水电局高速铁路讲座填料与压实

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1、中国水电七局高速铁路培训班中国水电七局高速铁路培训班路基专题讲座路基专题讲座主讲人主讲人 罗强罗强 教授教授Tel: 13018277265, 028-87602708 e-mail: 2008年年1月月1617日日 成都成都 路基填筑主要技术标准与实施要点路基填筑主要技术标准与实施要点路基填筑主要技术标准与实施要点路基填筑主要技术标准与实施要点桥梁桥梁路基路基隧道隧道轨道轨道结结构构地地基基路基结构的最大特点：土既是结构地基，又是结构材料路基结构的最大特点：土既是结构地基，又是结构材料结结构构地地基基结结构构材材料料结结构构地地基基结结构构介介质质土土路基填筑主要技术标准与实施要点路基填筑主

2、要技术标准与实施要点路基结构路基结构路基填料路基填料路基压实路基压实填料选择填料选择分类分组分类分组设设计计技技术术检检测测技技术术路基填筑主要技术标准与实施要点路基填筑主要技术标准与实施要点1.1.路基填料分类与分组路基填料分类与分组1.11.1路路基基填填料料的的分分类类与与分分组现状组现状 1.21.2完完善善路路基基填填料料分分类类与与分组的建议分组的建议 1.31.3关关于于粗粗颗颗粒粒土土粒粒径径级级配标准的讨论配标准的讨论 2.2.路基压实与压实标准路基压实与压实标准v2.12.1铁铁路路路路基基压压实实及及压压实实标准的发展标准的发展 v2.22.2公公路路路路基基压压实实及及

3、压压实实标准的变化标准的变化 v2.32.3国国外外高高速速铁铁路路路路基基压压实及压实标准的情况实及压实标准的情况 v2.42.4高高速速铁铁路路路路基基压压实实及及压实标准的思考压实标准的思考 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状 v为什么要进行土的工程分类为什么要进行土的工程分类 土土在在工工程程建建设设中中的的作作用用：建建筑筑物物地地基基，构构筑筑物物填填料料。前前者者是是保保持持天天然然结结构构状状态态的的土土，后后者者是经由人工扰动或配制的土。是经由人工扰动或配制的土。 对对不不同同工工程程用用途途的的土土，选选取取影影响响显显著著的的指指标标，按按其其差差异异划划分分成成类

4、类或或组组，给给予予合合适适的的定定名名，可可从土类和土名中初步了解其主要的工程特性。从土类和土名中初步了解其主要的工程特性。 当当用用作作地地基基土土时时，可可结结合合其其它它指指标标确确定定地地基基土土的的承承载载力力，初初步步估估计计建建筑筑物物的的沉沉降降；当当用用于于路路基基填填料料时时，可可初初步步评评估估填填料料的的压压实实强强度度、透透水性和稳定性，合理地选择施工方案。水性和稳定性，合理地选择施工方案。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状v由由于于历历史史和和专专业业的的原原因因，我我国国铁铁路路系系统统长期存在两种长期存在两种“土的工程分类土的工程分类”，即：，即：铁路

5、路基设计规范中的铁路路基设计规范中的“填料分类填料分类”铁铁路路工工程程地地质质技技术术规规范范中中的的“岩岩土土分分类类”两两种种分分类类方方法法服服务务于于不不同同的的工工程程目目的的，针对的是两种不同状态的土。针对的是两种不同状态的土。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状v“铁铁路路工工程程岩岩土土分分类类”的的服服务务对对象象主主要要是是自自然然界界中中保保持持天天然然结结构构状状态态的的地地基基土土，它它的的土土性性决决定定于于土土的的地地质质成成因因、矿矿物物成成分分、粒粒径径组组成成和和水水的的含含量量，将将它它们们按按一一定定的的规规律律划划分分成成类类或或组组，其其主主

6、要要目目的的是是确确定定地地基基土的承载力，初步估算构筑物的沉降，如：土的承载力，初步估算构筑物的沉降，如： 用孔隙比和含水量等指标确定地基承载力；用孔隙比和含水量等指标确定地基承载力； 用含水量确定淤泥质土地基承载力；用含水量确定淤泥质土地基承载力； 进行相关原位试验确定地基承载力。进行相关原位试验确定地基承载力。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状v“路路基基工工程程填填料料分分类类”是是针针对对天天然然结结构构已已被被破破坏坏的的扰扰动动土土，将将其其按按粒粒径径组组成成、按按细细粒粒含含量量和和级级配配情情况况等等划划分分成成类类和和组组，用用以以估估算算填填料料压压实实后后的的

7、强强度度、可可压压实实性性和渗透性、冻胀性等。和渗透性、冻胀性等。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状v在土的粒组划分标准方面在土的粒组划分标准方面两两种种分分类类方方法法在在粒粒粒粒径径划划分分和和名名称称方方面面基基本本一一致致，只只是是在在碎碎石石和和砾砾石石的的粒粒组组界界限不同，如表限不同，如表2-12-1所列。所列。一一般般认认为为，碎碎石石的的粒粒径径从从200200mmmm到到2020mmmm范范围围太太大大，按按200200mmmm到到6060mmmm划划分分更更合合理理，也也与与国国内内外外大大多多数数相相关关规规范范的的粒粒组组划划分分标标准一致，如表准一致，如表2

8、-42-4所列。所列。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状分分类类与与分分组组现现状状1.11.1分类与分组现状分类与分组现状v在土的工程分在土的工程分类标准方面准方面铁路路工工程程岩岩土土分分类标准准是是将将试样按按粒粒组由由大大至至小小进行行重重量量累累积，当当累累积到到某某一一粒粒组、其其重重量量超超过总重重量量的的50%50%或或自自定定的的某某一一界界限限时，就以就以该粒粒组定名，即所定名，即所谓的的“粒径累粒径累积法法”。进行行重重量量累累积定定名名后后，将将土土按按2 2mmmm、0.075mm0.075mm界界限分成碎石限分成碎石类土、砂土、砂类土和黏性土三大土和黏性土三

