路基压实技术和路.ppt
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路基压实技术和路.ppt
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路基压实技术和路桥过渡段,张建经(JIANZHANG1102SINA.COM)西南交通大学土木学院,一、客运专线路基设计和施工技术,1、高速铁路的特点高速铁路是指运行时速在200km/h以上的铁路。
具有下列显著优势:
高速化:
高速铁路旅行速度约为高速公路的23倍,在2001000km的范围内,乘坐高速铁路所消耗的总时间最少。
大运量:
这是由于铁路的固有特点所决定,即一次运量大。
能耗低:
他的能耗仅相当于公路运输的1/3,航空运输的1/50。
污染轻:
高速铁路采用电力牵引。
用地少:
一般高速铁路路基宽度约14m,与具有同样运量的多车道高速公路比,路面宽度较小。
安全性高:
据德国统计的每百万人公里的伤亡人数比例,高速铁路为1,公路为24,航空为0.8。
据日本统计,高速铁路事故发生率仅为公路的1/1570,为航空的1/630。
较好的舒适性:
高速铁路列车空间宽敞,旅客活动范围大,舒适性好。
在世界上,日本是第一个修建高速铁路的国家,随后德国、法国也相继修筑了高速铁路。
我国有秦沈客运专线、京津高速铁路等,也在着手兴建多条高速铁路,例如京沪高速铁路(时速300km/h)正在建设中。
2、路基构造和工作状态自高速铁路运行以来,他的安全可靠性一直为世人瞩目。
要使列车高速安全平稳地运行,线路的稳定与平顺是最重要的环节之一。
路基是轨道的基础,为了保证线路的稳定与平顺,客运专线及高速铁路要求路基必需具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好、不易变形或纵向变化均匀等性质。
普通铁路的基床不能满足上述要求,路基病害非常严重。
日本第一条高速铁路一东海道新干线修建时,由于缺乏经验,对基床表层重要性认识不足,设计标准偏低,未采取有效措施,致使通车后出现大量路基病害,特别是路基下沉、基床翻浆冒泥病害相当普遍,运营速度由210km/h降低到了不到100km/h,严重影响了正常运营。
为了整治病害,在许多地段不得不慢行通过,经过投入大量的人力和物力,才使路基质量得到提高,使列车速度达到预定的目标值。
造成基床病害有一下几个因素:
基底有软弱层。
地下水浸泡基底。
列车对基底的动力作用。
我国铁路路基病害大部分是由于基床表层的质量不高所引起的,因而提高基床表层质量至关重要。
与普通铁路路基结构相同,高速铁路路基也由基床、基床以下路基填土和地基等几部分组成,但是两者的基床厚度和要求的压实标准不同。
一般基床及基床以下路基填土是由散体材料组成的,散体材料容易产生变形,抵抗振动的能力弱,因此基床及基床以下路基填土是线路结构中最薄弱的,也是最不稳定的环节。
仅就路基而言,路基的变形是制约列车高速运行的重要因素之一。
路基的变形直接反映到轨面上,它对轨道的影响主要表现为垂直下沉。
路基的变形由两部分组成:
自重产生的压密下沉。
列车多次重复荷载作用下产生的累积永久下沉(塑性残余变形)。
过大的不均匀变形将导致路基病害,造成轨道的不平顺,加剧列车线路的动力作用,也给高速线路养护维修造成困难。
由于高速行车要求一个高度平顺和稳定的轨下基础,控制变形是路基设计的关键。
以往,在低速情况下,路基变形造成的影响不太突出,即便有不均匀沉陷,对于低速行车并不构成严重影响,并可通过起道作业来改善这一问题。
在高速情况下,路基在重复荷载作用下所产生的累计沉降和不均匀下沉所造成的轨道不平顺将严重影响列车运行速度、舒适度和线路养护工作量。
此外,高速行车路基所产生的弹性变形直接反映到轨面的弹性变形,对列车高速走行条件也有重要的影响。
弹性变形过大则车速不能提高,因此变形问题成为高速铁路路基的主要控制因素。
路基沉降变形包括:
列车行驶中路基面的弹性变形;长期行车引起的基床累积下沉;路基本体填土及地基的压缩下沉。
