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1、日本高速铁路路基基床设计与施工路基变形与控制标准有碴轨道板式轨道在日本铁路使用的主要轨道结构新干线铁路山陽新幹線 553.7km（新大阪岡山,1972年）（岡山博多,1975年）東海道新幹線 515.4km（東京新大阪,1964年）東北新幹線 496.5km（大宮盛岡,1982年）（上野大宮,1985年）（東京上野,1991年）（東京八戸,2002年）北陸新幹線 117.4km（高崎長野,1997年）上越新幹線 269.5km（大宮新潟,1982年）秋田新幹線* 127.3km（盛岡秋田,1997年）山形新幹線* 87.1km（福島山形,1992年）*在来線標準軌化秋田盛岡仙台福島大宮東京上野
2、新潟長野山形高崎名古屋広島岡山新大阪八代西鹿児島金沢石動富山糸魚川青森敦賀熊本長崎八戸営業中路線：2,180km整備新幹線（3線4区間630km）東北（八戸青森）北陸（長野富山）北陸（石動金沢）九州（博多新八代）整備新幹線（未着工1,170km）基本計画線（12線約3,510km）博多上越以土层、岩石等为材料构筑的结构体以及与其相邻的小结构体的总称。路基、路堤、路堑、加强土、排水结构、坡面防护结构以及与此类似的结构。土结构体的概要挖方挖方路堤路堤路基路基路床路床坡顶截水沟坡面排水沟线路侧沟线路侧沟排水层坡顶层厚管理材料坡面排水沟护坡道坡面坡底坡顶坡面坡底护坡道原地基上部路堤下部路堤原地基面排水
3、层坡底排水沟土结构区间较多第一条高速铁路路堤设计的考虑方法 防止冒泥 减少向道床道碴路基的贯入 减少路堤的压缩沉降 减小列车通过时的动态沉降路堤施工管理固实设备、铺设厚度、限制碾压次数 K75值30MN/m3 (压缩沉降、动态沉降) CBR值10（防止冒泥、防止道碴的贯入） 当路堤材料为粘性土时：液性限界L.L50当无法满足上述条件时：在表面施工底层道碴新干线铁路建设采用的技术标准东海道新干线（1964年开业）东海道新干线开业当初：发生冒泥、路堤沉降、坡面坍塌。将使用优良材料进行优质施工作为土建施工的基本方针。制定了“新干线土建标准示方书”（日本国有铁道编著）路基 不发生路基冒泥的土质 固实程
4、度：最大干燥密度的90以上路堤 限制材料 路堤的固实管理固实度（90以上）或圆锥支撑力（500kN/m以上） 桥台连接处：规定材料，碎石系，砂系新干线铁路建设采用的技术标准山阳新干线（1972年开业）采用了“建造物设计标准解说（土结构体）”（1978年制定）分类为普通铁路和新干线结构（路堤形状、路基结构）路基：采用强化路基：分散列车荷载，防止雨水的浸透路堤 分成上部路堤（距上面3m的范围）和下部路堤 材料：群分类的调整 固实的程度：上部路堤K30 110MN/m 下部路堤K30 70MN/m 层厚管理材料、排水层的设置 规定了路堤的支撑地基条件 路堤与结构体的连接部分（过渡段） 材料：级配碎石
5、，固实程度K30 150MN/m新干线铁路建设采用的技术标准东北上越新干线（1982年开业）采用了“铁路结构体等设计标准、该解说 土结构体” （1992年制定） 强化路基的经济化 加强路堤的采用采用土结构体上的板式轨道 编制“板式轨道用路基结构设计、施工手册（案）” 向“铁路结构体等设计标准、该解说 省力化轨道用土结构体” （1999年制定）反映混凝土路基的采用路堤材料、施工管理路床条件，路堤支撑地基条件 也对九州新干线、东北新干线（盛冈以北）采用新干线铁路建设采用的技术标准东北上越新干线（1997年开业）比有道床轨道更加严格规定混凝土路基轨道板混凝土基础路基沉降等的限制值 半正弦波形的路基挠
6、曲 平行移动折角假设跨距(m)错位混凝土路基结构轨道结构体路床（路堤）填充层钢筋混凝土板透层级配碎石层轨道结构体混凝土路基路床（路堑平地）排水层混凝土路基(a)路堤 (b)路堑平地A形轨枕板CA砂浆钢筋混凝土板简易铺装级配碎石层混凝土路基的截面形状线路区分 支撑荷载的路基宽度：B(m)标准厚度（m）钢筋混凝土板标准轨3.20t1=0.30窄轨*2.60t1=0.30级配碎石层标准轨t2=0.15窄轨t2=0.15*窄轨的轨距为1067mm（钢筋混凝土板）（级配碎石层）标准轨的轨距为1435mm钢筋混凝土板的标准截面标准轨区分上侧钢筋直径的种类路堤部分D19路堑、平地部分D16桥台、隧道连接部分