9、大类。砂砂类土和黏性土之土和黏性土之间的的过渡部分渡部分则定定为粉粉质土。土。碎碎石石类土土按按粒粒径径大大小小和和形形状状细分分成成6 6种种，砂砂类土土按按粒粒径径大大小小细分分为5 5种种，黏黏性性土土按按塑塑性性指指数数I IP P分分为2 2种，如表种，如表2-22-2和表和表2-32-3所列所列 。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状1.11.1分类与分组现状分类与分组现状用用“粒粒径径累累积法法”进行行土土的的工工程程分分类，简单易易行行，但分但分类指指标单一，不能很好地反映土性。一，不能很好地反映土性。对粗粗粒粒土土分分类时, ,只只按按大大于于某某一一重重量量的的粒粒组

10、大大小定名，不能考小定名，不能考虑土中其它粒径成分。土中其它粒径成分。对于于细粒粒土土来来说，只只用用塑塑性性指指数数单一一指指标定定名名，没没有有考考虑液液限限高高低低对土土性性的的影影响响，而而高高液液限限土土的的强强度度低低、压缩性性大大、水水稳定定性性差差，容容易易引引起起路基的各路基的各类病害。病害。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状v在土的工程分在土的工程分类标准方面准方面铁路路路路基基设计规范范的的分分类依依据据是是除除考考虑土土中中的的颗粒粒粒粒径径大大小小和和塑塑性性指指标外外，在在粗粗粒粒土土定定名名时考考虑了了土土中中的的细颗粒粒含含量量和和粗粗颗粒粒级配配等等情

11、情况况，在在给细粒粒土土定定名名时考考虑了了土土中中粗粗颗粒粒含含量和量和细颗粒塑性指粒塑性指标，如表，如表2-52-5和表和表2-62-6所列。所列。这样分分类后后能能较清清楚楚地地了了解解每每一一种种土土的的颗粒粒组成成和和土土性性，并并对土土的的抗抗剪剪性性、压缩性性、可可压实性性、渗渗透透性性、抗抗冻性性等等进行行初初步步评价价，有有利利于于对路基填料的正确路基填料的正确选用。用。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状分分类类与与分分组组现现状状分分类类与与分分组组现现状状1.11.1分类与分组现状分类与分组现状“填填料料分分类”定定名名后后，即即可可根根据据填填料料的的工工程程性

12、性质和适用性和适用性进行行“填料分填料分组”。以以填填料料的的剪剪切切强强度度、可可压实性性、压缩性性、对气气候候环境境的的敏敏感感性性等等为依依据据，将将填填料料分分为A A、B B、C C、D D、E E共五共五组。A A组优质填料填料B B组良好填料良好填料C C组一般填料一般填料D D组不宜使用的差不宜使用的差质填料填料E E组严禁使用的劣禁使用的劣质填料填料1.11.1分类与分组现状分类与分组现状A A、B B组填填料料多多为强强度度较高高、压缩性性较小小的的块石石、碎碎石石、砾石石、砂砂土土和和粗粗粒粒混混合合土等。土等。细粒粒土土由由于于强强度度较低低、压缩变形形较大大，均被均被

13、归为C C组和和D D组填料。填料。L L40%40%时的黏土和粉土的黏土和粉土为C C组填料。填料。L L40%40%的黏土和粉土的黏土和粉土为D D组填料。填料。有机土有机土为E E组填料。填料。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状粗粗粒粒混混合合土土中中的的细粒粒含含量量对填填料料性性质有有影影响响，采用采用5%5%、15%15%、30%30%划分。划分。细粒粒含含量量5%5%，混混合合土土受受水水的的影影响响小小，没没有有冻胀性，可作性，可作为渗水材料使用。渗水材料使用。细粒粒含含量量在在5 515%15%，在在混混合合土土中中它它已已填填充充了了部部分分粗粗颗粒粒的的空空隙隙，

14、使使混混合合土土的的透透水水性性、压实性性有所改有所改变。细粒粒含含量量在在151530%30%，混混合合土土的的性性质受受细粒粒含含量的影响量的影响较大。大。细粒粒含含量量30%30%时，混混合合土土的的性性质基基本本受受细粒粒土控制。土控制。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状与与铁路路工工程程岩岩土土分分类标准准比比较，尽尽管管铁路路路路基基设计规范范的的分分类标准准对传统的的“粒粒径径累累积法法”进行了部分修改，但仍存在下列行了部分修改，但仍存在下列问题：没没有有考考虑填填料料中中粗粗细颗粒粒填填充充物物的的成成分分。粗粗粒粒混混合合土土中中的的细粒粒成成分分对填填料料性性质的的

15、影影响响较大大。如如果果细粒粒成成分分是是粉粉性性土土，这类填填料料的的强强度度、抗抗变形形、可可压实性性和和水水稳定定性性等等工工程程性性质比比含含黏黏性性土土时要要好好。同同样，细粒粒混混合合土土中中的的粗粗粒粒成成分分对填填料料性性质的的影影响响也也较大大。如如果果粗粗粒粒成成分分是是未未风化化、不不易易风化化、易易风化化、风化化的的软硬硬块石石或或漂石，漂石，这类填料的工程性填料的工程性质差异巨大。差异巨大。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状没没有有考考虑填填料料中中相相邻粒粒组的的含含量量。在在给巨巨粒粒土土定定名名时，未未考考虑相相邻粗粗粒粒组的的含含量量（指指6060mm

