高速铁路路基施工技术要点

'路基施工技术要点沪昆客运专线贵州段沪昆客专贵州段项目部2010年10月 前言1、汇报议程一、路基施工技术要点二、观看高铁路基试验段录像三、观看高铁双块式轨枕预制、铺设录像2、由于本人技术和经验有限，在汇报过程中有不妥之处，请各位领导和同事批评指正。 目录一、工程概况二、高铁对路基的要求三、高速铁路路基的不同之处四、高速铁路路堤施工要点五、高速铁路路堑施工要点六、高速铁路地基处理要点七、路基岩溶注浆施工工艺 一、工程概况本合同正线路基累计长度约26.088km，约占线路长度的51.2%，路基工点类型有深路堑及路堑高边坡、高路堤、岩溶地区路基、软土或松软土路基等类型。路基工点分布零碎、长度较短。在路基地基处理中CFG桩和岩溶注浆是主要的路基基底处理形式，路基边坡防护形式有片石混凝土挡土墙，桩板墙，喷混植生，骨架护坡，锚杆框架梁等。在合同段内有两处重点路基基底处理地段。 一、工程概况岩溶路基段（40m）本段路基属云贵高原剥蚀丘陵槽谷地貌，地势平缓开阔，多辟为旱地、水田，交通条件较好。地表覆盖粘性土、软土、松软土，厚度8～10m，下伏基岩为灰岩，灰岩溶蚀现象严重，洞径最大11.4m，充填物主要为流塑～软塑黏土，部分为空洞。路基以浅路堑通过，挖方高度0～3m。主要施工方案：施工开挖后根据设计要求，采用物探与钻探结合方法进行地质补勘，查明溶洞分布具体位置、充填情况、溶沟、溶槽等岩溶发育情况。对于位于基床厚度范围内的溶沟、溶槽，应将突出的坚硬岩石进行清除，将堆积充填物挖除换填；基床厚度以下，视堆积物的岩性、强度等，采用挖除换填或采取注浆加固。对路堑边坡的溶洞、溶沟、溶槽和溶蚀凹坑，挖除充填土、采用浆砌片石、混凝土嵌补或支顶等措施。岩溶地基处理完成后，采用物探、注水试验结合抽芯检验加固效果。 一、工程概况软土路基段（139m）本段路基位于侵蚀构造低中山区，地形起伏相对平缓，地面高程1320～1415m，坡麓及缓坡处覆土相对较厚，多辟为旱地、水田。交通条件较好。路基以路堤填方通过，填方高度5～6m。主要施工方案：地基采用钢筋混凝土预应力管桩加固，管桩打穿软弱土层至其下基岩表面。管桩桩顶设置0.6m碎石垫层夹两层土工格栅。 二、高铁对路基的要求1、保持轨道持续稳定的高平顺性，是高速铁路对基础设施提出的最基本的功能性要求。2、铁路轨道的平顺性是路基、桥梁、隧道、轨道变形的最终表现。3、轨道高平顺性对路基的要求具体表现是：严格控制路基的工后沉降、不均匀沉降及路基顶面的初始不平顺性。 三、高速铁路路基的不同之处1、高速铁路路基基床采用级配碎石强化表层结构。基床表层一般为级配碎石、级配砂砾石，基床底层及以下部分路堤采用A、B组填料或改良土；2、高速铁路路基工程施工工艺标准要求高，一般采用物理和力学指标双控制，且控制指标要求高于普通铁路； 三、高速铁路路基的不同之处3、检测指标、检测方法及仪器与普通铁路有很大不同，基床表层采用动态模量控制；4、使用的配套机械与普通铁路有很大不同，如路基填筑采用重型压实设备，级配碎石及改良土采用厂拌法； 三、高速铁路路基的不同之处5、为减小路基的工后沉降，软弱地基地段高速铁路路基一般采用堆载预压措施；6、高速铁路路基填筑需进行沉降观测，沉降观测期贯穿于施工及堆载预压全过程。 四、高速铁路路堤施工要点1、施工原则1.1、高速铁路路基土石方全面开展之前，针对填料的种类，应进行填料工程特性试验和填筑工艺试验，确定相应的路基压实方案；1.2、高速铁路路基按照“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工，小型压实机具配合重型压路机碾压密实； 四、高速铁路路堤施工要点1.3、其中三阶段指准备阶段、施工阶段和竣工阶段；四区段指填土区、整平区、碾压区和检测区；八流程指施工准备、施工放线、地基处理、填土、整平、碾压、检测、边坡整形。1.4、每个区段长度根据机械的能力、台数确定；为保证机械的安全作业场地，每区段的长度应在200m以上或以构造物为界。 