(1)路基的弹性变形主要发生在基床部分,尤其是基床表层。
弹性变形大小则由路基的刚度决定,路基的刚度取决于路基填料及填筑质量。
日本采用强化基床结构的方法,确保路基的弹性变形限值为2.5mm。
(2)运营阶段行车引起的累积下沉:
根据日本的经验,当基床表层K3050MPa/m时,道床嵌入基床的下陷量甚微;当表层以下基床部位的K30=70110MPa/m时,荷载作用150万次时累积下沉约12mm,相比一般土基床约小10倍。
(3)路基本体填土压密下沉。
为了减少路基填土的压密下沉,世界各国通常都是通过提高压实密度的方法来保证。
根据国外实测资料,如日本、德国在其要求的压实标准下,填土的压密下沉量均在路基高度的0.1%一0.5%,而且在施工完成后一年左右即趋稳定。
在秦沈线,从试验段施工观测得到在路堤填筑密实度达到要求的压实标准情况下,路堤填土压密下沉量为路堤高度的0.2%0.4%,也是在一年左右即已完成。
从上可见,弹性变形、运营阶段的塑性变形及路基填土压实下沉,只要满足基床及路基本体填筑材质、压实标准,其值都是有限的,而且也可得到控制的。
因此,控制路基的沉降变形关键在于控制支承路基地基的沉降。
现代铁路修筑经验表明:
作为支承路基的地基不允许发生地基破坏,也不允许发生不适应使用要求的沉降量和沉降速率。
以往的设计更多地考虑了对地基的强度要求,即地基不发生基底破坏,虽然也考虑了对变形的控制,但没有给予足够的重视。
我国铁路路基主要病害-下沉问题,除因填土压实度不够造成之外,不少也是基底变形过大所致,特别是在软土地基上修筑的路基大量存在下沉病害。
日本东海道新干线建成后,软弱地基沉降造成轨道状态不良,不能达到设计目标。
运营10年后,对路基基底下沉量、地基状态、下沉造成线路维修量及维修的难易程度进行了调查和分类,并提出了从地表至路基宽度2倍(以25m为限)深度范围内,路基地基要满足的必要条件。
调查结果表明满足了这些条件,地基上的路基处于良好状态,没有发生下沉现象(下沉量10cm);不符合要求者,往往沉降过大。
对松软、软土地基由于地基土层强度低、压缩性大、渗透系数小等特性,在其上修筑路基时,地基的沉降问题突出,不仅影响轨道的稳定和平顺,而且持续时间较长。
因此,建在这种地基上的路基,特别要重视控制其沉降量和沉降速率在允许的范围内,使其不影响列车高速、舒适、安全的运行。
在松软、软土地基上路基工后沉降量的控制,是高速铁路路基设计一个很重要的内容,也是目前各国路基设计的难点。
工后沉降量允许值的确定,一方面应根据高速列车对线路平顺性的要求和线路维修能力,如果沉降量不大,沉降速率也小,通过维修可以使线路高度平顺,这样的沉降量是允许的。
如果沉降量太大和沉降速率过快,难于通过维修使线路保持高速行车所需的轨道平顺,这样的沉降量和沉降速率就是不允许的。
各国工后沉降量控制的标准不尽相同,如日本新干线规定为10cm,沉降速率为3cm/年,法国规定为15cm,韩国规定为7cm,沉降速率为3cm/年,我国京沪高速铁路为10cm,沉降速率3cm/年,秦沈客运专线为15cm,沉降速率为4cm/年。
普通铁路路基工程是按强度破坏设计的,而高速铁路路基的主要控制因素则是变形问题。
高速铁路路基在达到强度破坏前,可能已出现了不容许的过量变形。
如日本东海道新干线,设计时速为210km/h,由于其在设计中仅采取了轨道加强措施,而忽略了路基的强化,以至从1995年开始因为路基的严重下沉,不得不对线路大举整修,10年内中断行车200多次,平均速度降到100110km/h。
变形问题的解决是相当复杂的,日欧各国虽然实现了高速,但他们是通过采取高标准的强化轨道结构和高质量的养护维修技术弥补这方面的不足。
日本在上越和东北新干线上,高架桥所占比例为49%和57%,路基仅占1%和6%。
因此,必须用全新的观念来设计、施工这种高标准土工结构物,几个关键点如下:
提出路基的合理结构形式、各部位几何尺寸和设计参数。
使路基的强度和刚度特别是基床表层都较一般铁路路基有明显提高。
严格控制路基的沉降变形,使其在允许范围之内。
确保路基竖向刚度沿纵向平顺过渡。
为了有效地控制路基的变形:
