第三篇客运专线建设工程施工技术及监理要点基础知识1.docx

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第三篇客运专线建设工程施工技术及监理要点基础知识1

第三篇客运专线建设工程关键技术及监理要点

第一章客运专线路基工程

第一节路基工程概述

一、国外高速铁路路基工程特点

国外发展高速铁路的国家主要有法国、日本、德国等，这些国家都制定了较高的路基技术标准和严格的施工工艺，其特点如下：

（1）强化路基基床

（2）严格控制路基填筑标准

（3）严格控制轨道刚度

（4）加强路基的防排水措施，加强边坡和灾害的防护

（2）路基基床表层采用级配碎石强化结构

铁路路基的基床表层是路基直接承受列车动荷载的部分，是路基设计中最重要的部分之一。

秦沈线首次在基床表层采用了60cm厚的级配碎石结构，其主要作用是：

①增强线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一定的刚度；②均匀扩散作用到基床土面上的动应力，使其不超出下部基床土的容许动强度；③隔离作用，防止道碴压入基床及基床土进入道碴层；④防止雨水浸入使基床软化，防止发生翻浆冒泥等基床病害；⑤满足基床防冻等特殊要求。

三、客运专线路基质量控制内容

（1）控制路基变形

（2）控制路基刚度的均匀性

（3）在列车运行控制及自然条件下的稳定性

第二节客运专线路基工程技术及监理要点

一、客运专线路基设计标准

（一）客运专线路基设计原则

路基填筑材料类型要求主要考虑——对路基不同结构部位填筑材料的要求，如级配碎石、A、B、C组土及改良土等。

路基压实标准要求主要考虑——对路基不同结构部位的填筑材料提出的压实标准，如压实度K、基床系数K30、孔隙率n及动刚度值等。

3.路基工后沉降

为了满足高速铁路设计速度的要求，必须严格控制路基的工后沉降量，规定有碴轨道路基工后沉降量一般地段不大于5cm，工后沉降速率应小于2cm/年。

桥台与台尾路堤的沉降不同，将造成轨道不平顺，导致轮轨动力作用加剧，因而影响轨道结构的稳定，影响列车高速、安全、舒适运行，因此对台尾过渡段工后沉降量控制较一般地段更为严格，要求工后沉降量不大于3cm。

对于无碴轨道路基工后沉降量一般地段不大于15mm。

二、客运专线地基处理

客运专线地基处理根据地质条件和技术标准要求，采用的地基处理方法有：

排水固结（塑料排水板、袋装砂井）、挤密桩复合地基（砂桩、碎石桩）、半刚性桩复合地基（粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩）、CFG桩、混凝土打入桩、强夯、灰土挤密桩等。