四、高速铁路路堤施工要点2、路基填筑试验路基土石方正式施工以前，根据现场实际在路基范围内选择1~2段宽度为路基宽度与超填宽度之和、不小于100m的试验场地，按不同种类的填料选用不同压实机械分别进行基床底层以下路堤、基床底层填筑压实工艺试验，找出机型、厚度、碾压遍数与设计规定指标间的规律曲线，确定其工艺参数和施工方法。 四、高速铁路路堤施工要点3、路基施工3.1、根据路基填筑试验结果，分别进行路基基床以下路堤施工、基床底层施工、基床表层施工。 四、高速铁路路堤施工要点序号路基部位填料最大压实厚度（cm）控制指标备注1基床以下路堤碎石类土≤40K30≥130，n2基床以下路堤砂砾和改良土≤30K30≥110，n3基床以下路堤改良细颗粒土K30，K≥0.92备注K压实系数K30地基系数n空隙率高速铁路路基施工参数（一） 四、高速铁路路堤施工要点序号路基部位填料最大压实厚度（cm）控制指标备注1基床底层碎石类土≤35K30≥150，Evd≥40，n2基床底层砂砾和改良土≤30K30≥130，Evd≥40，n3基床底层改良细颗粒土K30，Evd，K≥0.95备注K压实系数K30地基系数n空隙率Evd动态变形模量高速铁路路基施工参数（二） 四、高速铁路路堤施工要点序号路基部位填料最大压实厚度（cm）控制指标备注1基床表层级配碎石或级配砂砾石≤30K30≥190，Evd≥55，n备注K压实系数K30地基系数n孔隙率Evd动态变形模量高速铁路路基施工参数（三） 四、高速铁路路堤施工要点3.2、基床表层级配碎石填筑到标高后，进行沉降观测；沉降观测宜在线路两侧地基、路肩和线路中心位置设置观测桩，在地基和基床底层顶面设置剖面沉降管，或在线路中心设置沉降板。3.3、路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。 四、高速铁路路堤施工要点4、堆载预压部分土方施工4.1、堆载预压是为了加速路基在施工期的沉降，进而减少工后沉降，分为等载预压和超载预压。4.2、堆载预压土方填筑要按照设计要求控制填土速率，不能一次连续填完，要分层分期填筑，并根据沉降速率对填土速率进行调整。 四、高速铁路路堤施工要点4.3、堆载预压周期较长，施工中必须合理安排，堆载预压时间一般为6～18个月，分析评估沉降稳定满足设计要求后方可铺设无砟轨道。4.4、路基在施工期间及堆载预压期间都要进行沉降观测，沉降观测设备应在路基施工前埋设。 四、高速铁路路堤施工要点5、过渡段施工5.1、路堤与桥台、路堤与涵洞过渡段过渡段与相邻路堤作为相同施工区段同步填筑，横向结构物两侧过渡段对称均匀分层同步填筑施工。桥台后和横向结构物后2米范围内不能用大型压路机施工的部位及横向结构物的顶部填土厚度小于1米时，采用小型压路机配合冲击夯进行压实。 四、高速铁路路堤施工要点5.2、路堤与路堑过渡段路堑为软岩或土质时，过渡段与路堤同步采用与路基本体相同的填料分层填筑，并沿线路方向铺设双向土工格栅，间隔厚度严格按设计要求。路堑为硬岩时，过渡段与路堤同步分层填筑，过渡段按1:2的坡率填筑级配碎石。路堑超挖，换填路基基床表层，材料与路堤材料相同均采用级配碎石，填筑时路堤路堑基床表层同步分层填筑。 四、高速铁路路堤施工要点6、路基评估6.1、箱梁运架高铁箱梁一般采用梁场预制、运梁车运输、架桥机架设的方法施工，运架梁过程中对路基施加的荷载较大。为保证箱梁运架通过高填方、桥头、软基处理地段时的安全稳定，需进行箱梁运架路基评估。箱梁运架路基评估步骤及方法如下: 四、高速铁路路堤施工要点(1)、确定路基填筑质量通过审查施工材料，检查路基填筑材料、工艺及隐蔽工程质量；通过踏察检查路基外观质量；通过内、外业检查初步了解路基质量状况。对重要路基必要时采用地质雷达扫描、动力触探或其他方法抽检局部质量状况。运梁车使用时，要提前提供对梁板运架通过地段路基，特别是软土、松软土地基路堤、陡坡路基、半填半挖路基、基床处理路基边坡地基稳定性检算资料。 