《板式轨道路基》PPT课件

板式轨道路基JR综研（财团法人铁道综合技术研究所）轨道技术研究部轨道路基研究室室长　关根悦夫有碴轨道板式轨道在日本铁路使用的主要轨道结构○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路堤路基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层坡底排水沟○土结构区间较多○第一条高速铁路　　　①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②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.L<50％　　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）　①路基　　•不发生路基冒泥的土质　　•固实程度：最大干燥密度的90％以上②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/m²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）①路基：采用强化路基：分散列车荷载，防止雨水的浸透②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/m³　　　　　　　　　　　下部路堤K30≥70MN/m³•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，固实程度K30≥150MN/m³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路基沉降等的限制值　半正弦波形的路基挠曲δ平行移动θ折角θθ假设跨距Ｌ(m)错位δδδθ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）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D16箱涵上部D22单位上侧钢筋下侧钢筋讨论模型（线路方向）钢轨、轨枕板、钢筋混凝土板为弹性梁钢轨扣件、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2．CA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φ32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与其他轨道•路基的安装部分例侧面图有碴轨道区间缓冲区间20m以上轨道连接部分板式轨道区间强化路基级配碎石钢筋混凝土板滑杆钢筋混凝土板轨道连接部分详细图（A-A截面）钢筋混凝土板PC轨枕道碴规定厚度挡碴墙埋设栓合成枕木等合成树脂10MN/m型钢轨扣件轨枕板施工管理截面位置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线路侧沟的结构例○路堤的形状路堤高度、施工基面宽度、坡面坡度○路堤材料○固实程度○路堤的支撑地基○排水结构路堤　路堤截面1:1.81:1.8粒調砕石Ｒ.ＬＦ.Ｌ３％３％３％400ａ以上ｂ以上ｃ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:余量宽度ｄ３％３％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%3％1:1.81:1.81:2.01:2.31.5m6.0m6.0m3.0mH≦6m6＜H≦12m12＜H≦18m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［A群］以（碎石、粒度分布良好的砂）为原则（上部、下部路堤）　稳定化处理的［B群］（质量要求低于A群）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－①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②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③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①，②，③○下部路堤：满足①，②路堤固实的意义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/m³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/m³以上（下限值70MN/m³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落下重锤测力传感器变位传感器落下机构部分数据记录装置小型FWD的概要○通过重锤落下的荷载•变位测定装置（FWD：FallingWeightDeflectometer）冲击荷载的载荷试验时间为2～3分钟／1处位置不需要反力装置　落下重锤测力传感器变位传感器外部变位传感器缓冲材料落下机构部分载荷板测定面记录装置FWD的K值和K30值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：挖方填方坡面路堤的新旧路堤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路堑区间连接部位路堤区间路堑区间连接部位路堤区间原地基原地基原地基原地基路基路基路堤路堤排水结构过渡段排水结构路堤区间阶段式挖方区间路堑区间与路堑连接部位（挖掘原地基时）的例与路堑连接部位（难以挖掘原地基时）的例挖方面与计划路线斜交时的连接部位例单侧挖方单侧填方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○○过渡段的设置　　　材料：级配碎石等　　　K30值≥200MN/m3以上采取以下项目的对策○抑制不均等沉降•路堤与结构体的不均等沉降○抑制路堤自身的压缩沉降•发生地震时的桥台连接处路堤的较大沉降○防止路床刚性的急剧变化路堤与结构体的连接部位采用级配碎石的过渡段形状桥梁桥台过渡段RC路基一般路堤阶梯式挖方(a)与桥台的连接(b)与横断结构体的连接过渡段RC路基一般路堤阶梯式挖方箱涵过渡段的施工状况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路堤的支撑地基条件<桩－网工艺><搅拌混合工艺>采用支撑桩方式的地基改良工艺<施工设备><搅拌状况>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○对于路堑•平地，当在路床表面的K30值<110MN/m³时进行路床改良。○改良范围•改良深度：达到K30值≥100MN/m³的深度•改良宽度：路基施工的宽度○改良强度•现场配合强度：一轴压缩强度qu=600kN/m²•室内配合强度：一轴压缩强度qu=1000kN/m²路床改良○一轴压缩强度qu与变形系数E的关系　载荷时的改良层变形为10-³程度，因此　　　　E=200･qu路床的改良厚度2层系弹性解析使用圆形载荷板的载荷原地基的K30值（MN/m³）改良深度（m）谢谢！