纵向搭接不小于2m不小于2m上下层错开上下层错开 不小于
10、3m 不小于3m上层上层下层下层压路机轮迹线压路机中心线横向搭接宽0.4m纵断面纵断面 平面平面 速度速度4Km/h4Km/h 每层填筑时,应向路基两侧做每层填筑时,应向路基两侧做4%4%的人字横向排水坡。的人字横向排水坡。 平地机整平修正时易将粗集料刮到表面,造成离析和粗细集料成平地机整平修正时易将粗集料刮到表面,造成离析和粗细集料成“窝窝”或或“带带”,平地机来回刮平的次数越多,离析现象愈严重,平,平地机来回刮平的次数越多,离析现象愈严重,平整时应设整时应设2323人小组负责消除平地机整形后的人小组负责消除平地机整形后的“窝窝”或或“带带”。 当路堤高度小于基床厚度(当路堤高度小于基床厚度
11、(3.0m3.0m)时,应按设计进行整平碾压、)时,应按设计进行整平碾压、夯实、翻挖回填、换填或其他加固措施。夯实、翻挖回填、换填或其他加固措施。 其他要求其他要求 控制填土速率,路堤中心地面沉降速率不大于控制填土速率,路堤中心地面沉降速率不大于10mm/10mm/每昼夜,坡每昼夜,坡脚水平位移速率不大于脚水平位移速率不大于5mm/5mm/每昼夜。每昼夜。 公路软土地基路堤设计及施工规范公路软土地基路堤设计及施工规范(GTJ017GTJ017),实践证明:对于沉降量比较大),实践证明:对于沉降量比较大的软土地基,应采用这个标准。的软土地基,应采用这个标准。 检验签证检验签证 有砟轨道采用有砟轨
12、道采用K K3030和和K(K(或或n)n)作为控制指标;无砟轨道采用作为控制指标;无砟轨道采用K K3030、K(K(或或n)n)和和E Ev2v2作为控制指标。作为控制指标。 路基压实质量控制的目的是对路基的承载能力和沉降变形进行控制,路基压实质量控制的目的是对路基的承载能力和沉降变形进行控制,保持线路稳定与平顺,保证列车能安全、舒适、高速运行,而控制和检保持线路稳定与平顺,保证列车能安全、舒适、高速运行,而控制和检测压实质量的标准、方法和设备,则是保证压实质量的途径和措施。测压实质量的标准、方法和设备,则是保证压实质量的途径和措施。 物理指标有物理指标有压实系数压实系数K K、孔隙率孔隙
13、率n n二种,力学指标有二种,力学指标有地基地基系数系数K K3030、动态变形模量动态变形模量 E Evdvd、二次变形模量二次变形模量E Ev2v2三种。三种。 日本检测手段:日本检测手段:K K3030和压实度和压实度K K;德国及法国检测手段:;德国及法国检测手段:E Ev2v2、E Evdvd。 地基系数地基系数K K3030:土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为:土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm300mm的刚性承载板进行的刚性承载板进行静压平板载荷试验静压平板载荷试验,取第一次加载测得的应力,取第一次加载测得的应力位移位移(
14、q-s)(q-s)曲线上曲线上s s为为1 125mm25mm时所对应的荷载时所对应的荷载QsQs,按,按K K3030QsQs1 12525计算得出,单位是计算得出,单位是MPaMPam m。 直观表征路基刚度和承载力。直观表征路基刚度和承载力。 K K3030平板载荷试验适用于粒径不平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径大于载荷板直径1 14(7.5cm4(7.5cm) )的各类的各类土和土石混合填料。(土和土石混合填料。(与验标关系与验标关系) 地基系数地基系数K K3030 K K3030平板载荷试验的测试有效深度平板载荷试验的测试有效深度范围为范围为404050cm50cm。(。(与
