高速铁路路基工程地基处理与新技术.pptx

1、高速铁路路基工程地基处理技术西南交通大学土木工程学院西南交通大学土木工程学院苏苏 谦谦2目录目录高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术3 3高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成1 1高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术4 4高速铁路路基工程地基处理概述高速铁路路基工程地基处理概述2 2新技术研究与应用新技术研究与应用5 531 1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成路基在列车荷载作用下发生的变形路基在列车荷载作用下发生的变形列车行驶时路基面产生的弹性变形运营阶段由行车引起的基床累积下沉路堤本

2、体的压密下沉路堤本体的压密下沉地基沉降地基沉降（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理4路基路基在列车荷载作用下发生的在列车荷载作用下发生的变形：变形：在列车荷载的作用下，路基的变形既有弹性变形，同时又有塑性变形。弹性变形是列车通过时列车荷载短暂作用而产生的，主要发生在路基的基床部位，尤其是基床表层。路基的弹性变形最终将反映在轨面的弹性变形之中，如果弹性变形大，车速就不可能提高。1 1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处

3、理5路基路基在列车荷载作用下发生的在列车荷载作用下发生的变形：变形：塑性变形是指在运营阶段由行车引起的基床累积下沉。它是由列车通过道床传递到路基面的动荷载引起的。基床累积下沉是一个累积的过程，是不可恢复的。采用合理的基床结构型式可有效控制基床的过量累积下沉。少量的累积下沉可通过调整轨道结构来处理。1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理6路基本体的压密下沉路基本体的压密下沉路基填土的压密下沉属永久下沉，是由填土的自重（包括线路上部建筑）引起的。由散体材料填筑而成的路基本体产生一定的压

4、密下沉是正常的。但如果下沉量较大，说明填土的压实密度不足、强度低，容易形成不均匀变形。过大的下沉还会破坏路基面的排水条件以至不能保持良好的横向排水坡度。世界各国关于路堤填土的压密下沉通常都是通过控制填料质量和提高压实密度予以保证的。路堤填土的工后压密下沉量约为填土高度的0.11.0；1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理7地基沉降地基沉降路堤本体产生的沉降可通过填料材质和施工质量来控制。地基土体具有复杂性和多样性，需针对工程情况进行具体分析，控制路基沉降主要是控制地基的沉降。特别对

5、于软弱土地基来说，由于软弱土的高压缩、低渗透特性，不仅沉降量大而且需延续较长时间才能完成。需对地基进行沉降分析。1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（1 1）高速铁路路基沉降的组成）高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理8定义：定义：施工完成以后，路基产生的施工完成以后，路基产生的沉降。沉降。过去我国相关规范定义为路过去我国相关规范定义为路基竣工开始铺轨后产生的沉降，基竣工开始铺轨后产生的沉降，即示意图中即示意图中S S2 2。目前已经按以铺轨目前已经按以铺轨完成后完成后计计算工后沉降，即示意图中算工后沉降，即示意图中S S3 3。（2 2）工后沉降

6、）工后沉降1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理9工后沉降的控制标准工后沉降的控制标准在保证列车安全、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线路养护维修费用大致平衡。工程实践表明，工后沉降量控制过严，会使地基处理费用大幅度上升，在某些地质条件下，即使采取地基处理措施，完全消除工后沉降也是难以实现的。因此较为现实的办法是将工后沉降控制在某一允许的范围内，做到既安全又经济。1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（2）工后沉降）工后沉降高速铁路路基工程地基处理高速铁路

7、路基工程地基处理10工后沉降的控制标准工后沉降的控制标准有砟轨道有砟轨道根据设计速度分250 km/h和300、350 km/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，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。1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（2）工后沉降）工后沉降高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理11工后沉降的控制标准工后沉降的控制标准无砟无砟轨道轨道无砟轨道路基工后沉降应符合扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15 mm；沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合Rsh 0.4Vs