（一）排水固结法：

塑料排水板、袋装砂井

（二）挤密桩复合地基：

砂桩、碎石桩

（三）半刚性桩复合地基：

粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩

（四）CFG桩

（五）混凝土打入桩

（六）强夯

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。

郑西客运专线对地基处理深度为6米的湿陷性黄土采用单击夯击能为3000～4000KNm的强夯法进行处理。

（七）灰土挤密桩

三、客运专线路基填筑

（一）基床以下路基及基床底层填筑

（二）基床表层填筑

（三）过渡段填筑

施工质量控制要点：

（1）控制好施工所用的级配碎石材料、摊铺碾压机械、使施工人员熟悉施工工艺。

（2）压实控制用核子密度仪或灌砂（水）法、动模量检测仪、K30试验仪等，检测级配碎石压时后的孔隙率n、Evd、Ev2和K30值等。

（3）现场在结构物上做标志控制填筑层厚。

（4）过渡段与相邻的路堤和锥坡应按水平分层一体同时填筑。

（四）改良土填筑

对于路堤下部及基床底层可用水泥或石灰改良土进行填筑。

（五）土工合成材料应用

四、客运专线路基工程质量控制要点和方法

（1）质量控制要点

1）地基的地质勘探；

2）填料的物理、化学及抗蚀变性分析；

3）地基或填筑分层土体承载能力检测；

4）路堤沉降和水平位移观测；

5）路堤压实指标和均匀程度检测；

6）过渡段。

（2）控制方法

仪器检测：

地基系数K30、动态变形模量Evd、压实系数K、孔隙率n。

测量分析：

建立沉降、水平位移综合观测体系（变形观测），对获取数据进行统计分析并通过数学模型做出合理预测。

利用面式覆盖动态压实质量控制系统（FDVK）时、有助于作业人员实时、连续监控压实质量（德国、法国较普遍采用）。

第二章铁路（含客运专线）桥梁工程

第一节桥梁深水基础

国内外已建成的桥梁深水基础类型主要有桩基础（包括打入桩基础和钻孔桩基础）、管柱基础、沉井基础、组合基础（包括沉井加管柱基础、沉井加钻孔桩基础、双壁钢围堰钻孔桩基础、钢吊箱围堰加钻孔桩高桩承台基础等）和特殊基础（包括双承台管柱基础、锁口管桩基础、多柱基础、连续墙基础、沉箱基础和设置基础），见表3-2-1。

同时在修建这些类型的深水基础时，还要搭设施工平台或围堰，因此还要涉及到这些方面的知识。

第二节大跨度预应力混凝土箱型梁

一、预应力混凝土箱型梁的特点

箱形截面由于具有良好的结构性能，因而在现代各种桥梁中得到广泛的应用。

一般来讲，常见的箱形截面有单箱单室、单箱多室、多箱单室、多箱多室等。

与肋板式截面相比，箱形截面具有以下显著特点：

1.箱梁截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都有良好的稳定性。

2.箱梁的顶板和底板部具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求，适应具有正负弯矩的结构或构件，如连续梁、拱桥、刚架桥、斜拉桥等，也适应于主要承受负弯矩的悬臂梁、T型刚构等桥型。

3.能适应现代化施工的要求，如悬臂施工、顶推施工等，这类施工方法在悬臂状况时，要求桥梁具有良好的静力和动力稳定性。

4.承重结构与传力结构相结合，使各部件共同受力，同时截面效率高，并适合预应力混凝土结构空间布束，达到较好经济效果。

5.对于宽桥，由于抗扭刚度大，使各部件共同受力，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布。

6.适合于修建曲线桥，具有较大适应性；能很好适应布置管线等公共设施。

二、预应力混凝土箱梁的施工工艺

预应力混凝土箱梁桥的施工方法从预应力的张拉时间来分有先张法和后张法两者从施工安装来分有现场浇注和预制安装两种。

（一）先张法预应力混凝土箱梁制造

（二）后张法预应力混凝土箱梁制造

后张法制作梁的步骤是先预留预应力筋孔道，待其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆并浇灌梁端封头混凝土。

5.后张孔道灌浆

孔道的压浆和封端质量直接影响预应力混凝土的耐久性。

预应力筋张拉后，孔道应尽早灌浆。

孔道灌浆有真空辅助灌浆和常规压浆两种方法。

（四）预制箱梁的安装

预制箱梁的安装是装配式桥梁施工中的关键性工序。

安装预制梁是一项复杂的高空作业，方法很多，归纳起来可分为吊装架设、浮运架梁和架桥机架设等3大类方法。

（五）悬臂体系和连续体系预应力混凝土箱梁桥的施工

由于预应力混凝土简支箱梁的跨度不大，一般都为20～40米，跨度再大就不太经济。

如想建造大跨度预应力混凝土桥梁，就要采用悬臂体系和连续体系梁桥，其的最大特点是，桥跨结构上除了有承受正弯矩的截面外，还有承受负弯矩的支点截面，这也是它们与简支梁体系的最大差别。

简支梁一般采用逐孔施工法，悬臂体系和连续体系梁桥的施工方式较多，大致可分为三类：

①逐孔施工法。

它又可分为支架现浇施工和移动模架施工两种。

②悬臂施工法。

③顶推施工法。

移动模架结构有上导梁和下导梁方式。

第三节新型大跨度铁路钢梁工程

六、钢桥安装

钢桥安装是将工厂制作的构件或单元，吊装就位，连接成桥，并满足设计图结构受力、结构形状和尺寸要求。

钢桥（板梁、桁梁、箱梁）安装架设的方法较多，如悬臂法、拖拉法、浮运法等。

第四节客运专线桥梁工程

二、客运专线桥梁工程的特点

（1）结构的纵横向刚度大

除控制挠度，梁端转角，扭转变形，结构自振频率，还要限制预应力徐变、不均匀温差引起的结构变形。

并进行车桥耦合动力响应分析。

（2）耐久性要求高

（3）桥梁上部结构优先采用预应力混凝土结构

（4）技术复杂、施工难度大

（5）工程量大

第三章铁路（含客运专线）隧道工程

第一节客运专线隧道工程

二、客运专线隧道与普通铁路隧道的不同点

（1）客运专线上的隧道不同于一般的铁路隧道，当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，主要表现为空气动力效应所产生的新特点及现象。

