29- 高速铁路的设计规范条文说明11-12(路基) - 图文(3)

2020-07-01 09:47

理指标,建议Ev2检测增加Ev2/Ev1的控制要求。基床底层A、B组填料采用物理力学双指标控制,基床以下路堤以控制物理指标为主,化学改良土填筑压实的施工控制应以掺料剂量、压实系数和7天无侧限抗压强度作为控制指标。

5)2008年11月19日,铁道部经规院在北京组织召开《高速铁路设计规范(征求意见稿)》审查会。审查意见认为,压实标准应取消“变形模量Ev2、孔隙率n”,增加“压实系数K”,并建议研究制订与压实系数有关的配套试验方法与规程。

6)2009年2月25日,铁道部建设司在北京召开由铁科院主持的“铁路路基压实质量控制参数优化与控制体系的研究”科研成果评审会。

该研究属于为《高速铁路设计规范》编制工作服务的专项配套课题。专家组认同了课题组提出的如下主要研究结论: (1) 路基的压实质量应采用物理和力学双指标控制; (2) 物理指标应统一采用压实系数;

(3) 力学指标的K30与Ev2所反映的路基力学性能基本相同且具有较好

的相关性,可以相互替代;

(4) Evd可以作为力学指标K30或Ev2 试验的补充手段;

(5) 高速铁路有砟轨道和无砟轨道可采用同样的压实指标和标准。 并建议:关于力学指标的选择,有砟轨道路基采用K30控制,无砟轨道路基K30或Ev2 均可。

基于上述有关路基压实标准的系列深入研究和全路路基专家多次审慎讨论,本规范确定了压实标准。

6.3.3、6.4.1 在秦沈客运专线路基填筑施工中,由于路基填筑压实要求比普通铁路高,因此,有些填料虽符合现行铁路路基规范中的填料分类标准,但由于填料的级配或压实后强度方面的原因,难以达到所规定的标准。通过秦沈客运专线施工中对这些土进行的室内试验及填筑试验,并进行了详细深入地分析研究,对粗粒土中的粉、细、中砂及粗砂和C组细粒土中的粉粘土得出了一些具体结果,设计中可参考。

在填筑基床底层时,对粗粒土填料,细砂一般不宜直接填筑,而中砂以上砂、砾应级配良好,其不均匀系数Cu>20的填料可直接填筑。

对不符合上述要求的填料,可采取改良措施,并应与远运土进行经济技术比较。粗粒土宜用物理改良方法,以改善其粒径级配。改良后的粗粒土其级配曲线接近圆顺,不均匀系数Cu>20。细粒土可采用物理改良方法或化学改良方法,当采用化学改良方法时,应根据不同性质填料选择适宜的外掺料,并进行不同配合比的室内物理、力学试验,优化配合比,满足最不利气候条件下的(如干湿、冻融循环后饱和)动应力要求,提出改良后的主要技术参数(如无侧限抗压强度qu等)。

在填筑基床以下的路堤时,对粗粒土填料,粉、细砂一般不宜直接填筑。中砂以上砂、砾应级配良好,其不均匀系数Cu>12。C组细粒土中的粉粘土应使其粘粉比(粘粒重量/粉粒重量)>22,同时应满足无侧限抗压强度qu>170kPa(或粘聚力C>65kPa)。

改良土的强度要求,根据科研项目《京沪高速铁路路基结构形式及填料改良优化研究》的研究成果,在大量的、系统的较为深入的室内静力、动力学试验及室外现场试验的基础上,经过秦沈线、朔黄线等验证,其浸水饱和静强度应满足下式要求:

?bcu???zlK (说明6.3.3-1) ?gRcr当考虑冻融作用时:

?bcu?

??zlK

(说明6.3.3-2) ?dRcr

式中 σbcu—改良土浸水饱和固结不排水强度(kPa),为28d三轴试验强度;

β——动应力波动系数,高速铁路取β=1.2;

σzl——列车荷载产生的动应力(kPa),时速300~350公里有砟轨道高

速铁路路基基床任意深度的列车荷载产生的动应力可按说明表

6.3.3-1查取;

K——安全系数,1.5~2.0;

Rcr——动静比(指在相同条件下,临界动应力与静强度之比)0.45~0.5; 现场检测采用7天饱和无侧限抗压强度qu,即 qu=0.7σbcu.。

说明表6.3.3—1 列车动应力值

路基面以下深度(m) 0 0.3 0.4 0.5 0.7 1.0 2.5 动应力衰减系数η 1.0 0.75 0.67 0.61 0.5 0.39 0.22 列车荷载动应力(kPa) 100 75 67 60 50 39 22 ?g——干湿循环强度衰减系数,可按说明表6.3.3-2取值。

说明表6.3.3—2 改良土干湿循环强度衰减系数表

素土土类 土的塑性指数Ip Ip<10 粉黏土 10<Ip<17 失水率(%) 0~45 15 30 45 15 黏土 17<Ip<20 30 45 强度衰减系数?g 1.0 0.95 0.85 0.7 0.95 0.85 0.7 K=0.90 K=0.95 附注 K=0.95 ?d——冻融循环强度衰减系数,?d???dcu; ??cu其中 ??dcu——冻融循环后的强度(kPa); ??cu——冻融循环前的强度(kPa)。