8、j2时，允许的工后沉降为30 mm。路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5 mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。1 高速铁路路基沉降的组成高速铁路路基沉降的组成（2）工后沉降）工后沉降高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理12（1 1）地基处理对象及其地基处理对象及其特征特征地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地基加固。2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理13（2 2）地基处理对象及其地基处理对象及其特征特征 软弱地基2

9、 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（1 1）地基处理对象及其地基处理对象及其特征特征高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理14 特殊土地基特殊土地基2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（2 2）地基处理对象及其地基处理对象及其特征特征（1 1）地基处理对象及其地基处理对象及其特征特征高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理15（2 2）地基处理的地基处理的目的目的1.提高提高地基的抗剪强度，增加其稳定性地基的抗剪强度，增加其稳定性;地地基基处理理的的目目的的2.降低降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形地基土的压缩性，减少地基的沉降变形;3.改

10、善改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其稳定性其稳定性;4.改善改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能地基土的动力特性，提高地基的抗振性能;5.改善改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求.2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理16（3 3）地基处理的地基处理的目的目的地基的破坏属于剪切破坏。因此，可以通过提高地基土的抗剪强度来提高地基的强度和承载力。从而防止结构倒塌、路基沉陷和边坡失稳等。改善土的抗剪特性2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处

11、理概述（2 2）地基处理的地基处理的目的目的17（3 3）地基处理的地基处理的目的目的 改善土的压缩特性土的压缩机理：土中的孔隙的减少。由于孔隙中含有水和气，压缩速度受排水和排气特性的影响。减小建筑物的沉降和不均匀沉降；减小施工引起的地面沉降；减小降水产生的固结沉降。2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（2 2）地基处理的地基处理的目的目的高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理18（3 3）地基处理的地基处理的目的目的 改善土的透水特性土的透水性能主要受孔隙大小（渗透性）和排水距离的影响。可以通过减小孔隙和填充孔隙的方法来减小土的渗透性；也可以在土中植入透水性好的介质

12、（砂石桩和排水桩）来增加其渗透特性。地下水位下基坑开挖的止水；砂土液化中的排水。2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（2 2）地基处理的地基处理的目的目的高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理19 改善土的动力特性 松散粉细砂的液化机理 在动力荷载作用下，松散粉细砂有结构变密的趋势，从而导致孔压增加，产生液化现象。因此，可通过增加密度、减小动剪切应力和改良排水条件3个方面来处理液化地基。改善特殊土的不良地基特性 改善黄土的湿陷性；改善膨胀土的胀缩性；改善冻土的冻胀和融沉特性。2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（2 2）地基处理的地基处理的目的目的高速

13、铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理20（3 3）地基处理地基处理方法方法 地基处理的分类方法多种多样，按时间可分为临时处理和永久处理；按处理深度分为浅层处理和深层处理；按处理土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱和土处理；也可按地基处理的加固机理进行分类。因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类。在此，将地基处理技术分为常用地基处理技术和新型地基处理技术，新型地基处理技术是随着高速铁路和公路的快速发展，及其对线下基础设施沉降和不均匀沉降控制的高要求，经过论证和大

14、量试验研究而产生的一些地基处理的新技术。2 2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述215.2 高速铁路路基沉降控制技术高速铁路路基沉降控制技术 高速铁路高速铁路路基地基处理的目的主要是控制地基工后沉降，路基地基处理的目的主要是控制地基工后沉降，同时改善地基承载力，这也是高速铁路路基地基处理的特点。同时改善地基承载力，这也是高速铁路路基地基处理的特点。（3 3）地基处理地基处理方法方法22浅层处理浅层处理地地基基处处理理方方法法冲击碾压法冲击碾压法换填垫层法换填垫层法排水固结排水固结真空预压真空预压堆载预压堆载预压动力固结动力固结强夯置换法强夯置换法强夯法强夯法复合地基复合地基桩网