日本总结了东海道新干线的建设经验与教训,加强了路基基床的研究,提出强化基床的结构型式;德国提出了设置路基保护层的方法,从而使路基病害已极少出现;法国制定了铺设一定厚度路基垫层的方法。
其它国家的高速铁路建设经验表明,高速铁路运营成功国家的路基都在道床和基床之间设置了过渡层,只有中国的高速铁路是将道床直接放在基床表层上。
我国基床设计借鉴了日本的经验,采用的基床表层实质上仍然是土质基床表层,基床表层的设计标准尽管较高,但仍然是采用了普通铁路的设计理念。
通过比较日本国铁的强化基床表层和我国采用的基床表层型式可发现:
我国的基床表层标准是比较高,但是是土质基床表层,不能阻止雨水渗入基床底层,因而不能从根本上消除基床病害,这是一个值得注意的问题。
对于高速状态下路基的合理结构及各部位设计参数,国外各主要高速铁路国家都有一个共同点,就是各国都非常重视路基基床特别是基床表层的研究,原因是基床表层是路基直接承受列车荷载的部分。
基床表层是给轨道提供一个坚实的基础,同时,也是为其下的土路基提供保护,因此基床表层必须有足够的强度和刚度,同时还要有稳定性和耐久性。
实践表明,不良基床表层产生的轨道变形是好的基床表层的几倍,而且其差距随速度的提高而加大。
因此,设置一个好的基床是必不可少的。
这就要求在基床表层设计时,对使用材料、结构几何尺寸及技术指标等多方面进行精心设计。
强化基床表层是在基床和道床间设置一层过渡层,其优点是在反复荷载作用下有一定的耐久性,并对荷载引起的变形有较强的适应性。
另外,由于铺设强化基床表层能防止雨水渗透到基床以下,因而能有效地防止基床承载力下降和翻浆冒泥的发生。
对基床表层,从己有的资料来看,国外高速铁路国家,如日本、法国、德国、国际铁盟等均进行了深入细致的试验研究。
日本自东海道新干线以来,研究的重点是基床表层的设计及施工问题,提出了“强化路盘”结构。
法国在制定TGV线路技术标准前,曾对全国既有铁路路基进行详细的全面调查,发现轨道道碴下加一定厚度的“垫层”对防止路基病害的产生有重要作用。
德国在20世纪70年代是经济迅速发展阶段,铁路运量激增,轴重加大、速度加快,随之而来的路基病害日趋严重,使铁路运输发展受到制约。
为此,德国对如何提高路基承载能力,消除基床病害进行深入研究,提出了在路基面设置保护层(PSS层)的措施,经过20多年的努力,终于使路基基床病害成为过去。
欧盟在20世纪70年代为了减少路基病害,并适应大运量、高速度的运输需求,对路基上部的受力条件,结构材质等方面进行了深入研究,提出了在路基面设置承载层。
尽管各国对此层的称谓不同,各有其特点,厚度各异(2080cm),有的是一层,有的是两层或三层,但其目的都是为了提高路基表层的承载能力,防止路基病害的发展,确保路基满足高速行车的要求。
路基基床表层、底层的厚度一般是通过考虑基床中列车引起的动应力幅值、土的自重应力和强度对变形的影响等因数后确定的。
图2.1显示了一个实测的列车引起的、沿路基深度衰减的曲线。
由图2.1可知在基床部分列车引起的动应力衰减较快;当达到一定深度后,路基中的动应力衰减较慢。
上图显示的动应力与允许的土的动强度之间的关系,我们可以得到如果压实度达到100,要求的基床表层的厚度是0.6米;如果压实度达到95,要求的基床表层厚度是0.8米;如果压实度达到85,要求的基床表层厚度是1.2米。
图中列出了自重应力线、20自重应力线和10自重应力线。
当动应力与自重应力之比在0.2以下时,加载10万次产生的塑性累计变形在0.2以下,而且很快能达到稳定;如果动应力与自重应力之比在0.1以下,动荷载的影响就相当微小,因此一般将动应力与自重应力之比为0.2或0.1作为确定基床厚度的依据。
考虑到客运专线路基基床填料较好,压实度要求较高,采用动应力与自重应力之比为0.2来确定基床厚度的标准。
从图看出当动应力与自重应力之比为0.2时,路基基床厚度为3.0米。
3、路基填料,高速铁路基床及其下部填土是人工填筑部分,填料的工程性质必须满足一定的要求,一般应该使用品质优良的填料,这样既可减少工后沉降,又有较高的安全储备。
