遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究

'遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究 2007年5月第5期(总104)铁道工程JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYMav2007NO.5(Ser.104)文章编号:1006—2106(2007)05—0016—06遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究秦瑞谦”(中铁八局集团有限公司,成都610081)摘要:研究目的:总结无碴轨道路基施工及其沉降观测的工艺方法和技术参数,验证软土路基桩网加固结构和红层泥岩改良的合理性,为今后制定类似工程施工的技研究结论:经高填方桩网路基施工技术和红层泥岩配制石灰拌和料回填碾压路基施工技术做的路基,通过了路基评估验收,满足时速200km无碴轨道的要求.关键词:无碴轨道;路基施工;沉降观测中图分类号:U213文献标识码:AResearchontheTechnologiesforConstructionofBallastlessTrackSubgradeofSuining—-ChongqingRailwayLineandItsSettlementObservationQINRu i—qian(TheEighthEngineeringBureauGroupCo.Ltd.ofChinaRailway,Chengdu,Sichuan610081,China)Abstract:Researchpurposes:Thepurposesaretostimmarizethetechnicalmethodsandparametersofconstructionofballastlesstracksubgradeanditssettlementobservationandverifythereasonabilityofpile——netreinforcementofsoftsubgradeandimprovementofredrockmudstoneSOastoprovidereferencetothetechnicalstandardforsimilarworkinfuture.Researchmethods:Themethodofimpactrollingcompactiontoacceleratesettlementwiththefoursectorsandeightflowswasadoptedtonllthesubgrade,thewaysofK30,Ev2andEdwereadoptedtoexaminethesubgradecompactness,themethodsoflayingsettlementplateandsectionplanetubewereadoptedtotraceandobservethechangeofsubgradesettlementforlongtermandrecordthedataonsettlementvolume,andthesoftwarewascompiledtopredicttheregularityofsettlementchange.Researchresults:Thedesignrequirementsofcompactnessweremetforthesubgradesinpile—netreinforcementsectionandredrockmudstoneimprovedsection.Theobservationresultsfromsettlementplateshowedthetotalpredictedsettlementvolumewaslessthan15mmandthesettlementvolumeinsixmonthswaslessthan8mm,whichmettherequirementforpost—constructionsettlementvolumeof15mm.Theunevensettlementvolumeof20mwas7.89mm,whichmettherequirementof20mm/20m.Researchconclusions:Thesubgradeconstructionwasdonebytechnologiesmentionedabovepassedtheevaluationofsubgradeandmettherequirementofballastlesstrackof200km/hrailway.Keywords:balastlessrailway;su