15、桩网/柱筏结构地基（钢筋混凝土灌注桩、预应力管柱）柱筏结构地基（钢筋混凝土灌注桩、预应力管柱）注浆法注浆法桩板结构地基桩板结构地基复合地基复合地基散体材料桩散体材料桩砂桩砂桩碎石桩碎石桩柔性柔性桩桩搅拌桩搅拌桩旋喷桩旋喷桩灰土（水泥土）挤密桩灰土（水泥土）挤密桩柱锤柱锤冲扩冲扩桩桩半刚性半刚性桩桩：CFG桩桩2 2 高速铁路路基工程处理概述高速铁路路基工程处理概述（4 4）地基处理方法地基处理方法分类分类高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理23当软弱土地基的承载力、稳定或沉降变形不能满足上部荷载对地基的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。主要适用于淤泥

16、、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术（1）换填地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理24一般处理深度为 0.5 3 m。3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术（1）换填地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理挖除软土挖除软土换填后换填后25冲击碾压也称非圆碾压，是一种冲击与揉搓作用相结合的压实方法。冲击碾压适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的填前碾压，填方达到标高后的追密击实等。（2

17、）冲击碾压3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高振幅、低频率的冲击碾压高振幅、低频率的冲击碾压26 排水固结法是指利用排水固结原理，在软土地基内设置竖向排水体，铺设水平排水垫层，在预压荷载作用下，排除土体内孔隙水、提高土体强度，以达到提高地基承载力，减少工后沉降的一种加固地基方法。排水固结法由加压系统和排水系统两部分组成。（3）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理27 1 1）常用地基处理

18、常用地基处理技术技术p 排水固结排水固结加压系统加压系统排水系统排水系统竖向排水体竖向排水体水平排水体水平排水体普通砂井普通砂井袋装砂井袋装砂井塑料排水带塑料排水带砂垫层砂垫层堆载预压堆载预压真空预压真空预压降水预压降水预压电渗排水电渗排水真空联合堆载预压真空联合堆载预压排水固结排水固结 1 1）常用地基处理常用地基处理技术技术（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术28 1 1）常用地基处理常用地基处理技术技术堆水预压堆水预压p 堆载预压加固堆载预压加固（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理

19、技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理29p 真空预压加固真空预压加固铺设排水用砂垫层布置抽真空主滤管 铺设不透气的密封膜出膜连接及抽真空系统安装（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术30降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位，以增加土的有效自重应力，从而达到预压的目的。抽水前水位线抽水后水位降落线滤水管抽水井管降水预压原理降水预压原理p 降水预压加固（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理31p 电渗预压加固 电渗预压是在土中

20、插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，将水在阴极排除且无补充水源的情况下，引起土层的压缩固结。AB水力坡降线 电渗预压与降水预压一样，是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加土的有效应力作为固结压力的，所以不需要用堆载作为预压荷载，也不会使土体发生破坏。（3 3）排水固结）排水固结3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理32（4 4）强夯法地基处理强夯法地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 强强夯夯法

21、又法又名动力固结法或动力压实名动力固结法或动力压实法，是法，是反复将夯反复将夯锤提到锤提到一定高度使其自一定高度使其自由由落下，落下，给地基以冲击和振动能量，给地基以冲击和振动能量，从从而对地基进行改善和处理。而对地基进行改善和处理。33（4 4）强夯法地基处理强夯法地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 夯击能量夯击能量以压缩波、剪切波、面波等以压缩波、剪切波、面波等形式向地基深处，通过波动的能量使土体发生形式向地基深处，通过波动的能量使土体发生压缩并使土体结构致密，从而达到提高地基承压缩并使土体结构致密，从而

22、达到提高地基承载力、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条载力、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等效果。同时，件、消除湿陷性黄土的湿陷性等效果。同时，夯击能还可提高土层的均匀强度，减小将来可夯击能还可提高土层的均匀强度，减小将来可能出现差异沉降能出现差异沉降。适用于适用于处理碎石土、砂土、低饱和度处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基土等地基。34（4 4）强夯法地基处理强夯法地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理