为了降低及缓解空气动力学效应，除了采用密封车辆及减小车辆横断面积外，必须采取有力的结构工程措施，增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外还有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一系列横通道；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、斜井或横洞。

为了降低隧道的空气动力效应，增大隧道有效净空面积是较好的结构工程措施，也是当前世界各国高速铁路发展的总趋势。

（2）客运专线隧道的横断面较大，受力比较复杂，且列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合衬砌和整体式衬砌比喷锚衬砌安全，且永久性好，故一般不采用喷锚衬砌。

（3）隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道床翻浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而且严重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部的强度较普通铁路要求更高，且高速铁路隧道的断面跨度较大，因此要求高速铁路隧道铺底厚度应不小于30cm。

（4）提出了隧道衬砌混凝土的耐久性控制要求。

三、隧道工程质量控制要点及控制方法

（1）质量控制重点

1）地质勘探；

2）高性能混凝土；

3）衬砌厚度；

4）防水材料及结构；

5）初级支护收敛监测和施工测量。

（2）控制方法

1）产品采样检验，使用监督；

2）应用地质超前勘测雷达和超声波检测仪；

3）建立达到测量精度要求的基桩网。

第二节隧道衬砌抗裂防渗技术

一、二次衬砌的主要作用和功能

1．结构可靠性和承载功能

2．使用及防水功能

3．耐久性

三、二次衬砌的施作时机

对隧道二次衬砌施作时机规定如下：

二次衬砌的施作应符合以下要求：

①深埋隧道二次衬砌施作一般情况下应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行，变形基本稳定应符合：

隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和或水平收敛（拱脚附近7天平均值）小于0.2mm/d、拱部下沉速度小于0.15mm/d或施作二次衬砌时的累计位移值，已达极限相对位移值的80%以上或初期支护表面裂隙（观察）不再继续发展。