bgradeconstruction;settlementobservation收稿日期:2066—09—23作者简介:秦瑞谦,1960年出生,男,高级工程师,中铁八局集团公司研发中心副主任兼遂渝无碴轨道指挥部副指挥长.第5期秦瑞谦:遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究171工程概况遂渝线无碴轨道试验段综合施工技术研究是铁道部2005年的重大科研项目(铁科技函[2005]556号文).本试验段位于重庆市北碚区,正线全长l3.19km,其中路基总长5.38km,地质岩土主要是粉质,软粉质粘土和块石,卵石土以及泥岩夹砂岩.全段路堤l8处累计2.46km,路堑15处2.92km,另有各种路基过度段23处.区问单线设计行车速度为200krn/h.路基施工及其沉降观测控制是本试验段的关键技术之一.中铁八局作为本项目施工参与单位和工程质量责任主体,对路基施工及沉降观测控制从多方面进行了深入细致的研究,编写了《遂渝线无碴轨道综合试验段路基工程施工技术细则》和《遂渝线无碴轨道综合试验段路基工程质量验收细则》;制定了A,B组填料的技术标准,在得到设计院认可后依据其对填料进行质量控制.并根据设计文件与其他兄弟单位一起不断探索,历经一年多时问完成了全试验段的路基施工.除换填A,B组填料以外,软基处理还采用了桩板,桩网,CFG桩,强夯及换填改良土等加固措施.本文主要介绍高填方路堤桩网和红层泥岩改良路基施工及其沉降观测技术.2路基施工主要技术标准2.1基床结构基床结构如表1所示.表1路基基床结构表轨道形式基床表层级配碎石基床底层A,B组填料板式一般厚度加强段厚双块式0.4m0.7m路堤地段路堑地段厚厚2.3m1—2.3m厚度0.4m2.2基床表层级配碎石及压实标准基床表层级配碎石的材质和级配按《遂渝线无碴轨道技术条件》执行,其粒径级配见表2,压实标准见表3.表2基床表层级配碎石粒径级配表方孑L筛边~,/mm0.0750.10.51.77.1162545●过筛质量百分率/%0～70～117～3213～4641～7567—9182—100100表3基床表层级配碎石压实标准表压实标准填料厚度/m地基系数./(MPa?m)动态变形模量Evd/MPa二次变形模量Ev:/MPa空隙率n/%级配碎石0.4—0.7≥190≥55≥120<18中粗砂0.15≥130≥452.3基床底层A,B组填料质量标准及压实标准2.3.1A,B组填料质量标准(1)A,B组填料颗粒级B组压碎指标在26%以下.(3)表观密度:A组碎石2.70(g/cm.);B组碎石2.60(cm.).(4)掺入细粒配见表4.(2)压碎指标:A组压碎指标在20%以下;土:A组15%以下;B组16%～30%以下.表4A,B组填料颗粒级配表崔-~/mm6340201052.50.50.075组,,通过筛孑L累计质量百分比/%A95—10o75—9555—8042—6530—5515～358～25O～5B95～10080～9565～8055～7035～5015～300～102.3.2A,B组填料压实标准见表5表5基床底层A,B组填料压实标准表厚度/填料压实标准细粒土粗粒土碎石类m地基系数./≥l10≥130≥150(MPa?m)A,B1.0～二次变形模量组填料2.3Ev,/MPa≥60≥80压实系数≥0.95空隙率%<282.4路基残余变形路基残余变形(工后沉降及沉降差)控制标准见表6.表6路基残余变形控制标准表工后沉降l不均匀沉降l差异沉降l折角3高填方桩网路堤施工技术3.1桩网路基基本结构在DK137+052～DK137+280长228113区段内18铁道工程2007年5月是高填筑路堤,最大填筑高度17m,设计采用桩网加固.桩网结构由C30钢筋混凝土桩和倒杯型桩帽及上部0.6m厚加筋垫层共同组成,桩顶距路基面5.2m.