四、高速铁路路堤施工要点（2）、路基动态观测运梁车一般严格按路基面几何中心往返运行，在路基面上以灰线标出轮辙线，并按“验标”要求设置测点分别进行地基系数K30、变形模量Ev2、动态变形模量Evd及孔隙率n值检测，分析运梁车对基床表层的扰动程度，并据此制定运架作业完成后基床表层整修方案。 四、高速铁路路堤施工要点在运梁车通过的最不利位置设动态观测断面，每个动态观测断面设3～5个沉降标，利用水准仪观测运梁车通过次数与路基表层沉降值的关系，并提交软弱地基段的沉降板的观测资料。 四、高速铁路路堤施工要点（3）、安全性评估根据内外业质量检查结果确定第一趟运梁车是否可以通过。根据运梁车通过次数与路基表层沉降值的变化关系曲线确定运架梁过程中路基是否稳定。在规定的频次内，当沉降观测发生突变时，应及时报警。 四、高速铁路路堤施工要点6.2、无砟轨道铺设前路基基床表层填筑完成后，由于下部工序的需要，路基通过了许多施工车辆及运架梁荷载。这样对级配碎石表层有一定的破坏作用，为保证铺轨前其各项指标仍然满足设计要求，以及路基工后沉降同时满足无砟轨道要求，施工前需对路基进行全面检查评估。评估步骤及方法如下： 四、高速铁路路堤施工要点（1）、审查路基填筑调查表对项目部提交的路基填筑调查表重点审查路基填料种类、路基本体和基床底层的检测控制指标、级配碎石表层的检测控制指标。 四、高速铁路路堤施工要点（2）、路基沉降观测资料分析在高填方、桥头、软基处理地段的路肩设置沉降观测标，通过对时间-沉降观测曲线的分析，推断路基工后沉降是否满足铺轨要求。对软基处理地段，首先对路基沉降观测资料进行分析，应满足工后沉降要求；然后再对路肩沉降观测标的时间-沉降观测结果进行分析，推断年沉降量是否满足铺轨要求。 四、高速铁路路堤施工要点（3）、地质雷达检测为了解路基填筑的整体质量，对全线采用地质雷达检测。主要针对路基填筑是否均匀、过渡段范围分界是否明显、级配碎石厚度是否满足设计要求、路堑开挖是否符合设计要求等进行检测。 四、高速铁路路堤施工要点（4）、级配碎石表层抽检级配碎石表层完成后，由于下道工序对级配碎石表层有一定的影响，在铺无砟轨枕前需要对其进行恢复整理。路基评估时对级配碎石表层进行检查，主要抽查地基系数K30和孔隙率n指标。 五、高速铁路路堑施工要点1、路堑开挖1.1、土质路堑开挖（1）、土质路堑开挖以机械施工为主，运土距离较近时采用推土机作业，运距较远时，采用推土机配合挖掘机、装载机挖土装车，自卸汽车运至路基填方路段或弃土点。 五、高速铁路路堑施工要点（2）、当机械开挖至靠近边坡0.2-0.3米时，改为人工修坡。当开挖接近路基施工标高时，采用人工配合推土机施工。到达设计标高后及时对基底土质情况进行检测，不合规范要求的进行换填。 五、高速铁路路堑施工要点（3）、当开挖接近路堑换填底面设计标高时，及时测量开挖面标高，预留30cm，选用N10轻型动力触探，N63.5重型动力触探、标准贯入、静力触探四种原位测试方法的一种结合室内土工试验进行基床范围内地基条件的检验，验证设计采用的地质资料。 五、高速铁路路堑施工要点1.2、石质路堑的开挖（1）、石质路堑开挖按以下三种方式开挖：对于面层风化岩、软石用裂土机开挖；小方量石方段采用机械打眼小炮开挖；大方量石方段采用光面爆破和深孔松动控制爆破技术分层开挖。（2）对于一般石质路堑或石质路堑挖深在5m以上且集中的，采用潜孔钻机深孔松动爆破；石质路堑挖深在5m以内时，采用光面爆破。 五、高速铁路路堑施工要点（3）、石方爆破以小型及松动爆破为主，开挖后的石方满足路基填料要求的用于路基填筑，大块石料较多时，集中在挖方区进行二次爆破，直至石料满足路基填筑要求。 六、高速铁路地基处理要点1、塑料排水板施工塑料排水板地基处理措施常用于软土较厚，路堤较高地段。主要工作内容：铺设下层砂垫层、测量放样、机具就位、插设排水板、拔出导管、截断排水板、埋设板头、铺设上层砂垫层等。