7、D16箱涵上部D22上侧钢筋下侧钢筋单位讨论模型（线路方向）1.钢轨、轨枕板、钢筋混凝土板为弹性梁2.钢轨扣件、CA砂浆作为线形弹簧，对此换算成为有限间隔的假设部件3.路床为全面支撑的线形弹簧讨论模型（线路直角方向）1轨枕板、钢筋混凝土板为弹性量2CA砂浆作为线形弹簧，换算成为有限间隔的假设部件3路床为全面支撑的线形弹簧4列车荷载通过扣件作为分布荷载作用5对于线路方向的有效宽度，根据在线路方向的讨论中求得的CA砂浆的假设部件的轴力分布设定在端部发生沉降时在中间部分发生沉降时路堤部分残余沉降的考虑方法混凝土路基的长度 一般部分最大长度：60m 桥梁等的连接部分综合考虑经济性及施工性等 隧道洞口部
8、分及桥台间最小长度：10m 小于该长度时 隧道：仰拱砼的长度 桥台间：桥台的回填采用混凝土滑杆和结合结构混凝土路基相互连接部分 滑杆：顺利传递剪切力，防止发生错位 结合结构：防止雨水等的浸透（防水橡胶等）滑杆 结合结构接缝材料树脂发泡体固定侧沥青材料二次涂付盖子32用活动侧防水橡胶（氯丁系橡胶）环氧树脂系粘接剂（脂状）接缝材料t=20mm(树脂发泡接缝材料)滑杆路基混凝土的钢筋组装状态混凝土灌注状况混凝土灌注后的养生状况混凝土路基完成混凝土路基与桥梁的连接部分钢筋混凝土板级配碎石层橡胶支承桥梁桥台过渡段混凝土路基与隧道的连接部分钢筋混凝土板路基混凝土橡胶支承仰拱砼级配碎石层支撑梁混凝土施工管理
9、截面位置b 为轨枕板宽度或枕木长度B 为支撑荷载的路基宽度t2为级配碎石层的标准层厚级配碎石层试验截面钢筋混凝土板试验截面约50m级配碎石试验截面钢筋混凝土板试验截面3m 轮廓仪测线伸缩接缝伸缩接缝施工管理截面（复线）为钢筋混凝土板的平坦性施工管理位置为钢筋混凝土板的层厚施工管理位置为级配碎石的层厚及固实程度的施工管理位置b 为轨枕板宽度或枕木长度B 为支撑荷载的路基宽度t2 为级配碎石层的标准层厚路堤的形状路堤高度、施工基面宽度、坡面坡度路堤的支撑地基路堤材料固实程度路堤路堤截面1:1.81:1.8粒調砕石.400 以上 以上 以上a:轨道中心间隔b:施工基面宽度c:至各限界的距离d:余量宽
10、度通信電力轨道中心车辆限界（风压限界）路堤的标准坡面坡度3%31:1.81:1.81:2.01 :2 .31.5m6.0m6.0m3.0mH6m6H12m12H18m层厚管理材料和路堤加强材料的配置层厚管理材料的目的效果 铺设厚度的管理 有利于路堤坡面的稳定 固实设备可以在路堤坡顶附近行走 对路堤总体能够均匀、充分地固实 防止因降雨等造成坡面坍塌 路堤加强材料（土层稳定纤维材料）层厚管理材料上部路堤下部路堤路堤的支撑地基0.50.5以上以上一般区段一般区段4,3004,300RLRL5%5%5%5%5%5%0.30cm0.30cm2.00m2.00mL L 排水垫层排水垫层土工隔栅土工隔栅等等
11、顶部路堤顶部路堤h h3.0m3.0m层厚管理材料层厚管理材料路堤宽度路堤宽度路堤地基段路堤地基段深度相当于路堤宽的两倍深度相当于路堤宽的两倍L L2 21 1l l过滤材料过滤材料（无纺布等）（无纺布等）注明）上图为路堤的尾槽，左侧在用地范围内，右侧则为注明）上图为路堤的尾槽，左侧在用地范围内，右侧则为 用地范围之外。用地范围之外。路堤的沉降实例沉降量(mm)过去期间路堤的支撑地基条件基岩无条件基岩无条件洪积层砾质土无条件洪积层砾质土无条件砂质土砂质土N N值值2020粘性土粘性土N N值值44冲积层砾质土冲积层砾质土N N值值2020砂质土砂质土N N值值2020确认有无液状化的可能性确认