实际观测表明,采用优质、级配良好的粗粒料可以大大减少路基的后期沉降,因此路基填料在尽可能的条件下选择好的填料。
高速铁路对路基填料的基本要求是:
(1)在列车和路基的自重荷载作用下能保持长期稳定;
(2)压缩沉降能很快完成;(3)力学特性不易受其它因素影响(不利于路基稳定变化)。
路堤填料必须满足:
压实施工容易、压缩性小、外力作用下保持稳定,填料还必须具有合适的弹性。
修筑铁路路基时如何选用较优的填料,防止基床病害,一直是铁路路基设计施工中一个很重要的课题。
我国既有线路使用的填料也大多不能满足有关规范的要求,造成大量的路基病害。
作为基床表层的材料,需要有较好的力学性能,充分压实后在长期动力作用下保持稳定,并有很好的水稳定性。
国外各种主要高速铁路国家普遍采用级配砂砾石和级配碎石,它是用粒径大小不同的粗细砾石(碎石)材料和砂各占一定的比例的混合料,其颗粒组成符合密实级配要求,其中包括一部分细颗粒粘土,填充空隙并起粘结作用,经压实后形成密实结构,其强度的形成是靠粒料间的摩擦力和细颗粒的粘结力。
国内外实践表明,只要保证组成材料的质量,使混合材料具有良好的级配,并控制好细颗粒的含水量和塑性指数,在施工中将混合料搅拌均匀,在最佳含水量下压实,达到要求的密实度,就能形成较高的力学强度和水稳性。
目前,日本、德国、法国等及我国工程界各部门对于土质分类法尚无统一完整的体系。
但对土质分类的原则基本类似,土质分类的依据主要为:
土颗粒组成及特征、土的塑性指标、土中有机质含量。
如:
日本按颗粒试验(粒径大小试验,粗细颗粒试验)、稠度试验(液限、塑限)等土质试验结果,按土质分类的方法确定土的分类体系。
我国铁路路基设计规范对填料土质也进行了较系统的分类,并根据其划分路堤填料组别。
我国铁路根据路基填料的性质及适用性,将其分为A、B、C、D、E五组,其中A、B组为优良填料,C组为可使用的填料,D、E组为不应或严禁使用的填料。
从法、德、日三国和我国铁路以前进行的少量强化基床的试验研究来看,高速铁路路基使用的优良填料主要有以下几类:
级配砂砾石、碎石,级配矿物颗粒材料(高炉矿渣)和各种结合料(如石灰、水泥等)的改良土等。
级配砂砾石是欧洲铁路基床表层普遍使用的材料,我国公路上也大量使用。
它是用粒径大小不同的粗细砾石集料和砂占一定比例的混合料,其颗粒组成符合密实级配要求,其中包括一部分塑性指数较高的粘土,填充空隙并起粘结作用,经压实后形成密实结构,其强度的形成是靠集料间的摩擦力和细粒土的粘结力。
公路部门的经验表明,只要保证组成材料质量,使混合料具有良好级配,并控制好细粒土的含水量及塑性指数,在施工过程中将混合料搅拌均匀,在最佳含水量下压实,达到要求的密实度,就能形成较高的力学强度和一定的水稳性。
由于级配砂砾石在我国公路部门有相当丰富的经验,并且适合我国目前的施工水平,所以可以将其作为路基基床表层的首选材料。
级配矿物颗粒材料,特别是水硬性的级配高炉炉渣也是很好的基床表层材料。
它的主要成份氧化钙、二氧化硅、三氧化铝与水泥成份相似。
它在施工后很长时间内会继续硬化,承载能力相应提高,这显然是非常有用的。
这种材料的无侧限强度在1200kPa以上,弹性模量在300MPa以上。
但也有不利的地方,它必须以炼铁厂为中心进行再加工,对矿渣碎石的品质要求高,否则水硬性的特点得不到发挥。
另外施工质量要求严格,若使用不当,其含有的硫化钙和氧化钙还会污染环境。
这种材料在日本大量使用,而欧洲也有少量使用,但在我国铁路还使用不多。
从我国现有的施工条件来看,采用这类材料难度较大,还需要较长时间的熟悉过程。
目前我国高速铁路的有关规范中一般规定,基床表层可采用级配砂砾石或级配碎石等材料,基床底层采用A、B组填料或改良土,基床以下采用A、B、C组填料或改良土。
自然界的土是在各种不同环境下形成的,其成分组成、结构以及物理、水理、力学性质千差万别,再加之成土作用所经历的年代不同,因而土的种类繁多。
一般铁路线路均较长,通过地段的地质条件复杂,合格的A、B组填料很少,都使用满足规范要求的优质填料的可能性不大,若不采用特别的办法,大量合格填料就需远运,这样长的线路需要大量的土石方,既不经济,也不合理,为了解决这一难题,需扩大可用填料的范围,也就是要将部分C、D组填料经过改良以后使用,使其达到所要求的质量标准。