23、 强强夯夯置置换换法法是是采采用用在在夯夯坑坑内内回回填填块块石石、碎碎石石等等粗粗颗颗粒粒材材料料，用用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。整式置换桩式置换35（5）水泥土搅拌水泥土搅拌桩桩3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 水水泥土搅拌法是深层搅拌法的一种类型泥土搅拌法是深层搅拌法的一种类型，是，是利用水泥等材料作为固化剂利用水泥等材料作为固化剂，就地就地将软土和固化剂强制搅拌将软土和固化剂强制搅拌，形成，形成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提

24、高地基土强度和增大变形模量加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。适用于处理正常固结的淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性适用于处理正常固结的淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。36 高压喷射注浆法是以高速旋转的喷嘴将高压水泥浆喷入土层，利用带高压喷射注浆法是以高速旋转的喷嘴将高压水泥浆喷入土层，利用带压浆液的搅拌使浆液与土体充分搅拌混合，形成连续的水泥加土柱加固体。压浆液的搅拌使浆液与土体充分搅拌混合，形成连续的水泥加土柱加固体。（6）高压喷射注浆法3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处

25、理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 适用于适用于处理淤泥。淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及处理淤泥。淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及人工填土等地基。人工填土等地基。37（7）挤密桩地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 挤挤密密桩桩是是在在成成桩桩过过程程中中通通过过成成孔孔机机具具和和填填入入料料将将桩桩间间土土挤挤密密，由由成成桩桩时时的的填填入入料料与与挤挤密密的的桩桩间土形成复合间土形成复合地基，处理一地基，处理一种地基处理方法种地基处理方法。根根据据成成桩桩材

26、材料料的的不不同同，可可以以分分为为砂砂、碎碎石石和和灰灰土土挤挤密密桩桩。三三者者的的施施工工原原理理、工工艺艺基基本本相相同同，主主要要区区别别在在于于砂砂桩桩、碎碎石石桩桩有有排排水水固固结结作作用用而而灰灰土桩没有。土桩没有。38（8）CFG桩地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 CFG桩桩即即水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石桩桩，是是指指由由水水泥泥、粉粉煤煤灰灰、碎碎石石等等混混合合料料加加水水拌拌和和形形成成高高粘粘结结强强度度桩桩，并并由由桩桩、桩桩间间土土和和褥褥垫垫层层一一起起组组成成复复合合地

27、地基基的的地地基处理方法基处理方法。39（8）CFG桩地基处理3 3 高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基常用地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 CFG桩桩复复合合地地基基具具有有承承载载力力提提高高幅幅度度大大，地地基基变变形形小小等等特特点点。适适用用于于处处理理黏黏性性土土、粉粉土土、砂砂土土和和素素填填土土等等地地基基。对对淤淤泥泥质质土土、淤淤泥泥、泥泥炭炭质质土土、泥泥炭炭应应按按地地区区经经验验或或通通过过现现场场试试验确定其适用性。验确定其适用性。40 桩桩板结构路基是随着铁路的建设而板结构路基是随着铁路的建设而出现的一种新型轨下基础结构型式，主出

28、现的一种新型轨下基础结构型式，主要由钢筋混凝土桩基、托梁、承台板和要由钢筋混凝土桩基、托梁、承台板和桩周土体四大部分组成。桩板结构的桩桩周土体四大部分组成。桩板结构的桩基竖向穿透松软土层，可严格控制高速基竖向穿透松软土层，可严格控制高速铁路路基工后沉降；桩周土体对桩基的铁路路基工后沉降；桩周土体对桩基的侧向抗力，使桩板结构路基具有较大的侧向抗力，使桩板结构路基具有较大的纵横向刚度。纵横向刚度。4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术（9）桩板结构高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理41（9）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理