12、有无液状化的可能性粘性土粘性土N N值值44确认路堤荷载已被充分压实，确认路堤荷载已被充分压实，下沉或稳定方面无隐患下沉或稳定方面无隐患采用支撑桩方式的地基改良工艺采用全层改良方式的地基改良工艺缩短放置期间时，应通过测量等确认没有发生沉降问题。路堤的放置期间对路堤材料要求的条件作为对应板式轨道的路堤材料，为了保持健全的轨道状态，要求： 对于列车荷载、地震、降雨等具备稳定性 压缩性小 对列车荷载保证适度的弹性（上部路堤） 等群记号土壤的分类记号A群 （G）（G-S）（GS）（G-F）（G-FS）（GS-F） （S）（S-G）（SG）（S-F）（S-FG）（SG-F） 硬岩石渣B群 （G-F）（G
13、-FS）（GS-F）（GF）（GF-S）（GFS） （S）（S-G）（SG）（S-F）（S-FG）（SG-F）（SF） （SF-G）（SFG）软岩石渣 脆弱岩石渣C群 （GF）（GF-S）（GFS）（SF）（SF-G）（SFG） （ML） （CL）D1群 （MH） （CH） 脆弱岩石渣D2群 （SF）（SF-G）（SFG） （OL）（OH）（OV）（Pt）（Mk）V群 （VH）（VH1）（VH2）其他人工材料（Wa）（I） 路堤材料的群分类各群材料的性质A群材料可确保K30 值110MN/m3（自重）固结沉降、（重复负荷）剩余沉降及弹性位移量极 小且优质最适合路堤材料优质，压实不充分也可以确保
14、K30值110MN/m3，但可能 会造成压实不均匀压实不充分，可能会加大列车重复负荷带来的塑性沉降各群材料的性质B群材料可确保K30值70MN/m3（自重）固结沉降不会长时间持续因材实施稳定处理工艺，可确保K30值110MN/m3材料施工性能良好，适于路堤各群材料的性质C群材料含有有机物或火山灰质细粒土的砾岩及细粒土低液限土施工管理严格，可确保K30值70MN/m3因材实施稳定处理工艺，可确保K30值110MN/m3压缩性等方面，逊于B群各群材料的性质D1群，D2群材料压缩性高，施工性能差用于路堤时，须相应处理V群材料反复搅拌后变软，强度明显下降施工效率低于其他土壤容易产生喷泥，一般不适合作路
15、堤材料可使用的路堤材料上部路堤可使用的材料下部路堤可使用的材料A群稳定处理的B群（只限于细粒少的材料）产业副产品的再生资源等A群稳定处理的B群（只限于细粒少的材料）产业副产品的再生资源等一般性工艺：水泥稳定处理，石灰稳定处理，土工织布注意事项施工费用材料费，施工费，临时搭建费对比不进行稳定处理时，路堤材料采购费与土壤投弃费 等增加费用环境条件对投弃剩土的场所进行规定，确保搬运道路；注意高碱水泥或石灰对周边环境的影响施工材料搬入条件，施工设备的处理能力，临时搭建的天数施工条件土质条件与施工数量路堤材料的稳定处理路堤材料的稳定化处理预混合方式路堤材料的稳定化处理现场混合方式其他材料塑料泡沫气泡砂浆
16、等煤灰（粉煤灰）混凝土砾石级配碎石（RM材）与未筛分碎石（RC材）等比天然砾石更容易破碎适用于列车荷重导致沉降的施工基面1m以深处土壤环境保证稳定 减少土层的间隙率 降低透水性 减少因水的浸入而发生软化、膨胀 保证支撑自重、列车荷载等的必要强度减少沉降 减少对列车行驶造成不良影响的路堤自身的压缩沉降保证刚性 保证支撑列车荷载的路基所要求的刚性上部路堤：满足，下部路堤：满足，路堤固实的意义路堤压实度的管理方法保证稳定减少沉降保证刚性密度干燥密度的测定：土壤密度试验（RI换砂灌砂等方法）压实度比率（干燥密度最大干燥密度）K值通过道路平板载荷试验方法算出K30值通过FWD试验小型FWD试验算出K值（
17、KFWD，KPFWD值）密度K值固实的程度和管理方法使用试验路堤，当固实密度比为90左右、确认了K30值为150MN/m以上时。密度（固实密度比）K30值平均值95以上（下限值92）平均值110MN/m以上（下限值70MN/m以上）上部路堤下部路堤对于碎石， 平均值90以上（下限值87）对于砂， 平均值95以上（下限值92）管理方法使用RI进行土密度试验使用灌砂法进行土密度试验使用砂置换法进行土密度试验道路的平板载荷试验FWD试验平均值90以上（下限值87）平均值150MN/m3以上（下限值110MN/m3以上）道路的平板载荷试验小型FWD（Portable Falling Weight De