16、mm土土中中砾和和砂砂的的土土重重量量占占土土总重重量量的的比比例例）的的影影响响；同同样，在在给粗粗粒粒土土定定名名时，未未考考虑相相邻巨巨粒粒含含量量和和细粒粒含含量量（细粒粒含含量量指指在在6060mmmm的的土土中中，小小于于0.0750.075mmmm的的土土所所占占比比例例）的的影影响响。当当然然，在在给细粒粒土土定定名名时，也也未未考考虑相相邻粗粗粒粒含含量量（粗粗粒粒含含量量指指在在6060mmmm的的土土中中，大于大于0.0750.075mmmm的土所占比例）的影响。的土所占比例）的影响。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状同同组填填料料的的工工程程性性质差差异异性性未

17、未得得到到验证。路路基基填填料料分分组中中，将将颗粒粒大大小小、细粒粒成成分分等等差差异异极极大大的的的的土土放放在在了了一一组。如如在在A A、B B组填填料料中中，从从硬硬块石石、不不易易风化化的的软块石石到到级配配良良好好的的中中粗粗砂砂共共有有十十几几种种，它它们在在试验的的可可击实性性、施施工工的的可可控控制制性性、碾碾压的的均均匀匀性性等等方方面面相相差差很很大大；同同样，在在C C、D D组填填料料中中，将将易易风化化、风化化的的软块石石和和细粒粒含含量量较大大成成分分不不同同的的粗粗细粒粒土土放放在在一一起起，也也会会存存在在水水稳定定性性、耐耐久久性性和和可可靠靠性性显著著不

18、不同同的的结果果。因因此此，当当用用同同一一组填填料料填填筑筑路路基基时，可能会，可能会产生不同的工程效果。生不同的工程效果。 1.11.1分类与分组现状分类与分组现状现现行行的的路路基基填填料料分分类类和和分分组组标标准准有有进进行行修修改改完完善善的的必必要要。修修改改完完善善的的最最好好途途径径是是采采用用国国内内外外大大多多数数相相关关规范范的的分分类标准准，即即“统统一一分分类类”体体系系进进行行填填料料分分类类定定名名分分组组，这这样样才才能能较较合合理理地地控控制制土土性性，同同时时也也可可向向国国内内外外土土的的工工程程分分类类总趋势靠拢，便于技术交流。总趋势靠拢，便于技术交流

19、。另另一一方方面面，路路基基填填料料分分类类和和压压实实标标准准的的研研究究，尤尤其其是是高高速速铁铁路路路路基基的的设设计计标标准准，许许多多国国家家已已有有相相对对成成功功成成熟熟的的工工程程应应用用经经验验，分分类类标标准准统统一一后后，可可借借鉴鉴各各国国的的先先进进技技术术，开开阔阔我我们们的的思思路，又好又快地建设我国的高速铁路。路，又好又快地建设我国的高速铁路。 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 土土的的工工程程分分类类的的“统统一一分分类类法法”，实实际际上上是是一一种种综综合合的的多多层层次次分分类方方法法，其其技技术思思想想和和理理论框架最早由美国提出。框架最早由

20、美国提出。主主要要特特点点是是将将土土的的粒粒组组和和搭搭配配情情况况划划分分得得较较细细，首首先先考考虑虑了了粒粒组组的的主主要要成成分分，然然后后再再用用颗颗粒粒级级配配、细细粒粒含含量量和和塑塑性性指指标标、颗颗粒粒成成分分和和相相邻邻粒粒组组含含量量等等参参数数对对土土性性进进行行更更深深入入的的描描述述，并并将将其其清清晰晰地地反反映映在在定定名名里里，用用明明确确的的标标准准符符号号表表达出来。达出来。目目前前，“统统一一分分类类法法”被被普普遍遍认认为为是是一一种种较较为为完完善善的的分分类类方方法法，也也是是世世界界各各国国和和国国内内大大多多数数行业普遍采用的分类方法，如表行

21、业普遍采用的分类方法，如表2-7所列。所列。 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 v1.1.粒组划分粒组划分按按粒粒组组范范围围将将土土分分为为三三组组，即即粒粒径径大大于于6060mmmm为为巨巨粒粒组组，60600.0750.075mmmm为为粗粗粒粒组组，粒粒径径小小于于0.0750.075mmmm的的为为细细粒粒组组，粗粗粒粒组组与与细粒组合称为小颗粒组，如表细粒组合称为小颗粒组，如表2-82-8所列。所列。当当巨巨粒粒组组土土重重量量超超过过土土总总重重量量的的50%50%时时称称巨巨粒粒土土，在在6060mmmm以以下下的的土土中

22、中，当当粗粗粒粒组组超超过过土土总总重重量量的的50%50%时时称称粗粗粒粒土土，否否则则为为细粒土。细粒土。1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 v2.2.分分级定名定名 将土进行三级定名。将土进行三级定名。第第一一级级以以土土的的主主成成分分定定名名，第第二二级级以以土土的的主主成成分分级级配配和和细细粒粒含含量量加加以以描描述述，第第三级以细粒成分和相邻粒组含量描述。三级以细粒成分和相邻粒组含量描述。细粒粒土土的的第第二二级用用塑塑性性图定定名名，第第三三级考虑粗粒土的含量和成分。考虑粗粒土的含量和成分。 1.21.2完善分完善分类与分与

23、分组建建议 v3.3.考考虑相相邻粒粒组含量的划分含量的划分 给给巨巨粒粒土土定定名名时时，需需考考虑虑粗粗粒粒组组的的含含量量（指指60mm土土中中砾砾和和砂砂的的土土重重量量占占土土总总重量的比例），其标准为：重量的比例），其标准为：当当粗粗粒粒组组少少于于土土全全重重量量的的25%时时，定定名名时不予考虑；时不予考虑；当当粗粗粒粒组组为为土土全全重重量量的的25%50%时时，定名为含砾（砂）的。定名为含砾（砂）的。完完善善分分类与与分分组建建议完完善善分分类与与分分组建建议 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 v3.3.考考虑相相邻粒粒组含量的划分含量的划分 给给粗粗粒粒土土定定