29、技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 相比相比于桥梁结构，桩板结构更适用于挖方以及低填方于桥梁结构，桩板结构更适用于挖方以及低填方路段，也适用于既有软弱路基的提速加固处理；相比于桩路段，也适用于既有软弱路基的提速加固处理；相比于桩网结构等处理措施，桩板结构在经济方面具有一定的优势。网结构等处理措施，桩板结构在经济方面具有一定的优势。另外，桩板结构施工机具通用、方法简易。另外，桩板结构施工机具通用、方法简易。42使用范围 适用于基础变形控制严格的深厚软弱地基、湿陷性黄土地基低路堤、路堑，桥隧间短路基过渡段，岔区路基及既有路基加固，以及新建铁路路基斜交超浅埋地铁段。隧隧间短路基桥隧

30、间短路基 2 2）新型地基处理新型地基处理技术技术（9）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理43 2 2）新型地基处理新型地基处理技术技术工程应用 斜交超浅埋地铁的某客运专线桩板结构路基工程。桩板结构路基平面布置图桩板结构路基纵横断面图及监测点布置图 超浅埋地铁盾构上浮与扰动问题是世界性难题，盾构变形是由诸如地层类型、机具种类及施工状况等多方面因素综合作用的结果。（9）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理44 2 2）新型地基处

31、理新型地基处理技术技术工程应用 通过施工及试运营期间的安全评估，表明：桩板结构有效控制了后续沉降的发生，大大降低了新建客运专线与既有地铁的相互影响。地铁地铁沉降沉降变形分布曲线变形分布曲线地铁地铁水平位移水平位移分布曲线分布曲线桩板结构路基沉降变形时程曲线桩板结构路基沉降变形时程曲线（9）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理45工程应用 郑西客运专线郑西客运专线武广客运专线武广客运专线 解决了深厚湿陷性黄土地基、上覆软土岩溶地基的沉降控制问题。深厚湿陷性黄土深厚湿陷性黄土软土、岩溶软土、岩溶（9）桩板结构4 4

32、 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理46跨超浅埋地铁段跨超浅埋地铁段软土软土京沪高速铁路京沪高速铁路深厚软土深厚软土沪杭客运专线沪杭客运专线 解决了深厚软土地区跨超浅埋地铁路段、深厚软土地区低路堤路段的沉降控制与动力影响降低问题。（9）桩板结构工程应用 4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理47六沾复线六沾复线地形条件复杂段地形条件复杂段淤泥质土淤泥质土成绵乐城际客专成绵乐城际客专软弱土软弱土 解决了淤泥质土地基地形限制路段、软弱土地基低路堤路段的沉降

33、控制与施工便捷等问题。（9）桩板结构工程应用 4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理48陡坡陡坡椅椅型桩板结构型桩板结构路基路基 椅型桩板结构路基是一种根据陡坡地段的特殊要求提出的，由钢筋混凝土桩基、横梁、承载板与挡土板以及路基填土组成，兼有承载和支挡双重功能的新型桩板结构路基，其综合了桩板墙支挡结构与传统桩板结构路基的技术特点。（9）桩板结构4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术49 桩桩筏结构由地基板及褥垫层组成，与筏结构由地基板及褥垫层组成，与刚性桩（预制管桩、钻孔灌注桩）共同作刚性桩（预

34、制管桩、钻孔灌注桩）共同作用，形成桩筏基础。筏板与刚性桩之间采用，形成桩筏基础。筏板与刚性桩之间采用刚性连接，地基加固整体性更好，有利用刚性连接，地基加固整体性更好，有利于提高整体稳定性。于提高整体稳定性。桩桩筏基础按其下部的刚性桩基础全部筏基础按其下部的刚性桩基础全部承担桩筏基础本身及上部路堤、轨道建筑承担桩筏基础本身及上部路堤、轨道建筑及列车荷载作用进行设计。及列车荷载作用进行设计。桩桩筏结构适用于基础变形控制严格、筏结构适用于基础变形控制严格、承载力要求高，填土高度大于承载力要求高，填土高度大于3m3m地段的深地段的深厚层软弱地基。厚层软弱地基。（10）桩筏结构地基4 4 高速铁路路基新