②浅埋隧道应及早施作二次衬砌，且二次衬砌应予以加强。

③围岩及初期支护变形过大或变形不收敛，又难以及时补强时，可提前施作二次衬砌，以改善施工阶段结构的受力状态，此时二次衬砌应予以加强。

四、二次衬砌的开裂和渗漏

1．因材料、施工环境引起的开裂

2．碱－骨料反应的影响

3．荷载作用引起的开裂

4．施工方法不当引起的开裂

五、隧道衬砌混凝土抗裂防渗施工技术

隧道衬砌混凝土抗裂防渗施工是贯穿于隧道施工整个过程的，从开挖、初期支护施工、排水盲管的安装、防水卷材的施工到二次衬砌混凝土浇筑等各个环节，应环环把关，严格控制。

二次衬砌施工前需要注意的重点包括以下几个方面：

①严格按照爆破方案进行控制爆破施工，是保证隧道不渗、不漏、不裂的基础；

②认真做好初期支护，特别是初期支护背后的回填注浆施工，应做到渗漏水无线流，否则在渗漏严重部位处重新进行注浆处理，直至初期支护表面无线流。

该项工作必须做到平行作业，分段进行，做好一段、验收一段，确保符合要求；

③防水板张挂前应对初期支护基面进行处理，确保基面无渗流水、基面平整度满足要求，没有对防水卷材张挂造成破坏的凸出物、锚杆头等。

对于初期支护的开裂应做好修补后方可进行防水卷材施工；

④防水卷材施工必须严格按照工艺标准执行，做好卷材的保护工作，确保其防水性能的实现。

施工中要想保证二衬抗裂防渗性能的实现，必须首先解决以下几个问题：

（1）控制好混凝土坍落度

（2）控制好混凝土的抗离析能力

（3）把好混凝土振捣关

第四章铁路（含客运专线）轨道工程

第一节客运专线轨道工程

一、客运专线轨道的特点

（1）对客运专线的研究使轨道专业的观念发生了变化

随着秦沈客运专线的建成，轨道设计施工理念发生了变化，轨道设计朝着平顺性、可靠性、耐久性和弹性均匀的方向迈进。

无碴轨道的引入和按设计速度开通，使轨道设计对桥梁、路基的设计施工也提出了很高的要求。

（2）铁路跨越式发展给铁路轨道建设提出了很高的要求

（3）轨道由原来的简单专业变为技术复杂专业

三、客运专线轨道与普速铁路的区别

（1）轨道部件标准不同

（2）轨道平顺性要求不同

（3）轨道的稳定性要求不同

（4）道岔设计、制造、施工要求不同

四、客运专线轨道工程施工技术特点

（1）铺设500m长钢轨技术难度大，对设备和工艺有新要求

（2）轨道铺设叶平顺性要求很高，轨道达标作业遍数多、时间长

（3）无碴轨道对施工人员素质和设备质量要求很高

（4）特级道碴碴源短缺，需要提前生产并储存道碴

（5）铺设无缝线路受环境温度的控制，作业时间受限制

第二节无砟轨道施工技术

一、我国无砟轨道结构形式与层次结构

经过反复研究与论证，我国路基、桥梁隧道中铺设Ⅰ型板式、Ⅱ型板式、双块式无砟轨道，道岔区铺设长轨埋入式。

（一）Ⅰ型板式无砟轨道

Ⅰ型板式无砟轨道的轨道板厚190mm结构高度分别为：

路基756mm、桥梁656mm、隧道756mm，结构形式见图3-4-1。

Ⅰ型板式无砟轨道由底座、凸型挡台、CA水泥砂浆调整层、轨道板组成。

路基上的Ⅰ型板式无砟轨道层次结构依次为：

级配碎石基床表层、混凝土支承层（或底座）、CA水泥砂浆调整层、钢筋混凝土轨道板（图3-4-2）。

桥上无砟轨道底座位于梁体保护层之上（图3-4-3）。

隧道内无砟轨道底座位位于回填层上（图3-4-4）。

（二）Ⅱ型板式无砟轨道

Ⅱ型板式无砟轨道为带挡肩的板式无砟轨道。

其厚度，路基和隧道为200mm、桥梁上为300mm路基、桥梁、隧道的结构高度均为774mm。

路基上的Ⅱ型板式无砟轨道层次结构见图3-4-5，依次为：

级配碎石基床表层、混凝土底座、CA水泥砂浆调整层、钢筋混凝土轨道板（横向预应力）。

为防止横向位移，桥梁上的Ⅱ型板式无砟轨道底座设凹槽，轨道板有凸起（图3-4-6）。

隧道内Ⅱ型板式无砟轨道见图3-4-7。

（三）双块式无砟轨道

（四）长枕埋入式无砟轨道

（四）无砟轨道过渡段

为减小过渡段线路的刚度突变，需要在无砟轨道与有砟轨道、路基与桥涵、路基与隧道及路堤与路堑的连接处设置过渡段，以实现过渡段范围内线路刚度的渐进过渡。

第三节超长无缝线路

道岔的焊联

道岔的焊联应根据实际条件，选择最能保证道岔整体强度和稳定性、经济合理的方式。

通常道岔区的钢轨接头宜采取焊接为主，并辅助采用胶接和冻结。

图3-4-38为我国铁路干线上铺设的可动心轨无缝道岔。

第五章铁路站场工程

第一节结构设计

无站台柱雨篷通常由基础、立柱、桁架、檩条及屋面材料组成。

基础主要采用桩基础，在基础中预埋锚栓。

立柱可以采用各种形式，目前多采用钢管混凝土柱，也有桁架柱结构形式。

第三节无站台柱雨篷钢结构工厂制造质量控制

7．焊接工程质量控制

（1）焊接结构质量问题分析

施工与设计不良是当时条件下引起焊接缺欠的主要原因。

焊接破坏成因主要有疲劳破坏、脆性破坏、焊接裂纹。

焊接缺欠从成因上分类可以分成构造缺欠（构造不连续缺口效应，焊缝布置不良引起应力与变形，错边）、工艺缺欠（咬边、焊瘤、未融合、未焊透、烧穿、未焊满、凹坑、夹渣、电弧擦伤、成型不良、预告过大、焊脚尺寸不合适）、冶金缺欠（裂纹、气孔、夹杂物、性能恶化）。