据日本学者研究,土质改良后的无侧限抗压强度如大于500KPa,则在水稳定性和动力稳定性方面均可满足要求。
韩文斌通过对下蜀粘土的改良试验研究,提出了适合高速铁路路基填料在满足强度、水稳定性以及压缩特性方面的控制标准。
杨广庆通过动三轴试验分析了水泥改良土作为高速铁路路基基床底层填料的可行性。
郑西客运专线在基床底层采用5%水泥改良黄土或5%和7%的石灰改良黄土;在路堤中上部可采用5%石灰改良黄土。
用水泥对不符合要求的路基填料土进行改良是一种有效的工程措施。
了解改良后填料土的工程性质,开发评价改良土工程性质的标准与相应的方法,对于在路基工程中推广使用改良土是十分重要的。
4、路基填土质量检测,路堤填筑压实是路基工程的一个关键程序,有效地压实路堤填筑土才能保证路基工程的施工质量。
改良填料或原填料经初平、整形检验合格后,就要对填料进行及时碾压。
影响路堤压实的主要参数包括:
填料含水量、松铺层厚度、碾压机械性能参数及碾压遍数、滞压时间等。
各国对路堤填筑压实质量的检验方法及标准有所差别,但期望通过压实来满足路堤的稳定,减少沉降以及对基床要具有足够的刚度等这些目的是一致的。
因此,从本质上讲,路堤填筑质量控制的重点应放在施工全过程的每一道工序上,而填筑压实质量检验应尽量简单、快捷并有针对性,这也是各国不断探索压实质量检验新技术、新方法的主要目的。
目前国内外对路堤压实质量检验基本可分为二类,一类是密实度检验,包括压实度、压实系数,相对密度、孔隙率等等。
这些指标与土的基本性质有着直接的联系。
因此,它能准确地反映填土被压实的程度,是路堤填筑压实检验中使用历史最久,应用最广的检验指标,检验方法主要有环刀法、灌砂法、核子密度仪法等。
但这些物理指标仅能间接反映土层的力学性能,因此,除需检验压实系数以外,仍需检验被压实土体的力学指标;实践中发现由于填土的施工方法不同和压实含水量控制的差别,同样压实度的填土其力学性质有很大的差别。
有的情况下即使达到设计的压实度,但其强度仍然较低,不能满足对路基的要求。
再加上自然界土类千差万别,在相同的密实度下,他们的力学性质往往相差很大。
第二类是力学指标检验,主要包括地基系数K30,动态弹性模量、变形模量、动刚度,承载比试验等。
由于它反映路堤填土的强度、变形性能。
因此,可根据这些指标直接评价路堤的承载能力,判断能否满足线路上部结构对路基的要求。
为了保证填土的强度指标许多国家选用强度及变形指标作为路基填筑质量控制参数,如美国的CBR、德国、法国等国家的动态弹性模量Evd,日本的地基系数等。
另外,影响填土力学强度最重要的因素是填料本身的物理力学性质,若单纯采用强度指标来评判压实质量是不严密的。
而勘测设计过程中在选择填料时采用合理的力学指标来评判填料的质量是非常重要的。
目前我国公路部门已经把承载比(CBR)试验作为路基填料选择的依据,并纳入相应的规范中。
铁路路基质量检测一方面可以评价路基施工过程中或竣工后路基的质量,检验路基是否达到了设计要求,验证路基是否具有足够的强度能够承受列车动荷载的作用,同时又具备保证列车安全、舒适运行的合理刚度;另一方面,可以了解施工过程的质量情况,促进施工单位改进施工工艺,加强施工质量管理,保质保量地完成施工任务。
目前我国铁路路基的施工质量控制主要是压实度(系数)、相对密度、孔隙率及地基系数K30为质量控制参数。
压实系数是路基压实检测的常用方法,在施工现场一般采用环刀法,加强方法采用核子湿度密度仪进行测试,它能够较好地控制路基下部填土的施工质量。
当列车高速运行时,路基基床所受动荷载的频率增加,疲劳强度下降,仅压实系数满足要求,而强度和刚度未达到相应水平的路基就不能满足高速行车需要,因此高速铁路路基基床的压实检测方法宜采用反映路基强度和刚度特性的指标制,而压实系数只可作为一种辅助手段。
我国自大秦线开始引入日本的地基数K30。