35、型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理筏板筏板桩桩50 桩桩网结构路基，是指天然地基网结构路基，是指天然地基在地基处理过程中，下部土体得到在地基处理过程中，下部土体得到竖直向增强体竖直向增强体-“-“桩桩”(可带桩帽可带桩帽)的的加强从而形成桩土复合地基加固区，加强从而形成桩土复合地基加固区，并在该区上部铺设水平向增强体并在该区上部铺设水平向增强体-“-“网网”（土工格栅等）从而形成加筋（土工格栅等）从而形成加筋土复合地基加固区，使桩土复合地基加固区，使桩-网网-土协土协同作用、共同承担荷载的人工地基。同作用、共同承担荷载的人工地基。（11）

36、桩网结构地基4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理51 在在地基部分土体中设置的竖直向增强体地基部分土体中设置的竖直向增强体“桩桩”是受力主体，与桩间土形是受力主体，与桩间土形成桩土加固区，承担上部荷载，并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加成桩土加固区，承担上部荷载，并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层“网网”，形成柔性拱区（上，形成柔性拱区（上部与下部之间的柔性土拱过渡区）。桩网复合地基中的桩起承载作用，是力部与下部之间的柔性土拱过

37、渡区）。桩网复合地基中的桩起承载作用，是力学要求；而高强度网则是结构要求，目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土学要求；而高强度网则是结构要求，目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土应力比，使桩应力比，使桩-网网-土协同作用、共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降土协同作用、共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降。（11）桩网结构地基4 4 高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基新型地基处理技术高速铁路路基工程地基处理高速铁路路基工程地基处理 桩桩网结构适用于基网结构适用于基础变形控制严格、承载础变形控制严格、承载力要求高，填土高度大力要求高，填土高度大于于3m3m地段的深厚层软弱地段的深厚层软弱地

38、基。地基。n成熟技术1：高性能轻质混凝土五、新技术研究与应用1、轻质性轻质性：轻质性的应用核心在于减轻荷载。：轻质性的应用核心在于减轻荷载。2、自立性自立性：终凝后可固化自立终凝后可固化自立；固化；固化后对支挡结构物几乎没有后对支挡结构物几乎没有侧压力侧压力。3、密度和强度可调节性密度和强度可调节性：容重可调范围：容重可调范围 3-18 kN/m3，强度强度使用范围使用范围在在0.3-20.0 MPa。主要工程特性4、良好施工性：集中搅拌制作，软管泵送，施工便捷，占用作业面积小，无须振捣碾压，工期短。5、耐震特性：密度小（通常只有普通混凝土的25），在同等条件下所受到的水平惯性力小，耐震性强。

39、n成熟技术1：高性能轻质混凝土五、新技术研究与应用 研究团队依托铁总研究团队依托铁总2个重点课题，开展了大量的个重点课题，开展了大量的轻质混凝土轻质混凝土改性基础实验、大比例模型实验和理论分析改性基础实验、大比例模型实验和理论分析，形成了高性能轻形成了高性能轻质混凝土配方参数，提高了轻质混凝土材料的强度质混凝土配方参数，提高了轻质混凝土材料的强度和和延展性，延展性，研发了一套高性能轻质混凝土智能化生产设备，形成了完善的研发了一套高性能轻质混凝土智能化生产设备，形成了完善的轻质混凝土综合应用工艺体系轻质混凝土综合应用工艺体系。n路基填筑弱化地基处理强度，降低地基处理成本减小地基附加应用，解决路基