24、名名时时，需需同同时时考考虑虑巨巨粒粒含含量量和和细细粒粒含含量量（细细粒粒含含量量指指在在60mm的的土土中中，小小于于0.075mm的土所占比例）。的土所占比例）。巨巨粒粒含含量量的的标标准准为为：当当巨巨粒粒含含量量少少于于土土全全重重量量的的25%时时，定定名名时时不不予予考考虑虑；当当巨巨粒粒含含量量为为土土全全重重量的量的25%50%时，定名为含石的。时，定名为含石的。细细粒粒含含量量的的标标准准为为：当当细细粒粒含含量量5%，定定名名时时不不予予考考虑虑；当当细细粒粒含含量量5%15%时时，定定名名时时为为微微含含土土（粉粉土土或或黏黏土土）的的；当当细细粒粒含含量量为为15%3

25、0%时时，定定名名时时为为含含土土质质（粉粉土土或或黏黏土土）的的；当当细细粒粒含含量量为为30%50%时时，定定名名时时为为土土质质（粉粉土土或或黏黏土）的。土）的。 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 完完善善分分类与与分分组建建议完完善善分分类与与分分组建建议1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 v3.3.考考虑相相邻粒粒组含量的划分含量的划分 给给细细粒粒土土定定名名时时，需需考考虑虑粗粗粒粒含含量量（粗粗粒粒含含量量指指在在60mm的的土土中中，大大于于0.075mm的的土土所所占比例）。占比例）。粗粗粒粒含含量量的的标标准准

26、为为：当当粗粗粒粒含含量量25%时时，定定名名时时不不予予考考虑虑；当当粗粗粒粒含含量量为为25%50%时，定名时为含砾（或砂）的。时，定名时为含砾（或砂）的。 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 1.21.2完善分完善分类与分与分组建建议 1.31.3粗粒土粗粒土级配配标准的准的讨论 v粗粗颗粒粒土土的的粒粒径径级配配是是控控制制土土性性的的主主要要指指标之之一一。土土的的级配配状状况况是是根根据据土土的的粒粒径径级配配曲曲线，确确定定不不均均匀匀系系数数C Cu u和和曲曲率率系系数数C Cc c进行行鉴别的。的。 1.31.3粗粒土粗粒土级配配标准的准的讨论 v我我国国的的标准准

27、为，当当C Cu u55，C Cc c=1=13 3时，属属良良好好级配配，此此时，土土中中细颗粒粒可可充充填填粗粗颗粒粒间的的孔孔隙隙，使使土土密密实。当当C Cu u5 5或或者者C Cc c113 3时，表表示示土土粒粒级配配范范围窄窄或或级配配曲曲线不不连续，呈呈台台阶状状，此此时，压实不不能能密密实，土土中中孔孔隙隙大，属于不良大，属于不良级配。配。v该标准准与与世世界界多多数数国国家家的的土土的的粒粒径径级配配标准准基基本本一一致致，只只有有日日本本的的标准准比比较特特别，如如表表2-132-13所列。所列。 1.31.3粗粒土粗粒土级配配标准的准的讨论 1.31.3粗粒土粗粒土级

28、配配标准的准的讨论 v在实际的工程活动中发现，即使是满足在实际的工程活动中发现，即使是满足规范要求的基床表层和过渡段用的级配规范要求的基床表层和过渡段用的级配碎石和级配砂砾石，其曲率系数碎石和级配砂砾石，其曲率系数C Cc c113 3的情况也存在，如表的情况也存在，如表2-142-14所列。所列。v同样的情况在近期填筑完成的某条无碴同样的情况在近期填筑完成的某条无碴轨道试验段的轨道试验段的A A、B B组填料（经过组填料（经过2 23 3次次粉碎，最大粒径为粉碎，最大粒径为100100、8080、6060mmmm三种）三种）级配评价中也有出现。级配评价中也有出现。 粗粗粒粒土土级配配标准准的

29、的讨论 1.31.3粗粒土粗粒土级配配标准的准的讨论 v对于于宽级配范配范围的的砾碎石碎石类土，采用不土，采用不均匀系数均匀系数C Cu u55、曲率系数曲率系数C Cc c=1=13 3的的组合合控制控制标准不一定合理，可能会将一部分准不一定合理，可能会将一部分级配良好的填料配良好的填料误判判为级配不良的填料。配不良的填料。主要表主要表现在不均匀系数在不均匀系数C Cu u55数数值偏低，偏低，曲率系数曲率系数C Cc c=1=13 3范范围偏窄。偏窄。v日本采用的日本采用的C Cu u1010、1C1Cc cCCu u（或或 ）的粒径的粒径级配配标准可能更适准可能更适应评价价级配碎配碎石和

30、石和级配砂配砂砾石石类土的粒径土的粒径级配，配，值得得作作进一步的研究和一步的研究和试验验证。1.31.3粗粒土粗粒土级配配标准的准的讨论 v德国德国铁路将填料的路将填料的级配分配分为三种情况，三种情况，vC Cu u66、1C1Cc c33的的为级配良好（配良好（GWGW、SWSW），），vC Cu u66、3 3C Cc c1 1的的为不不连续级配（配（GIGI、SISI），），vC Cu u6 6的的为级配不良（配不良（GEGE、SESE）。）。v在填料在填料应用用时，不，不连续级配填料（配填料（GIGI、SISI）与与级配良好填料（配良好填料（GWGW、SWSW）使用无差使用无差异。异

31、。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展 v在路基的填筑在路基的填筑过程中，路基的程中，路基的压实度与路基土度与路基土工工结构的承构的承载能力、抗能力、抗变形能力、形能力、对气候气候环境境的适的适应能力等性能密切相关，因此，能力等性能密切相关，因此，为了提高了提高路基土工路基土工结构的使用性能和构的使用性能和长期期稳定性，均定性，均须对其的碾其的碾压密度密度进行有效控制。行有效控制。v此外，路基土工此外，路基土工结构的密构的密实程度程度还与与线路上部路上部结构的使用寿命或构的使用寿命或维修工作量之修工作量之间存在所存在所谓的的“指数指数”关系，关系，对无无碴轨道道结构更是如此，使