主要施工机械是履带式插板机。 六、高速铁路地基处理要点2、CFG桩复合地基CFG桩施工根据设计要求和现场地基土的性质、埋深、场地周边是否有居民、有无对振动反应敏感的设备等多种因素选择长螺旋钻孔法或振动沉管法。CFG桩施工的主要内容有：试桩、放样、桩基就位、钻进、灌注、提钻、桩机移位等。 六、高速铁路地基处理要点3、搅拌桩搅拌桩分为浆体喷射搅拌桩和粉体喷射搅拌桩两种。浆体喷射搅拌桩采用搅拌桩机施工，搅拌机械设备采用中心输浆的双轴搅拌机，配备起吊设备、制浆设备、泵送浆液设备等。 六、高速铁路地基处理要点粉体喷射搅拌桩采用粉喷桩机，将水泥加入灰罐内，通过空压机用一定的压力压入送灰管，通过搅拌头的喷嘴喷入土层，在土中形成一个加固料和土体的混合体。水泥搅拌桩施工主要内容：放样、钻机就位、检查钻杆垂直度及对位偏差、喷浆下钻、钻至设计深度、第一次提升搅拌至停灰面、复搅下钻至桩尖、第二次提升搅拌至停灰面、桩头复搅提出钻头停机、钻机移位等。 六、高速铁路地基处理要点4、旋喷桩复合地基高压旋喷桩采用钻机、高压泵、浆液搅拌器和操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统、各种管材、阀门、接头等辅助设备。旋喷桩主要工作内容：测量放样、钻机就位、地面试喷、钻孔、旋喷、冲洗钻机、钻机移位等。 六、高速铁路地基处理要点5、PHC管桩、预制方桩沉桩前通过地质资料和现场调查详细了解地形地貌建（构）筑物、基础、地下管线位置及分布情况，并且摸清地下障碍物。如障碍物尺寸超过0.5m时，用挖掘机清除干净，填土平整后方可施工。主要工作内容：测量放样、桩基就位、吊桩、沉桩、接桩及冷却、继续沉桩、拔出送桩器、填埋桩孔等。 6、袋装砂井通过在软土中埋入沙袋、改善地基的排水条件，通过预压荷载的作用使地基内的水分快速排出，加速地基固结，提高地基的承载力。主要工作内容：装砂袋、定位、打钢管、下砂袋、拔钢管、桩机移位、补灌砂袋等。主要设备：履带式袋装砂井机。六、高速铁路地基处理要点 六、高速铁路地基处理要点7、换填土换填法一般用于处理局部范围的浅层软土、填土或不均匀地基。根据换填深度选择机械或人工施工。主要工作内容：测量放样、挖除换填部位土样、检验、分层碾压、检验签证等。 六、高速铁路地基处理要点8、强夯强夯处理地基时，采用带有自动脱钩装置的履带式起重机，配备设计要求重量、直径的夯锤进行强夯施工。强夯施工前，根据设计提出的强夯参数进行试夯，确定各项强夯参数。主要内容：测量放样、垫层铺设、夯点布设、强夯施工。主要机械设备为吊车和夯锤。 七、地基岩溶注浆施工工艺1、溶洞处理措施通过先导孔探明溶洞发育情况，根据溶洞发育特点，可将其分为三类：轻微溶蚀、一般溶洞、复杂溶洞。由于岩溶发育复杂，对于溶洞注浆处理，应遵循先宜后难的施工原则，既先处理轻微溶蚀或一般溶洞，基本摸清溶洞发育情况后，再处理复杂溶洞。据其特点采用相应的施工方案。 七、地基岩溶注浆施工工艺（1）、轻微溶蚀轻微溶蚀是指节理岩体、节理化岩体、岩溶发育轻微及封闭的比较小的溶洞。该类轻微溶蚀吸浆量一般较小，适合于单液注浆工法。若洞内无填充物或填充物不满时，注浆开始及前期注浆量较大，可适当增加中粗砂挤密填筑溶洞，直至停止漏浆；若充填物呈松散或软塑，或已固结呈硬塑状态时，直接注浆固结即可。 七、地基岩溶注浆施工工艺（2）、一般溶洞一般溶洞指溶洞发育明显，无大裂隙通过，钻机注浆孔钻进成孔施工时，钻进冷却水和泥浆会明显泄漏，需及时补充。处理方法是，施工时钻机钻孔穿过溶洞至溶洞底部后，再钻进1.0米。首先选用单液注浆，并且添加中粗砂挤密填筑溶洞。如果注浆流量较大或注浆量超过设计量的1.5倍，改用双液注浆工法。 七、地基岩溶注浆施工工艺（3）复杂溶洞复杂溶洞是指溶洞发育明显或断裂带高度发育地区，并有明显裂隙，空隙相当发育、分布广泛、孔径大、连通性好，钻机注浆孔钻进成孔施工时，钻进冷却水和泥浆泄露严重。