第六章高性能混凝土

第一节高性能混凝土的定义

二、高性能混凝土的性能

高性能混凝土具有如下性能：

1．高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。

2．高性能混凝土具有良好的工作性。

3．高性能混凝土的使用寿命要长。

4．高性能混凝土具有较高的体积稳定性。

第二节高性能混凝土原材料技术要求

一、水泥

水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

二、粉煤灰

1.当骨料具有碱—硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%。

2.C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。

三、矿渣粉

矿渣粉应采用水淬矿渣的粉磨产品。

四、细骨料

细骨料应选用处于级配区的中粗河砂（用于预制梁时，砂的细度模数要求为2.6～3.0。

五、粗骨料

粗骨料应选用二级或多级配的碎石，亦可采用分级破碎的碎卵石（预应力混凝土除外）。

六、外加剂

外加剂的品名应符合《混凝土外加剂应用技术规程》的要求。

混凝土中不得掺加诸如防腐蚀剂、抗裂剂等无标准不规范的产品。

七、拌合用水

第三节高性能混凝土的配制要求

1.预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土的粉煤灰的掺量不宜大于30%。

2.C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。

5.当化学侵蚀介质为硫酸盐时，除了配合比参数应满足表3-8-10、3-8-11的规定外，混凝土的胶凝材料还应满足表3-8-12的规定，且胶凝材料的抗蚀系数不得小于0.8。

8.钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量（包括水泥、矿物掺和料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）不应超过胶凝材料总量的0.10%，预应力混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。

第四节高性能混凝土的施工要求

二、拌合

1.搅拌站应根据设计要求配备足够的搅拌系统，应选择卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机。

并应适当准备应急的完好搅拌设备，以便备用。

4.新建搅拌站首次搅拌混凝土或连续使用达到一年时，应按现行国家标准《混凝土搅拌机技术条件》（GB9142）的规定对混凝土拌和物的匀质性进行检验。

三、运输

1.混凝土运输设备的运输能力应适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。

运输过程中，应确保混凝土不发生离析、漏浆、泌水及坍落度损失过多等现象，运至浇筑地点的混凝土应仍保持均匀性和良好的拌和物性能。

2.混凝土宜采用内壁平整光滑、不吸水、不渗漏的运输设备进行运输。

当长距离运输混凝土时，宜采用搅拌车运输近距离运输混凝土时，宜采用混凝土泵、混凝土料斗或皮带运输。

3.用手推车短距离运输混凝土时，道路或车道板的纵坡不宜大于15%。

用机动车短距离运输混凝土时，混凝土的装载厚度不应小于40cm。

用轻轨斗车短距离运输混凝土时，轻轨应铺设平整，以免混凝土拌和物因斗车振动而发生离析。

手推车、机动车以及轻轨斗车不宜运输流动度较大的泵送混凝土。

4.用吊斗（罐）运输混凝土时，吊斗（罐）底部的卸料活门应开启方便，并不得漏浆。

5.采用搅拌运输车运送混凝土时，运输过程中宜以2～4r/min的转速搅动当搅拌运输车到达浇灌现场时，应高速旋转20s～30s后再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗或混凝土料斗中。

6.采用混凝土泵输送混凝土时，泵的型号可根据工程情况、最大泵送距离、最大输出量等选定。

优先选用泵送能力强的大型泵送设备，以便尽量减小泵送混凝土的坍落度。

混凝土泵的运输能力应与搅拌机械的供应能力相适应。

四、浇筑

2.基底为非粘性土或干土时，应浇筑垫层基底为岩石时，应加以润湿，并铺一层厚20mm～30mm的水泥砂浆，然后于水泥砂浆凝结前浇筑第一层混凝土。

3.应预先根据结构截面尺寸、环境条件等研究确定必要的降温防裂措施。

4.混凝土入模温度宜为5℃～30℃，大体积混凝土入模温度不宜超过28℃。

新浇混凝土与邻接的已硬化混凝土或岩土介质之间的温差应不大于15℃。

七、拆模

1.混凝土拆模时的强度应符合设计要求。

当设计未提出要求时，应符合下列规定：

（1）侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上（或混凝土终凝4h），且其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除。

（2）底模应在混凝土强度符合表3-8-17的规定后，方可拆除。

2.芯模或预留孔洞的内模应在混凝土强度能保证构件和孔洞表面不发生塌陷和裂缝时，方可拆除。

3.混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度应满足规定的要求外，还应考虑拆模时混凝土的温度不能过高。

第五节高性能混凝土的质量检验

高性能混凝土的质量检验分施工前检验、施工过程检验、施工后检验。