32、得构更是如此，使得对路基的路基的压实及及压实标准准问题更加关注。更加关注。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v控制路基填土的控制路基填土的压实质量，量，传统的方法的方法是所是所谓的的“密度密度检测法法”。采用。采用标准准击实试验来确定来确定细粒土的最大干容重粒土的最大干容重d d和最和最佳含水量佳含水量w woptopt，或采用相或采用相对密度密度试验来确来确定粗粒土的最大孔隙比定粗粒土的最大孔隙比e emaxmax（最小干容重最小干容重minmin）和最小孔隙比和最小孔隙比e eminmin（最大干容重最大干容重maxmax），），然后再以然后再以细粒土的粒土的压实系数系数

33、K K和和粗粒土的相粗粒土的相对密度密度D Dr r作作为路基路基设计及施工及施工控制的填土控制的填土压实质量指量指标。2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v自二十世自二十世纪7070年代以来，一些年代以来，一些经济发达达和技和技术先先进国家，国家，为了更有效地了更有效地对高高稳定性要求路基的定性要求路基的压实质量量进行控制，开行控制，开始了采用始了采用强强度和度和变形指形指标作作为路基填土路基填土质量的控制参数，即所量的控制参数，即所谓的的“抗力抗力检测法法”。其中，美国采用的。其中，美国采用的CBRCBR标准、德国和准、德国和法国等欧洲国家采用的静法国等欧洲国家采用的静态变形

34、模量形模量E EV2V2（含含E EV1V1）标准、日本采用的地基系数准、日本采用的地基系数K K3030标准等最具代表。准等最具代表。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v由于由于K K3030和和E EV2V2等等试验标准具有准具有设备笨重、笨重、操作复操作复杂、耗、耗时费力、成本偏高等缺陷，力、成本偏高等缺陷，不能不能较好地好地实现快速、快速、简便、高效的技便、高效的技术追求。追求。v另一方面，另一方面，K K3030、E EV2V2都是采用直径都是采用直径3030cmcm的的平板平板载荷荷试验仪，通，通过施加静施加静压测得。得。并不能并不能较好反映列好反映列车在高速运行

35、条件下在高速运行条件下所所产生的生的动应力力对路基的真路基的真实作用状况。作用状况。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v为了解决了解决K K3030和和E EV2V2等等检测指指标存在的存在的问题，自自8080年代开始，欧美日等国开年代开始，欧美日等国开发研制了研制了平板平板载荷荷动态变形模量形模量E Evdvd和和动态地基系地基系数数K KFWDFWD标准，即所准，即所谓的的“落落锤检测法法”。v在在K K、K K3030、E EV2V2等基等基础上，增加反映上，增加反映车辆荷荷载作用特点的作用特点的E Evdvd标准或准或K KFWDFWD标准，将使路准，将使路基的基的压

36、实标准更全面和符合准更全面和符合实际，已成，已成为高速高速铁路路基路路基压实质量控制量控制标准的准的发展方向。展方向。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v由于由于铁路路轨道是一种工作期道是一种工作期间可可进行大行大规模修整的模修整的结构物，其构物，其结构也比构也比较松散，松散，适适应变形的能力形的能力较强强，因此，我国，因此，我国铁路路路基的路基的压实在很在很长一段一段时间一直采用一直采用“自自然沉落然沉落”法施工。法施工。v从从5050年代开始，年代开始，铁路路基的路路基的压实逐步在逐步在推推进“压密沉落密沉落”法施工，至法施工，至70708080年代，年代，开始开始针对不

37、同不同类型的填料，分型的填料，分别采用采用K Ks s和和D Dr r单指指标来控制施工碾来控制施工碾压质量，量，对碎卵碎卵砾石土石土则采用采用现场鉴定的定性方法。定的定性方法。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v19841984年制定的大秦重年制定的大秦重载铁路路基路路基设计原原则与与标准中，准中，对路基的路基的压实在原有在原有标准的基准的基础上，首次上，首次针对不同的填料不同的填料类型增加了地基系数型增加了地基系数K K3030的的标准。准。v随后制定的随后制定的规范都采用了范都采用了K K、D Dr r、K K3030等多等多指指标来控制路基来控制路基压实质量，量，实现

38、了了细粒粒土用土用K K和和K K3030、粗粒土用粗粒土用D Dr r和和K K3030的双指的双指标控控制，制，块碎卵石土采用碎卵石土采用K K3030单指指标控制的技控制的技术标准。准。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v1998199820032003年年间，京沪、秦沈及，京沪、秦沈及200200km/hkm/h客客货共共线铁路路基路路基压实标准采用了准采用了细粒粒土用土用K K和和K K3030、粗粒土（含粗粒土（含级配碎石和碎石配碎石和碎石土）用土）用n n和和K K3030的双指的双指标控制。控制。v20042004年以来，客运年以来，客运专线有有碴轨道路基道路

39、基压实标准增加了准增加了动态变形模量形模量E Evdvd的指的指标，即：在基床部分，即：在基床部分，细粒土用粒土用K K、K K3030、E Evdvd，粗粒土（含粗粒土（含级配碎石和碎石土）用配碎石和碎石土）用n n、K K3030、E Evdvd等三指等三指标进行控制。基床以下路堤仍行控制。基床以下路堤仍采用双指采用双指标控制。控制。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v无无碴轨道的道的设计，基于消化引，基于消化引进国外先国外先进技技术的原的原则，路基，路基压实标准又增加了准又增加了变形模量形模量E Ev2v2的指的指标，即：在基床部分，即：在基床部分，细粒土用粒土用K K