桩径0.6m,桩帽边长1.2m×1.2m,桩间距2.0m,正方形布置,最大桩长18.5m,结构如图l所示.桩帽上加筋垫层由2层双向土工格栅和0.6m厚的碎石垫层组成.桩嵌入基岩不小于2m,并要求桩端基岩饱和抗压强度不小于6MPa,垫层之上是A,B组填料和级配碎石.囵囵(a)平面布置示意图L.!:.I(b)倒杯型桩帽大样图(比例:1:100)石6(c)图1桩网结构加固代表性断面图(比例:1:200)(单位:m)3.2路基施工原则及施工工艺路堤填筑按四区段,八流程施工,施工工序为:施工准备表层土清除地基处理路基本体填筑基床底层填筑桩网施作桩顶垫层填筑基床表层填筑路基边坡加固及防护.(1)首先清理基底,将软粉质黏土清理掉,露出风化泥岩,回填碎石土.先作30m的试验段,按≥110MPa/m设计,测定出最佳含水率为10%～11%,振动碾压4遍,平碾2遍,每填0.3m厚度碾压一次,填筑至标高与桩帽基本平齐.(2)基床底层冲击碾压处理.为消除填土负摩擦作用,在桩网施工前对已填筑路基采取冲击碾压,追加密实度加速下沉.选用CYT25冲击式压路机和YZ25B型振动压路机,冲击碾压与振动碾压相结合.(3)碾压工艺.压实顺序先两侧后中间,先慢后快,各区段交界处互相重叠压实,横向搭接长度2m,沿线路纵向行与行之间压实重叠0.4m.要及时检测表面以下50cm处的土体含水量,使其控制在最佳含水量的±2%以内,否则要进行晾晒或撒水.(4)密实度检测,测得.≥110MPa/m,压实系数不小于0.95,满足设计要求.3.3桩网施工3.3.1桩网施工顺序:桩测量定位埋设护桶钻孔检测桩端承载力下钢筋笼灌注混凝土开挖桩帽,桩头凿毛,接焊桩帽钢筋桩帽混凝土灌注成桩质量检测.(1)使用旋挖钻干法钻孔,严禁水钻,并且钻好的桩孔要及时灌注,否则加以覆盖防止下雨进水损害路基.本钻机可以克服风化岩,使桩端进入岩层2～3m.正式施工前先作试验桩以确定满足承载力的桩体长度.(2)检测桩端承载力,桩端基岩饱和抗压强度不小于6MPa.(3)灌注桩身混凝土,混凝土为C30商混,搅拌罐车运输,输送泵,导管连续灌注,中途不得停断.(4)开挖桩帽部分土体,桩头凿毛,接焊桩帽钢筋,桩帽混凝土灌注,养生.3.3.2桩网成桩质量检测(1)桩体检测.用低应变测试仪对桩体进行无损检测.桩总数为1250根,抽检率是30%.根据检测报告,一类优良桩91%,二类桩9%,没发现问题严重的三类,四类桩,所以不需要钻芯鉴定.(2)检查桩身强度的主要手段是对混凝土试件进行强度试压,试压结果均满足C30的强度要求.第5期秦瑞谦:遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究19(3)单桩承载力试验.单桩承载力测试满足设计要求后才能填筑桩顶垫层和上部路堤.设计要求单桩承载力为80～100t.试验方法是在桩顶上方作纵横梁平台,平台上堆放石头块,在横梁和桩帽之间放置千斤顶对桩帽施加压力.桩的抽检率为1%,检测报告显示单桩承载力试验合格率为100%.单桩承载力试验操作较为繁杂,有严格的操作规范,要逐级加载,一般恒载稳定2h之后记录桩的下沉量,最后加载100t,稳定2h,卸载之后观察记录桩体的反弹量,按规范标准判定桩体承载力是否合格.3.4桩顶垫层填筑桩顶有0.6m厚的砂砾石垫层,中间夹两层高强度土工格栅,结构详见图1.砂砾石铺平分层密实碾压;土工格栅必须拉直铺平,搭接长度不小于0.5m,接头要帮扎,搭接强度不低于自身强度.土工格栅要求抗拉强度不小于80kN/m,破断延伸率不大于11%.3.5基床及路面填筑碾压施工路基表面是0.4m厚的级配碎石,以下部分至桩顶垫层之间用A,B组填料填筑,压实标准分别见表3,表5,施工工艺见3.2的内容,每填0.3m碾压一次,每填0.9m检测一次.4红层泥岩路基施工技术4.1红层泥岩路基概述DK132+393～DK132+453为红层泥岩路基综合试验段,长60m,分为两段进行不同的试验.红层泥岩的特性是风干时岩性很硬,遇水变软甚至融化,对路基形成潜在危害.本段是遂渝线无碴轨道线下路基处理关键技术之一.试验研究目的是推广我国西南地区广泛分布的红层泥岩在客运专线铁路建设中的应用.4.2施工顺序(1)DK132+393～423长30m为红层泥岩填筑段,施工顺序:基底强夯处理盲沟,防排水施工回填红层泥岩2mA,B组填料填筑表层级配碎石填筑.