处理方法是施工时钻机钻孔穿过溶洞直至溶洞底部后，再钻进1.0m；先进行溶洞内的充填加固，把溶洞用水泥、中粗砂灰浆填满。该地区吸浆量一般均比较大，注浆采用双液注浆法。 七、地基岩溶注浆施工工艺对于较大溶洞、大裂隙，浆液遇水易稀释而不易固结，在动水或大溶洞、裂隙中，甚至多年不固结，很难形成整体的堵水帷幕，因而会导致注浆帷幕的堵水效率低。通过注浆孔观察发现，地下水位较高时，可先稀后稠，适当降低水灰比，提高浆液浓度；对于较大溶洞，水泥或双液浆液以胶结方式充填于地下裂隙中并将其胶结起来，对裂隙起封闭作用，因固化后所形成结石体积较大，因而注浆应在预应力管桩后续施工，以避免管桩施工的震动。 七、地基岩溶注浆施工工艺2、注浆施工设备的选定钻机设备需满足注浆孔的大小、深度及地质情况要求。如以下设备：钻机型号XY-1，钻进深度100m，油压给进，开孔直径110mm,终孔直径91mm,钻杆直径42mm,柴油机功率10KW。钻机型号XY-1A，钻进深度150m，柴油机功率13KW。注浆机械需满足泵体为抗腐蚀材料、压力大、流量大、体积小、重量轻、搬运方便的特点。如以下设备：型号JH-5，单缸作用往复活塞泵，排出压力0～1.5MPa，排浆量100L/min，电机功率5.5KW。 七、地基岩溶注浆施工工艺3、注浆施工工艺流程配合比确定拌制浆液过滤流入灰浆筒填写施工记录注浆前试验平整场地测量放线钻机对位监理检测钻孔、检测注浆注浆效果检查转移钻机注浆后试验检测原材料试验YN 七、地基岩溶注浆施工工艺4、注浆材料的选定正确选用注浆材料是确保注入效果的关键。根据地质钻探情况和设计参数选择合适的注浆材料。水泥基浆液分为三类：纯水泥浆液、纯水泥浆液+水玻璃浆液、中粗砂+水泥浆液和水泥+水玻璃浆液。施工表明，纯水泥浆液为悬浊液，适用于岩石裂缝的填充补强，也适合填充空洞。若遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，视具体情况先灌入中粗砂或水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用水泥浆液或水泥+水玻璃浆液。试验施工表明：水灰比应控制在0.8～1.0，并且以0.8为主。施工浆液的搅拌时间控制在30s左右。水泥砂浆液中，水：水泥：砂一般控制在（0.8～1.0）：1.0:1.0之间。 七、地基岩溶注浆施工工艺5、注浆压力的选定施工中当岩溶一般发育时采用注浆压力0.3～0.5MPa，当岩溶极发育时采用注浆压力0.1～0.3MPa。注浆压力在岩土界面附近可逐渐加大，最大注浆压力不得超过0.8～1.0MPa。 七、地基岩溶注浆施工工艺6、注浆施工注意事项（1）钻进过程中遇岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行扫孔后再行钻进。（2）注浆时当遇到钻孔串浆时，采用间隔一孔或几孔注浆方式，并将被串浆孔同时注浆或封堵。（3）在注浆过程中遇到冒浆时，如冒浆点在3～5m以外，则根据注浆终止条件可结束注浆。如冒浆点在3m以内，采用开挖填堵水泥或水泥+水玻璃，降低注浆压力措施。（4）注浆过程中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是：初始阶段压力较低，注入量较大；正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平稳；压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高；在注浆过程中，根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制。 到这里为止，给大家泛泛的串了一遍路基施工的方法，希望能起到抛砖引玉的作用，使大家对高铁路基施工有深一步的认识。最后，预祝咱们沪昆客专贵州段项目在质量、安全、工期、投资效益、环境保护、技术创新目标上取得更多更好的成绩。 谢谢大家！汇报完毕！'