40、、K K3030、E Evdvd、E Ev2v2，粗粒土（含粗粒土（含级配碎石和碎石土）用配碎石和碎石土）用n n、K K3030、E Evdvd、E Ev2v2等四指等四指标进行控制。基床以下路堤，行控制。基床以下路堤，细粒土用粒土用K K、K K3030、E Ev2v2，粗粒土（含粗粒土（含级配碎石配碎石和碎石土）用和碎石土）用n n、K K3030、E Ev2v2等三指等三指标控制。控制。2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v近二十几年，尤其是近十年来我国近二十几年，尤其是近十年来我国铁路路路基路基压实与与压实标准准发展展变化有以下主化有以下主要技要技术特点：特点： v1

41、1）在）在检测指指标方面方面，由，由单指指标控制向多控制向多指指标（双指（双指标、三指、三指标、四指、四指标）控制）控制变化，由化，由单一的一的压密密检测指指标向同向同时检测压密、抗力指密、抗力指标发展，由静展，由静态指指标检测向同向同时检测静静动态指指标发展。展。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v2 2）在）在压实标准方面准方面，压实系数由系数由轻型型击实试验标准向重型准向重型击实试验标准准变化，化，压实质量量检测值由低由低标准向高准向高标准准变化，化，压实标准随准随线路等路等级而逐而逐渐提高，地基提高，地基系数系数K K3030控制控制值随填料随填料类型型变化，碎化，碎

42、砾石石土的土的检测由由现场鉴定法的定性定法的定性检测变为抗力抗力检测法的定量法的定量检测。 2.12.1铁路路基路路基压实与与压实标准准发展展v3 3）在技）在技术思想方面思想方面，由物理性，由物理性质检测向向物理力学性物理力学性质检测变化，由静化，由静态性性质检测向向动态性性质检测发展；通展；通过提高填料提高填料而不是而不是压实标准来准来实现路基路基质量提高；量提高；路堤浸水、路堤浸水、桥涵缺口及涵缺口及过渡段部位的填渡段部位的填筑由筑由单纯提高提高压实标准向提高填料和准向提高填料和压实标准准变化；粗粒土不具化；粗粒土不具击实特性，不特性，不能能获得得压实系数，用体系数，用体积比指比指标表述

43、密表述密实程度；粗粒土的程度；粗粒土的压实密度密度检测由控制由控制填料的相填料的相对密度密度转而控制填料的孔隙率。而控制填料的孔隙率。 2.22.2公路路基公路路基压实及及压实标准准变化化 v与与铁路的情况一路的情况一样，为了提高公路路基了提高公路路基和路面的使用寿命和使用性能，需采用和路面的使用寿命和使用性能，需采用压实机械机械对路基和路面路基和路面进行行认真碾真碾压，以提高路基土、路面以提高路基土、路面结构构层和路基路面和路基路面的整体的整体强强度，增加其度，增加其稳定性，减小其在定性，减小其在行行车作用下可能作用下可能产生的生的变形，以及减小形，以及减小甚至避免路面可能甚至避免路面可能产

44、生的多种早期破坏生的多种早期破坏现象。象。 2.22.2公路路基公路路基压实及及压实标准准变化化 v5050年代及以前，公路路基施工中极少采用人工年代及以前，公路路基施工中极少采用人工压实的措施，主要依靠自然沉陷和行的措施，主要依靠自然沉陷和行车碾碾压来来提高路基的密提高路基的密实度、度、强强度和度和稳定性。定性。v8080年代以前，由于路面等年代以前，由于路面等级不高，交通量不高，交通量较小，小，无重型无重型车辆通行，路基的通行，路基的压实度以度以轻型型击实试验为标准。准。v随着随着经济的的发展和交通量的增加，以及大型重展和交通量的增加，以及大型重载车辆的使用，从的使用，从19821982年

45、开始，在新建和改建年开始，在新建和改建一、二一、二级公路的工程中，以及在稍后的高速公公路的工程中，以及在稍后的高速公路工程建路工程建设中，普遍采用了重型中，普遍采用了重型压实标准。准。 2.22.2公路路基公路路基压实及及压实标准准变化化 v近二十几年，尤其是近十年来我国公路近二十几年，尤其是近十年来我国公路压实与与压实标准准发展展变化有以下主要技化有以下主要技术特点：特点： v1 1）在）在检测指指标方面方面，较早就采用由早就采用由压密密指指标和和强强度指度指标组成的双指成的双指标体系，其体系，其中，一般填料由中，一般填料由压实系数和系数和CBRCBR值组成，成，无机无机结合料合料类由由压实

46、系数和无系数和无侧限抗限抗压强强度度组成。成。 2.22.2公路路基公路路基压实及及压实标准准变化化 v2 2）在）在压实标准方面准方面，压实系数系数较早就开早就开始采用重型始采用重型击实试验，压实标准随公路准随公路等等级而逐而逐渐提高，相同等提高，相同等级公路的公路的压实系数提高明系数提高明显，而填料最小，而填料最小CBRCBR值基本基本未未变化，无化，无侧限抗限抗压强强度度q qu u控制控制值随随结合料合料类型有型有变化。化。 2.22.2公路路基公路路基压实及及压实标准准变化化 v3 3）在技）在技术思想方面思想方面，物理性，物理性质检测主要主要用于用于现场压实密度密度检测，力学性，力

47、学性质测试主要用于主要用于实验室填料室填料选择或或结合料合料设计；通通过增加填料增加填料压实标准而不是填料准而不是填料标准准来来实现路基路基质量的提高；粗量的提高；粗细粒土及粒土及级配碎配碎砾石等均具石等均具击实特性，普遍采用特性，普遍采用压实系数指系数指标来表述密来表述密实程度。程度。 2.32.3国外高速国外高速铁路路压实标准情况准情况 v高平高平顺性的性的线路是高速路是高速铁路的基本特征之一。路的基本特征之一。高平高平顺性的性的线路必然要求具有高路必然要求具有高稳定性的路基定性的路基作作为基基础。在高速。在高速铁路的建路的建设中，中，如何如何实现路路基土工基土工结构的高构的高稳定性和定性