40、沉降控制技术难题五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n路基拓宽减小地基附加应力，弱化地基处理强度解决新老路基差异沉降技术难题不需要放坡，减小土石方工程量，减少占地面积五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n路基拓宽德州高铁站台邦邦填填轻质混凝土工程减少地基处理强度，降低对既有运营线的不良影响减小差异沉降，保证结构的稳定性五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n过渡段优化桥台及软基处理，降低过渡段建造成本解决桥台后填土压实技术难题控制过渡段不均匀沉降五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n陡坡路段填筑常规路堤式挡墙工法稳定性难保证，支护代价高，工

41、期长常规高填深挖工法高填深挖，支护代价高，破坏环境新型轻质混凝土工法支护简单，施工速度快，保护环境=水平向地震荷载：边坡稳定性系数：下滑 墙背侧向土压力：优化支挡结构、减少占地面积、降低对环境破坏、提高路基工程安全性。五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n覆土减荷降低结构的上覆荷重，确保结构安全地下结构再次加固要简单便捷五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n管线回填、保温、防护采用轻质混凝土回填灌浆具有施工简便、回填速度快、回填充实度高、对结构压力小等优点。五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n站场路基填筑沪昆线曲靖北站挡墙背后轻质混凝土回填工程减小对

42、支挡结构的荷载：土压力、地震荷载。解决压实技术难题，减小沉降。五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土n站场路基填筑杭州东站轻质混凝土扩建工程减小填筑体对既有建筑物的影响解决狭小空间填筑问题五、新技术研究与应用n成熟技术1：高性能轻质混凝土 螺旋螺旋钢桩（钢桩（Screw pile/helical pile）由由若干若干螺旋叶片螺旋叶片焊焊接在接在中心钢轴中心钢轴上，可通过人工或机械施加扭矩旋入地面的变截上，可通过人工或机械施加扭矩旋入地面的变截面钢桩。面钢桩。加长杆拼接螺栓n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n概念五、新技术研究与应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩机械安装

43、 以以覆覆土土（软软土土）厚厚度度10m和和下下卧卧层层是是砂砂岩岩为为例例，通通过过机机械械方方式式，将将10-20cm螺螺旋旋钢钢桩桩打打入入砂砂岩岩层层内内1.5m，总总打打入入深深度度为为11.5m，仅仅需需要要3-5分钟分钟。人工安装 以以覆覆土土（软软土土）厚厚度度5m和和下下卧卧层层是是砂砂岩岩为为例例，通通过过人人工工方方式式，将将5-10cm螺螺旋旋钢钢桩桩打打入入砂砂岩岩层层内内0.5m，总总打打入入深深度度为为5.5m，仅仅需需要要5-7分钟分钟。n机械安装五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n人工安装五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n突出优点

44、u适用性广适用性广：从软土到SPT小于100的风化基岩的各种地质土层u施工快捷高效施工快捷高效:无开挖无弃土，无需等待混凝土养护凝结u环境影响小环境影响小：无需降地下水，施工噪音小u耐久性、稳定性耐久性、稳定性：热镀锌后的防腐寿命可达75120年（美标）u抗震性好抗震性好：钢材延展性优于混凝土桩u总体经济性好总体经济性好：台班费低、无弃土处理、桩体直接受荷无等待u快速估算承载力快速估算承载力：通过安装扭矩值直接快速估算桩体承载力五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路沿线标识基础快速加固公路沿线标识基础快速加固n工程应用五、

45、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路病害路公路病害路基边坡快速基边坡快速加固修复加固修复n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路挡墙桩基公路挡墙桩基n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩公路挡墙锚固n工程应用铁路接触网等支架基础铁路接触网等支架基础五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩新建房屋基础及现有地基托换地下结构桩基加固管道基础及抗浮控制休闲水道快速支撑n工程应用五、新技术研究与应用n成熟技术2：拼接式螺旋钢桩不同配合比密度自然风干条件下不同龄期的强度 为确定设计面板强度所需陶粒混凝土配比参数提供依据。为确定陶粒混凝土慢板拆