15、验标关系与验标关系) 颗粒不均匀的碎石土,难以颗粒不均匀的碎石土,难以得出准确可靠的得出准确可靠的K K3030检测测试结果检测测试结果。 碾压完毕后,路基含水量高,碾压完毕后,路基含水量高,K K3030测试结果小;含水量低,测试结果小;含水量低,K K3030测测试结果大。离散性大、重复性差。试结果大。离散性大、重复性差。压后压后2424小时后检测。小时后检测。 二次变形模量二次变形模量E Ev2v2: :通过圆形承载板和加载装置对土路基进行通过圆形承载板和加载装置对土路基进行静态平板静态平板载荷试验载荷试验,一次加载和卸载后,再进行二次加载,用测得的二次加载应力,一次加载和卸载后,再进行
16、二次加载,用测得的二次加载应力一位移一位移(a-s)(a-s)曲线来计算曲线来计算E Ev2v2值的试验方法。一次加载消除土体部分塑性变值的试验方法。一次加载消除土体部分塑性变形,得到的二次加载曲线更能反映土体弹性变形能力。单位是形,得到的二次加载曲线更能反映土体弹性变形能力。单位是MPaMPa。二次变形模量二次变形模量E Ev2v2 适用于粒径不大于载荷板直径适用于粒径不大于载荷板直径1 14 4(7.5cm)(7.5cm)的各类土和土石混合填料。的各类土和土石混合填料。 K K3030第一次加载曲线第一次加载曲线包含塑性变形包含塑性变形E Ev2v2第二次加载曲线第二次加载曲线弹性变形弹性
17、变形测试有效深度范围为测试有效深度范围为404050cm50cm。 路基在运营条件下承受路基在运营条件下承受反复循环荷反复循环荷载载动载作用,动载作用,E Ev2v2更接近实际荷载形式,更接近实际荷载形式,理论上理论上E Ev2v2比比K K3030更适合做为路基刚度检测更适合做为路基刚度检测指标。指标。 K K3030实践经验丰富,现阶段仍以实践经验丰富,现阶段仍以K K3030试试验为主。验为主。动态变形模量动态变形模量E Evdvd 高速铁路,动荷载产生的冲击力对路基的影响明显,路基的稳定性高速铁路,动荷载产生的冲击力对路基的影响明显,路基的稳定性和变形问题主要是由动荷载引起的,采用模拟
18、列车运行时产生的动应力和变形问题主要是由动荷载引起的,采用模拟列车运行时产生的动应力及动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实及动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。际情况。 采用一定质量的落锤,从一定高度自采用一定质量的落锤,从一定高度自由落下,通过阻尼装置、承载板对路基产由落下,通过阻尼装置、承载板对路基产生瞬间的冲击,使路基产生沉陷。模拟高生瞬间的冲击,使路基产生沉陷。模拟高速列车对路基产生的瞬时动应力进行动载速列车对路基产生的瞬时动应力进行动载测试,能够反映土体的实际受力情况。其测试,能够反映土体的实际受力情况。其荷载板下的最大动应力荷
19、载板下的最大动应力0.1Mpa0.1Mpa,与高,与高速铁路设计的土的动应力相符。以此计算速铁路设计的土的动应力相符。以此计算路基的动态变形模量路基的动态变形模量E Evdvd指标。指标。 适用于粒径不大于载荷板直径适用于粒径不大于载荷板直径1 14 4(7.5cm)(7.5cm)的各类土和土石混合填料。的各类土和土石混合填料。 测试有效深度范围为测试有效深度范围为404050cm50cm。 填料填料轨道类型轨道类型粗粒土粗粒土碎石类碎石类A、B组填料及细粒改良土有砟轨道90110130K0.9孔隙率n(%)3131无砟轨道90110130Ev2( MPa)454545K孔隙率n(%)3131
20、基床以下路堤填筑压实标准基床以下路堤填筑压实标准压实指标压实指标压实指标压实指标填料填料K30(MPa/m)K30(MPa/m) 改良改良细粒土细粒土0.923.3.基床底层路堤填筑基床底层路堤填筑 当采用碎石类和砾石类当采用碎石类和砾石类填筑时,分层的最大压实厚填筑时,分层的最大压实厚度不应大于度不应大于35cm35cm,当采用砂,当采用砂类土和改良细粒土填筑时,类土和改良细粒土填筑时,分层的最大压实厚度不应大分层的最大压实厚度不应大于于30cm30cm,分层填筑的最小压,分层填筑的最小压实厚度不宜小于实厚度不宜小于10cm10cm。填筑压实工艺流程按照基床以下路堤压实要求组织进行。填筑压实