48、和长期耐久性是一个重期耐久性是一个重大的技大的技术难题，尤其是在，尤其是在铺设无无碴轨道的条件道的条件下，更具挑下，更具挑战性。性。v了解并掌握了解并掌握铁路先路先进国家高速国家高速铁路路基路路基压实及及压实标准的基本情况，特准的基本情况，特别是几个高速是几个高速铁路技路技术原原创国家的技国家的技术思想，是思想，是实现建建设世界一流世界一流高速高速铁路的基路的基础。 2.32.3国外高速国外高速铁路路压实标准情况准情况 v通通过几十年的建几十年的建设发展和交流融合，世展和交流融合，世界上高速界上高速铁路的主要国家已基本建立了路的主要国家已基本建立了适合各自国情和适合各自国情和发展状况，各自独立

49、和展状况，各自独立和各具特点的路基各具特点的路基压实与与压实标准技准技术体体系。系。2.32.3国外高速国外高速铁路路压实标准情况准情况 v世界上几个主要高速世界上几个主要高速铁路国家路基路国家路基压实与与压实标准有以下主要技准有以下主要技术特点：特点： v1 1）在）在检测指指标方面方面，以，以压密指密指标和抗力指和抗力指标组成的双指成的双指标体系体系为主，其中，日本由主，其中，日本由压实系数系数和地基系数和地基系数组成，欧洲由成，欧洲由压实系数和系数和变形模量形模量组成。成。韩国采用国采用压实系数系数单指指标控制。控制。对于基于基床以下路堤多数国家也采用床以下路堤多数国家也采用压实系数系数

50、单指指标控控制。制。对于基床表于基床表层，德国采用了，德国采用了压实系数、静系数、静态变形模量和形模量和动态变形模量三指形模量三指标控制。控制。对于于细粒土或含粒土或含细粒的填料，日本和德国均在控制粒的填料，日本和德国均在控制压实系数的基系数的基础上，增加了含气率指上，增加了含气率指标的控制。的控制。 2.32.3国外高速国外高速铁路路压实标准情况准情况 v2 2）在）在压实标准方面准方面，压实系数以重型系数以重型击实试验标准准为主，使用主，使用轻型型击实试验标准控制的填料准控制的填料压实程度也与重型程度也与重型标准基准基本一致。有本一致。有碴与无与无碴轨道路基比道路基比较，日，日本在填料和本

51、在填料和压实标准两方面提高明准两方面提高明显，德国德国仅在填料方面有微小在填料方面有微小调整。德、西、整。德、西、意等国十分重意等国十分重视路堤下部的路堤下部的压实，路基，路基由上至下各由上至下各结构构层的的压实标准准变化不大。化不大。法、法、韩等国的有等国的有碴轨道路基表道路基表层压实密密度高，路基表度高，路基表层和底和底层的的压实差异差异较大。大。 2.32.3国外高速国外高速铁路路压实标准情况准情况 v3 3）在技）在技术思想方面思想方面，物理性，物理性质检测主要主要用于用于现场各填筑土各填筑土层压密程度的密程度的检测，力学性力学性质测试则主要用于路基各主要用于路基各结构构层表面的整体表

52、面的整体强强度度检测。粗。粗细粒土及粒土及级配配碎碎砾石等均具石等均具击实特性，普遍采用特性，普遍采用压实系数指系数指标来表述密来表述密实程度（西班牙用空程度（西班牙用空隙率控制砂隙率控制砂砾土和土和块石土的密石土的密实程度）。程度）。日本更日本更趋向依靠通向依靠通过提高填料提高填料标准而不准而不是是压实标准来准来实现路基路基质量的提高，欧量的提高，欧洲国家正好相反。洲国家正好相反。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v对国内外国内外铁路和公路路和公路压实标准的准的发展展变化化规律分析，以及目前高速律分析，以及目前高速铁路路基工路路基工程填筑程填筑检测的最新特点，就京沪高速的最新特

53、点，就京沪高速铁路路基路路基压实有如下看法与思考：有如下看法与思考：v1 1）中国）中国铁路路处于有史以来于有史以来发展展变化最快化最快的的时期，期，路基路基压实与与压实标准准变化化剧烈，烈，正正处在吸收、融合先在吸收、融合先进成熟技成熟技术，博采，博采众众长，系，系统集成的初集成的初级阶段段，达到，达到稳定、定、成熟成熟还有有较长的路要走。的路要走。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v2 2）由于）由于历史的原因，在史的原因，在8080年代以前，中年代以前，中国国铁路路基路路基压实及及压实标准延准延续了了较多多前前苏联的技的技术标准。近二十几年来，吸准。近二十几年来，吸收了大量

54、日本收了大量日本铁路的技路的技术。近年来，由。近年来，由于无于无碴轨道的建道的建设，又引，又引进了德国了德国铁路路的技的技术标准。由此准。由此产生了目前生了目前世界上最世界上最为复复杂的高速的高速铁路路基路路基压实检测体系。体系。主要表主要表现在：指在：指标多，多，标准准杂，成本高，成本高，效率低效率低。2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v3 3）采用采用压密指密指标和抗力指和抗力指标组成的双指成的双指标控制符合路基控制符合路基压实与与压实标准准发展的展的规律律，但在具体使用，但在具体使用时应注意：公路注意：公路压实的的CBRCBR值检测多在多在实验室室进行填料行填料选择时使用，使