地基系数K30虽然直接反映土层的力学性,但存在着设备笨重,测试时间长,费时费力、测试值离散较高,狭窄的场地无法实施等缺点,而且都是在填土表面通过施加静压力测得,不能反映在高速运行条件下列车所产生的动应力对路基的真实作用情况。
20世纪90年代以来,国外如德国、日本等都在研究动态弹性模量检测技术,有的已经正式纳入规范。
铁路路基承受的是列车运行时产生的动荷载,特别是高速列车的出现,动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显。
为保证列车的安全、舒适运行,必须对路基的动变形加以控制。
因此,为了反映高速列车对路基所产生的动应力真实作用状况,近几年国外提出了新的路基质量控制指标一动弹性模量Evd标准,动弹性模量Evd是路基中某点的动应力与动应变之比,它描述了一定状态下该点抵抗动荷载产生动变形的能力。
动态弹性模量测试仪的工作原理主要是利用落锤从一定高度自由下落在弹簧阻尼装置上,再经300mm承载板在填土面产生符合列车高速运行时对路基面所产生的动应力,使填土面产生沉陷。
通过测试冲击荷载的大小,一定填土面范围的动变形来求算路基土层的动弹性模量Evd。
沉陷值越大,被测点的承载力越小,则动弹性模量Evd越小;反之,沉陷值越小,被测点的承载力越大,动弹性模量Evd越大。
德国于1997年开始以动弹性模量Evd作为高速铁路路基压实标准,日本也早己开始对动弹性模量进行研究。
目前,国内外广泛采用的是德国产HMPLFG型动态弹性模量测试仪(亦称轻型落锤仪)。
在我国动弹性模量Evd测试仪19992001年在秦沈线开始试用,且取得了Evd与K30的相关关系参考值。
我国已完成了设备样机的研制,但仍需扩大试验,完善、修改设备,加快产品化进程,使我国路基快速、准确检测技术,尽快与国际接轨,使路基压实检测标准更符合实际。
动弹性模量Evd反映了路基实际应力情况,因此,可以更真实和更科学地进行填土的施工质量控制,是今后高速铁路路基质量检测的趋势。
床表层是路基的重要组成部分,是路基直接承受列车荷载的载体,同时保护其下的基床底层填料,确保路基的整体结构性、耐久性和路基的长期稳定性,其主要功能如下。
(1)强化作用:
强化路基强度和刚度,确保列车通过时的弹性变形控制在规定的范围内。
(2)消散作用:
扩散列车作用在基床表面的动应力,弱化动应力对路基的重复作用影响。
(3)防侵入作用:
防止道碴压入基床及基床土进入道碴层。
(4)防渗作用:
排除雨水,防止雨水深入基床底层,弱化雨水的浸透、浸泡作用。
(5)防冻胀作用:
防止雨水浸入路基产生冻害。
铁路路基设计规范规定,路基设计荷载是将线路上部结构的静荷载和行车动荷载换算成等效的土柱。
然而对于我国第一条运营时速达到200km以上的秦沈客运专线而言,行车速度对动应力的大小将起到决定的作用。
有关资料表明,当行车速度达到300km/h时,路基面上的动应力可达静力等效计算的2倍以上。
这种以静代动的设计规定,显然不能满足秦沈客运专线这种新型、快速铁路路基设计的基本要求。
综合理论分析和现场实测的数据认为,以动应力=100kPa作为秦沈客运专线路基的设计荷载较为合理。
在动应力的作用下,路基面以下0.6m深度的基床表层内是动应力最集中的区域,为提高基床表层路基填料的强度和稳定性,铁道部发布的时速200km新建铁路线桥隧站设计暂行规定以及铁道部建设管理司发布的秦沈客运专线铁路路基施工技术细则(试行)(以下简称细则)中规定了以级配砂砾石或级配碎石作为基床表层的填料,以及基床表层填料的压实质量控制标准。
以秦沈客运专线为例:
基床表层采用级配砾石和级配碎石,根据静、动力学试验,有比较稳定、较大的模量。
当动荷载控制在临界动应力以内时,产生的塑性应变很小,根据大型模型重复加载试验,当基床表层K30190MPa/m,基床底层K30110MPa/m时,其塑性变形为1-2mm,即使动应力超过临界动应力,如果不是太大的话,经过一段时间的反复加载,也能达到稳定。
二、客运专线的路基压实检测方法,K30试验原理是在地基土上用直径
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