根据《秦沈客运专线改良土冻融循环动力特性试验研究》:由中科院寒区旱区国家冻土试验室试验结果,经五次冻融循环后,其强度趋于平稳。冻融循环后其强度衰减约为冻融前的50%左右,取?d?0.5。

当实际试验所得的?bcu不能满足要求时,应重新调整配合比。 根据以上步骤可以得出?bcu的设计允许值,但在实际应用中,为现场检测方便,常采用7天饱和无侧限抗压强度qu作为强度检测标准。

根据《京沪高速铁路路基结构形式及填料改良优化研究》路基改良土现场试验,分别对水泥土、石灰土、水泥粉煤灰土、固化剂土28天的三轴与7天饱和无侧限抗压强度对比试验(每种改良土取不同分层处七组试样),其比值基本在0.6左右,取qu'=0.6?bcu

6.4 路 堤

6.4.2为使列车高速、安全、舒适运行,并尽可能减少维修,严格控制路基的变形、沉降是很重要的因素。路堤建成后发生的变形主要有:路堤(主要是基床)在列车荷载作用下发生的变形;路堤本体在自重作用下的压密变形;支承路基的地基压密沉降。在路堤填料的材质与施工质量有保证的前提下,前两部分的数值是有限的,路堤填土的压密沉降主要通过压实密度来控制。本规范提出的路堤压实要求与国外主要高速国家对路堤的压实要求基本相同。根据国外高速铁路的经验和实测资料,路堤填土压实沉降量,当路堤以粗粒土、碎石类土填筑时,约为路堤高度的0.1~0.3%;当以细粒土填筑时,约为路堤高度的0.3~0.5%。该部分沉降一般在路堤竣工之后一年左右完成。因此,控制路堤沉降主要是控制地基的工后沉降。对软土地基来说,由于软土具有高压缩、低渗透等特性,路堤建成后,不仅沉降量大而且需延续较长时间才能完成。

日本的经验表明,当路基的沉降控制在较小范围内,列车的正常运行才能保证。因此,在保证列车安全、舒适运行的前提下,路基允许工后沉降量的确定主要是经济问题,即为满足工后沉降量所进行地基的处理费用与运行期间线路养护维修费用大致平衡。

法国高速铁路规定:滤水层验收后最初沉降应小于2cm,最后一次捣固之后和运行第一列高速列车前,或最晚在滤水层验收后18个月内沉降完全稳定;短距离内的沉降值要比长距离范围内的沉降值更难确定,规定30m

范围内每年的最大沉降差为4mm,200m范围内每年的最大沉降差为10mm。日本新干线规定:有砟轨道路基工后沉降量一般地段不应大于10cm,沉降速率应小于3cm/年,桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm。德国有砟轨道要求路基每年沉降不超过1~2cm,桥墩周围不应有不均匀沉降,路基不均匀沉降造成的轨道变形按轨道竖向过渡曲线半径Ra≥0.4V2控制,如V=350km/h,在10m内不超过2mm。

我国有砟轨道高速铁路工后沉降标准根据设计速度分250km/h和300、350km/h两个序列,并规定了工后沉降速率的控制,因为沉降速率过快,即在短时间内沉降过大,会造成维修困难而危及行车安全,同时,维修量加大会影响线路的通过能力,故应予以控制。

无砟轨道对沉降变形,特别是不均匀沉降的要求很严格。对于调高量为26mm的扣件,扣除施工误差+6mm/-4mm,仅有20mm可以调整,再考虑列车运行时需要预留5mm的余量,实际留给运营期间路基沉降的允许调整量仅为15mm,路基的沉降量不大于15mm时才能保证设计的轨道高程。如果沉降量大于15mm,将不能调整到原来的轨面高程。

根据德国的计算和经验,路基的允许工后沉降量为扣件留给路基沉降调整量的3倍时,在扣件调整后,通过圆顺线路(竖曲线半径

Rsh?0.4Vsj2),

也能够满足运营要求。德国836.0401行业标准中“路基工程设计、施工与维护标准”(译名)规定,长度大于20m沉降比较均匀的路基,允许的最大工后沉降量为扣件允许调高量减去5mm后的2倍。如允许的扣件调高量为20mm,减去5mm后为15mm,这时允许的工后沉降为30mm。特殊情况下,如能够通过竖曲线调整来消除沉降的影响,60mm的最大沉降也是允许的。但在未经德国铁路公司总部特别许可的情况下,只局限于路堤高度超过10m并且与桥的距离不小于5000m的情况下使用。总之,路基的工后沉降量必须控制在扣件调整量和线路竖曲线圆顺要求的范围内。

对于路桥、路涵等过渡段沉降造成的折角,日本新干线板式轨道线路规定不大于1/1000,德国高速铁路无砟轨道技术标准中规定不大于1/500。我国首次在路基上铺设无砟轨道,因此对铺轨工程完成后由于过渡段沉降


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