55、用，现场压实基本上只基本上只检测压实系系数；欧洲各国的数；欧洲各国的现场压实也基本上以也基本上以压实密度密度检测为主，主，变形模量形模量检测多在路多在路基基结构构层面面进行（主要在基床行（主要在基床结构），构），工作量小了很多。工作量小了很多。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v4 4）提高路基的填筑）提高路基的填筑标准可通准可通过两种途径两种途径实现，一个是提高填料，一个是提高填料标准，另一个是准，另一个是提高提高压实标准。日本更准。日本更趋向通向通过提高填提高填料料标准而不是准而不是压实标准来准来实现路基路基质量量的提高，欧洲国家和我国公路正好相反。的提高，欧洲国家和我国公路

56、正好相反。我国我国铁路目前似乎更接受日本的做法。路目前似乎更接受日本的做法。针对京沪高速京沪高速铁路沿路沿线优质填料缺乏的填料缺乏的特点，采取何种技特点，采取何种技术政策是一个政策是一个战略略问题，需在技，需在技术风险和和经济效益之效益之间取得取得平衡。平衡。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v5 5）采用采用压实系数来描述包括系数来描述包括级配碎配碎砾石石在内的粗粒土的在内的粗粒土的压实程度，在世界各国程度，在世界各国得到了普遍得到了普遍应用用。我国高速。我国高速铁路已大路已大规模采用模采用级配碎石和配碎石和A A、B B组等粗粒土填料等粗粒土填料进行路基填筑，行路基填筑，该类

57、填料的填料的检测方法及方法及标准如何与国准如何与国际接接轨值得研究。国内已得研究。国内已有能有能满足巨粒土粒径的大型足巨粒土粒径的大型击实设备，开展开展针对填石路基填石路基压实问题的的试验研究研究十分必要。十分必要。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v6 6）由于无）由于无碴轨道道结构的整体性构的整体性对均化和均化和扩散散线下下结构承受的构承受的动荷荷载十分有利，使路基基床的十分有利，使路基基床的强强度和度和刚度极易容易度极易容易满足要求，不成足要求，不成为设计控控制条件。但由于无制条件。但由于无碴轨道道对线下下结构构发生不均生不均匀沉降匀沉降变形后的适形后的适应能力十分薄弱，路

58、基的能力十分薄弱，路基的压实应主要考主要考虑长期期变形的影响，形的影响，进一步提高路一步提高路基，尤其是路堤下部的基，尤其是路堤下部的压实标准十分重要准十分重要，且，且简单易行。另一方面，路基在高易行。另一方面，路基在高压密状密状态下，下，可在可在较短的短的时间内内满足足铺轨条件条件，这一特性一特性对当前建当前建设周期被大幅周期被大幅压缩的的实事意事意义重大。重大。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v7 7）水是路基工程的大）水是路基工程的大敌。在路基填料的。在路基填料的压实过程中，提高程中，提高压实度能增加路基度能增加路基结构的抗水浸构的抗水浸蚀作用已得到了普遍作用已得到了普遍

59、认同，但同，但将含气率控制在将含气率控制在较低水平能提高路基低水平能提高路基结构的水构的水稳定性定性则鲜为人知人知。对于于细粒土或含粒土或含细粒的填料，日本和德国均在粒的填料，日本和德国均在控制控制压实系数的基系数的基础上，增加了含气率指上，增加了含气率指标的的控制技控制技术思想，思想，值得重得重视。在路基填筑施工在路基填筑施工时，将将+2%-3%+2%-3%的含水量控制的含水量控制标准修改准修改为不低于最佳不低于最佳含水量是一个可行的含水量是一个可行的选择。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v8 8）采用概率采用概率统计法法进行路基行路基压实质量量评定，既是一种先定，既是一种先

60、进成熟的技成熟的技术，也是一，也是一种全面、正确、客种全面、正确、客观评价路基价路基压实质量量的方法的方法。日本在无。日本在无碴轨道道铁路路基路路基压实检测评价、价、沥青路面青路面级配碎石基配碎石基层压实度度检测中，都使用了概率中，都使用了概率统计的方法。的方法。国内公路路面基床施工技国内公路路面基床施工技术规范、范、公路工程公路工程质量量检验评定定标准等准等规范范也采用了概率也采用了概率统计法。法。 2.42.4高速高速铁路路压实标准思考准思考 v9 9）无）无碴轨道道对路基的工后沉降和路基的工后沉降和刚度（路基面度（路基面支承支承刚度）极其敏感。路基工后沉降和路基面度）极其敏感。路基工后沉

61、降和路基面支撑支撑刚度是路基上度是路基上铺设无无碴轨道的两大技道的两大技术条条件。路基面支撑件。路基面支撑刚度（路基度（路基综合合刚度）的度）的测试值可直接反映路基的整体填筑可直接反映路基的整体填筑质量，尤其是基量，尤其是基床各床各结构构层的碾的碾压密度和填料性密度和填料性质。与公路在。与公路在路基成型后路基成型后测试路基面的弯沉路基面的弯沉值一一样，测试路路基面支承基面支承刚度及其沿度及其沿纵向的向的变化是化是实现无无碴轨道路基道路基综合合刚度及均匀性控制的直接度及均匀性控制的直接检测手段手段，建建议开展路基面支撑开展路基面支撑刚度度测试技技术及相关及相关问题的研究。的研究。 2.42.4高

62、速高速铁路路压实标准思考准思考 v1010）在路基上）在路基上铺设高速高速铁路无路无碴轨道可能道可能是中国是中国铁路建路建设历史上最具挑史上最具挑战性的一性的一项工程技工程技术。在引。在引进、消化，开展工程、消化，开展工程试验的的过程中，程中，对世界各国众多的路基世界各国众多的路基压实检测指指标进行行测试和比和比较分析，无分析，无疑是重要的和必需的。但在疑是重要的和必需的。但在编制制为大大规模工程建模工程建设服服务的技的技术标准准时，优化化检测指指标体系，制定技体系，制定技术可靠、方法可行、可靠、方法可行、高效便捷的具有中国特色的高效便捷的具有中国特色的铁路路基路路基压实质量量检测技技术标准更准更显迫切迫切。