18、flectometer）KPFWD（PDIS/DIS）（D/D30）PDIS：位移在DIS时的荷载应力DIS：用小型FWD载荷板直径算出K值 的位移 1.25D/D30（mm）1.25：用直径30cm载荷板算出K值的位移D ：小型FWD载荷板直径（cm）D30 ：平板载荷用载荷板直径（30cm） 通过小型FWD算出K值K30值与KPFWD值K30KPFWD砾质土：2砂质土：1.5粘性土：1粘性土砂质土砾质土为路堤建设，健全施工标准选择质量良好的路堤材料切实的施工标准小心施工路堤试验目的用不适当的设备在高含水量土壤上强行施工过度碾压（over compaction）土壤内部切断破坏，平滑剥落，侧
19、向流动（碾压力度过大，碾压次数过多）良好路堤材料压实不充分发生沉降（空隙多）不稳定（降雨引起结合粗粒土的细土的流失） 路堤试验目的路堤施工的作业标准路堤试验施工前规定的标准1）取土场所的挖掘方法：围岩，围岩的稳定处理，含水量2）施工设备的选择与安装选择适合路堤材料的压实设备3）适合的含水量范围：最佳含水量附近路堤施工的作业标准根据路堤试验施工规定的标准1）摊铺方式与每层摊铺厚度2）压实次数与压实速度：碾压次数，碾压速度3）路堤材料稳定处理的施工方法：添加率，施工方法的确认4）施工管理试验的方法：试验器具，使用方法，试验人员及能力5）层厚管理材料的摊铺方法：施工方法，施工设备的边坡运行路堤试验例
20、路堤的施工管理位置路堤的施工管理位置路堤与其他土结构体的连接部分以下项目的对策 沉降 原有路堤的有害沉降（坡面路堤） 不均等沉降（路堑、路堤的连接部位） 在连接部位的滑动 路床强度的变化 线路横断方向：坡面路堤、单侧挖方单侧填方 线路方向：挖方填方拓宽路堤时新旧路堤的连接（例）路基 上部路堤下部路堤置换原有路堤台阶式挖方路堤与路堑的连接部位与路堑连接区域的示例（切除原地基时）路堤与切除部的连接部位与路堑连接部位的示例（切除原地基比较困难时）路堤与切除部的连接部位路堑面与计划路线呈斜线时的连接部位示例半填半挖式路基（例）挖方排水层置换阶段式挖方上部路堤下部路堤原天然地基路堤与桥梁连接部位的要求及
21、对策要求事项：要求事项：路堤和桥梁之间，不得出现有害性不均匀下沉现象。路堤和桥梁之间，不得出现有害性不均匀下沉现象。不得急剧改变道床刚度（不得急剧改变道床刚度（值），以减缓轨道位移，或保值），以减缓轨道位移，或保 证列车舒适运行。证列车舒适运行。地震时，桥台背后的路堤不得出现大幅度的下沉。地震时，桥台背后的路堤不得出现大幅度的下沉。路堤与桥梁连接部位的要求及对策对策对策减少路堤本身的固结沉降量减少路堤本身的固结沉降量优质的路堤材料优质的路堤材料严格的施工管理严格的施工管理为避免道床强度的突变，桥台背后的路堤设置过渡为避免道床强度的突变，桥台背后的路堤设置过渡 段。段。优于路堤的材料优于路堤的材
22、料严于路堤的施工与管理严于路堤的施工与管理过渡段结构路堤与涵洞禁止直接在涵洞上面铺设钢筋混凝土板。禁止直接在涵洞上面铺设钢筋混凝土板。确保级配碎石层（厚确保级配碎石层（厚30cm30cm）及路堤的厚度。）及路堤的厚度。其余的施工及其质量，要求与路堤和桥梁过渡段相同。其余的施工及其质量，要求与路堤和桥梁过渡段相同。过渡段的施工状况过渡段的施工及其质量材料材料级配碎石：有碴轨道级配碎石：有碴轨道水泥稳定级配碎石：板式无碴轨道水泥稳定级配碎石：板式无碴轨道压实级配碎石层压实级配碎石层单层施工厚度单层施工厚度15cm15cmK K3030值值200MN/m200MN/m3 3，或压实度，或压实度9595以上以上水泥稳定级配碎石层水泥稳定级配碎石层设计标准强度设计标准强度q qu u=2N/mm=2N/mm2 2填筑量：重量比高于填筑量：重量比高于2 2，最好达到，最好达到3 3左右。左右。事先通过室内试验决定事先通过室内试验决定采用水泥改良土的过渡段(a)有后底座(b)无后底座桥梁水泥稳定处理过渡段水泥稳定处理过渡段桥梁RC路基路堤RC路基路堤土层稳定纤维材料