21、工艺流程按照基床以下路堤压实要求组织进行。 3.3.基床底层路堤填筑基床底层路堤填筑 基床底层路堤填筑压实标准基床底层路堤填筑压实标准轨道轨道类型类型改良改良 细粒土细粒土碎石类碎石类A、B组填料及细粒改良土有砟轨道110130150K孔隙率n(%)2828Evd( MPa)404040无砟轨道110130150Ev2( MPa)606060Evd( MPa)353535K孔隙率n(%)282mh2m无咋轨道无咋轨道路涵过渡段图路涵过渡段图(有砟(有砟h1.5mh1.5m) h h2m2m无咋轨道无咋轨道路涵过渡段图路涵过渡段图(有砟(有砟h h1.5m1.5m) (倒梯形)(倒梯形) 涵路过
22、渡段(涵顶距路肩1.5m)接处设置方式涵路过渡段(涵顶距路肩1.5m)接处设置方式2.02.0级配碎石充填C15混凝土基床表层基床底层基床以下路堤基床底层基床表层级配碎石基床以下路堤充填C15混凝土(正梯形)(正梯形) 与路基同步摊铺后背墙绘填筑线检测压实质量基坑回填基底处理碾压或夯实合格不合格与路基同步摊铺碾压或夯实填筑至涵洞顶面不合格合格涵顶距路基面高度h2m涵顶距路基面高度0.4mh2m下道工序检测压实质量涵顶以上填料同路堤和路堤同步填筑到基床表层涵顶以上填料同过渡段同填料填筑到基床表层填筑至涵洞顶面路路涵涵过过渡渡段段工工艺艺流流程程图图工艺流程工艺流程技术要求技术要求 涵顶两侧大型压
23、路机能碾压到的部位,其填筑施工与基床表层填涵顶两侧大型压路机能碾压到的部位,其填筑施工与基床表层填筑要求相同,填土厚度大于筑要求相同,填土厚度大于1m1m后,才可采用大型振动压路机碾压,方后,才可采用大型振动压路机碾压,方可通行大型施工机械。可通行大型施工机械。 大型机械碾压不到位的部位,用小型振动压实设备分层进行碾压,大型机械碾压不到位的部位,用小型振动压实设备分层进行碾压,填料的虚铺厚度不大于填料的虚铺厚度不大于20cm20cm,碾压遍数由试验参数确定。,碾压遍数由试验参数确定。 大型压路机靠近结构物的部位,应平行于结构物进行横向碾压。大型压路机靠近结构物的部位,应平行于结构物进行横向碾压
24、。 过渡段路堤基床表层压实质量与路堤基床表层的要求相同,基床过渡段路堤基床表层压实质量与路堤基床表层的要求相同,基床表层以下级配碎石压实质量与路桥过渡段基床以下级配碎石压实标准表层以下级配碎石压实质量与路桥过渡段基床以下级配碎石压实标准相同。相同。 横向结构物顶至轨底高度小于横向结构物顶至轨底高度小于1.5m1.5m(无咋轨道为(无咋轨道为2.0m2.0m)时,横向结)时,横向结构物顶面以上路堤以及两侧构物顶面以上路堤以及两侧20m20m范围内基床表层填筑掺入范围内基床表层填筑掺入5%5%水泥的级配碎水泥的级配碎石。结构物强度必须达到石。结构物强度必须达到设计强度的设计强度的100%100%后
25、方可过渡段填筑施工。后方可过渡段填筑施工。 涵洞基坑采用混凝土分层回填至原地面,涵两侧过渡段填筑必须分涵洞基坑采用混凝土分层回填至原地面,涵两侧过渡段填筑必须分层层对称进行对称进行,并应与相邻路堤,并应与相邻路堤同步施工同步施工。 技术要求技术要求 加入水泥的级配碎石混合料应在加入水泥的级配碎石混合料应在2h2h小时内使用完。小时内使用完。 2.32.3路基与路堑过渡段路基与路堑过渡段2.02.0h=0.6m级配碎石硬质岩石基床底层路堤本体基床表层基床表层基床底层土质路堤本体路堤与硬质岩石路堑连接方式图路堤与土质路堑连接方式图路堤与路堑连接处为坚硬岩石时,在路堑路堤与路堑连接处为坚硬岩石时,在
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