(2)DK132+42 3～453长30m为红层泥岩改良段,施工顺序:清理基底盲沟,防排水工程施工红层泥岩石灰拌和料配制拌和料回填压实表层级配碎石填筑.4.3红层泥岩基底强夯处理4.3.1设计强夯参数及强夯方案.根据现场试验确定强夯参数为:(1)夯击能量:点夯2000kN?m,满夯1000kN?m.(2)夯垂直径2.6m,锤重17.5t,静压强33kPa.(3)夯击方法分3遍夯,第一,第二遍为点夯,采用跳夯法,第三遍满夯.(4)夯击次数点夯为7击,满夯为1击.(5)夯点间距3.5m,梅花形布点,满夯切四分之一环.(6)时间间隔每遍之间不少于21d.4.3.2施工要点4.3.2.1强夯加固范围为坡角外3m,夯坑回填片石.4.3.2.2试夯:按照设计参数选择有代表性的场地进行试夯,通过检测夯实效果确定落锤高度和夯前地面高程等强夯参数.经过试验,落锤高度确定为10m,按照4.3.1节确定的强夯参数及方案可以满足图纸的设计要求.表面铺垫0.5m厚的砂砾石垫层.4.3.2.3施工工艺及顺序:在平整后的场地上标出第一遍夯击点的位置,并测量场地高程;起重机就位,夯锤对准夯点,测量锤顶高度;夯锤脱钩自由下落,按试验确定的夯击次数和标准完成一个夯点的夯击;换夯点直到完成第一遍全部夯点的夯击.用推土机将夯坑填平,测量场地高程;在规定的21d间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数;最后低量满夯将地表层松土夯实;推土机填平夯坑.4.4红层泥岩石灰拌和料配制工艺及回填碾压施工4.4.1石灰拌和料配制在DK132+423～DK132+453,长30m为红层泥岩改良段,在红层泥岩中加掺石灰进行改良.在路基旁选择适当的场地,用稳定土场拌设备建拌料场.首先将红层泥岩粉碎,岩土粒径不大于15mm,掺人石灰拌和均匀.本段回填高度5～6m,底半层掺石灰6%,上半层掺石灰8%.红层泥岩与石灰拌和料需要在试验室内试配,控制指标:和膨胀小于1%,BR值>4%,最大干密度2.1,室内外CBR指标和qv龄期等都要满足规定的标准.4.4.2回填碾压(1)红层泥岩石灰拌和料填筑厚度采用松铺0.3m(压实后只有0.2m),逐层碾压逐层检测,标准满足表5的要求.(2)基床表层采用0.4m厚级配碎石加强,碾压标准满足表3的要求.(3)基底上1.0m及路肩下1.8m加筋土采用满铺土工格栅加固.边坡间距0.6m水平铺设土工格栅,坡面采用人字形骨架及喷播植草进行防护.20铁道工程2007年5月4.5红层泥岩路基施工的认识与体会(1)基床底层以B组填料(细粒土含量达17%～22%)压实效果最佳.(2)红层泥岩改良土应工厂化拌和,均匀与否至关重要,压实后及时进行表层封闭防止雨水渗入.(3)改良土存在后期失水收缩问题有待解决.5路基工程检测与路基沉降观测技术5.1路堤填筑压实质量检测(1)基床表层(级配碎石)检测.检查位置:单线路基在轨道中心和轨道两侧设置检测点;双线路基在轨道两侧设置检测点.检测标准按表3执行.(2)路基基床及以下(A,B组填料)检测.地基系数.和二次变形模量Ev检测:路堤每0.9m检查一层,检查点在路基中部及坡顶向内侧2.0m处,每层至少检查3点,随机检测点不少于2个.检测标准按表5执行.5.2路基沉降观测方法路基沉降观测是本试验段重要研究课题之一,方法是在基床上埋设沉降板,观测桩和剖面管,对地基沉降和基底位移进行全面系统的监测.沉降板一般设在路基中间;观测桩在无碴轨道基础板两侧同时设置,间距根据现场确定,一般在50m以内,在各种过度段上间距缩短;剖面管斜置在路基表面之下.观测时间一般不少于6个月.对沉降数据进行分析,判断路基沉降是否稳定以及工后沉降是否满足无碴轨道铺设标准(表6)要求.5.3路基沉降观测结果5.3.1在DK132+393～DK132+423红层泥岩填筑段有2个沉降观测板,分别在DK132+405.5和DK132+415,观测结果如表7所示(第二个观测点数据略).