46、模、吊装、运输等提供依据。不同密度、龄期陶粒混凝土试块无侧线抗压强度试验uC25强度陶粒混凝土密度1350-1400kg/m3。uC30强度陶粒混凝土密度1450-1500kg/m3。五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n陶粒混凝土试块陶粒混凝土试块切割面形状五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n陶粒混凝土试块 通过调整混凝土的微级配，使用超细粉提高混凝土的抗渗透性，阻碍水分渗透即可改善泛碱现象。n陶粒混凝土面板模具易拆装、轻便 根据设计图A、B型面板模块制作的模具。五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n陶粒混凝土面板A、B型面板参数预制面板（A型）模块尺寸

47、（m）高0.550厚0.400长1.000单块体积（m3)0.22LC25-30陶粒混凝土密度1500单块重量（kg）330预制面板（B型）模块尺寸（m）高0.550厚0.400长0.500单块体积（m3)0.11LC25-30陶粒混凝土密度1500单块重量（kg）165五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n陶粒混凝土面板陶粒混凝土A、B型面板五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土n复合轻质混凝土面板五、新技术研究与应用n成熟技术3：陶粒轻质混凝土复合型构件参数要求：1.两种材料接触面不能为平面，应设置成不规则曲面；2.接触面不能有明显的缝隙，应平整光滑；3.下层浇筑后，

48、应立即浇筑上层轻质混凝土；4.复合型构件养护时间不得少于24h；5.土工格栅应预埋至下层陶粒砼中，上层轻质砼中竖向格栅应配置横向连接条。五、新技术研究与应用具有具有抗滑降噪抗滑降噪功能的新功能的新型透水水泥混凝土路面型透水水泥混凝土路面长寿命长寿命透水水泥混凝土透水水泥混凝土路面路面优点优点研究方向研究方向解决城市解决城市内涝内涝问题问题解决城市解决城市夏季高温夏季高温问题问题构建新型构建新型海绵城市海绵城市p透水水泥混凝土路面n成熟技术4：新型水泥路面五、新技术研究与应用n成熟技术4：新型水泥路面露石混凝土路面在露石混凝土路面在陡坡陡坡路段路段的应用的应用露石混凝土路面在露石混凝土路面在隧道

49、铺面隧道铺面中的应用中的应用露石混凝土路面在露石混凝土路面在市政市政道路道路上上的应用的应用露石混凝土路面在露石混凝土路面在桥面铺装桥面铺装上的上的应用应用优点优点研究方向研究方向提高路面提高路面抗滑抗滑性能性能降低轮胎路面接触降低轮胎路面接触噪声噪声水平水平提高提高层间接触强度层间接触强度p露石水泥混凝土路面五、新技术研究与应用n成熟技术5：基于北斗的铁路路基监测技术监测预警系统架构监测预警系统架构数数据据采采集集层层：现场采集北斗监测站（包括基准站及监测站）的相关原始数据，进行初步的处理并进行现场储存。数数据据传传输输层层：选择移动、联通或电信的GPRS/3G/4G无线通讯的方式，将原始数

50、据传输到监测中心。数数据据处处理理层层：部署与监测总中心的硬件设备及软件设备。数数据据应应用用层层：包括前端用户的设备、展示软件及预警发布部分。五、新技术研究与应用n成熟技术5：基于北斗的铁路路基监测技术铁路沿线监测应用铁路沿线监测应用l铁路路基沉降变形监测l高陡边坡全生命期健康监测与预警l铁路路基支挡结构变形监测l铁路异物侵限监控l铁路沿线桥梁、隧道变形监测l五、新技术研究与应用n成熟技术5：基于北斗的铁路路基监测技术交通土建健康监测与安全评交通土建健康监测与安全评估预警系统估预警系统V2017系统管理p对系统进行管理健康监测p获取监测数据安全评估p对监测数据进行评估预警管理p发布预警软件主