表7红层泥岩填筑段沉降观测结果(单位:mm)DK132+405.5观测点(埋深0.38m)预测总沉降量一8.33;剩余沉降量一3.69(剩余沉降量=预测总沉降量一目前观测沉降量)序号观测日期沉降量序号观测日期沉降量12006—03—020132006—06—05—3.5522006一o3一O8一O.29/42006—06—13—3.7332O06—03—13—0.60152006—06—20—3.8642O06—03—20—1.o6162006—07—01—3.94520o6—03—31—0.71172006—07—06—4.06620o6—04—07—0.93182006—07—14—3.80720o6—04—12—1.36192006—07—20—3.97820o6—04—22—1.85202006—07—29—3.8892006—05—02—1.92212006—08—08—4.341020o6—05—13—1.99222006—08—14—4.21l120o6—05—18—2.36232006—08—24—4.50122006—05—27—2.90242006—08—31—4.64(1)DK132+405.5观测点双曲线法分析结果:中铁八局无碴轨道路基沉降观测组自行开发了”路基沉降分析软件V1.0”,根据观测的数据和相关公式可计算出:线性相关系数F,参数.和b,其结果用预测曲线和观测曲线来表示,应用方便结果直观效果很好.本观测点F=0.91,参数0=13.22,参数b=0.14,预测总沉降量S=一8.33nlFfl,剩余沉降量一3.69nlFfl.沉降趋势见图2.图2沉降趋势观测图(2)DK132+415观测点双曲线法分析结果:线性相关系数F=0.96;参数0=3.89参数b=0.19.预测总沉降量S=一5.25mm,剩余沉降量一0.67mm(沉降观测图略).5.3.2DK132+423～DK132+453红层泥岩改良段沉降观测结果.本段在DK132+435和DK132+447●0叫/惺,u目,进蜉第5期秦瑞谦:遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究21分别埋设了沉降板(观测数据略).前者从4月13日到8月31日,共观测21次;后者从3月7日到8月31日,共观测30次.计算得线性相关系数分别为0.975,0.98;最后测得沉降数据分别为一2.53mm,一4.93mm;预测总沉降量分别为一2.62mm,一5.21mm;剩余沉降量分别为一0.09mm,一0.28mm(沉降观测图略).5.3.3DK132+441.5观测点,为红层泥岩改良段用剖面沉降管观测不均匀沉降,其结果见图3.i03.6簿一1.0÷0毒.--.100图3不均匀沉降观测图本测点代号P5—441—1≠},观测时间2006年3月7日至2006年8月26日.2006年8月26日沉降最小值Y=一8.61X10mm;沉降最大值Y=7.89mm.20m不均匀沉降Y=7.89mm(注:表中负值为上拱量,正值为下沉量).此段路基不均匀沉降满足表6的验收要求.5.3.4DK137+052～DK137+280桩网路基段沉降观测结果.本段共有6个有效沉降板,综合结果见表8(观测过程数据及沉降趋势图略).从表中可看出6个月的沉降量不大于5mm,预测总沉降量不大于8mm,满足表6的要求.表8桩网路基段沉降观测结果(单位:mm)观测线性最近序号埋点位置相关观测预测剩余时间总沉降沉降系数沉降1DK137+0680.97—1.58—1.85—0.272DK137+1150.99—2.82—3.25—0.433DK137+1174.7—0.93—4.68—7.14—2.464DK137+1449.280.98—1.26—1.54—0.285DK137+1800.92—0.94—1.69—0.756DK137+2020.96—0.63—0.88—0.256结论置/m从上述3段不同路基沉降观测结果看,其共同的特点是预测沉降曲线与观测沉降曲线相关度非常高,且沉降数值趋于稳定.而预测的沉降最大值和不均匀沉降最大值都满足表6的要求,可以说路基修筑和沉降观测工作是成功的.2006年10月份铁道部组织有关专家在现场召开专题会议,分析研究了全部的观测资料,并对现场全面考察,一致通过了整个路基的评估验收.参考文献:[1]铁道部.客运专线铁路路基工程施工技术指南[M].北京:中国铁道出版社,2005.[2]何华武.无碴轨道技术[M].北京:中国铁道出版社,2005.[3]钱立新.世界高速铁路技术[M].北京:中国铁道出版社,2003.[4]牛志荣.地基处理技术[M].北京:中国建材工业出版社,2004.(编辑慕成娟)OOOOOOOOOOO5432OIu/=吾世器'