高速铁路路基的设计与施工技术研究

高速铁路路基的设计与施工技术研究

发表时间：2018-01-02T13:28:37.877Z 来源：《防护工程》2017年第22期作者：张宪杰

[导读] 在铁路工程建设施工中，路基设计是一个重点内容，其设计质量也对于铁路的整体质量及寿命有着重要的影响。

中交公路规划设计院北京岩土工程技术分公司北京西城区 100032

摘要：在铁路工程建设施工中，路基设计是一个重点内容，其设计质量也对于铁路的整体质量及寿命有着重要的影响，科学的铁路路基基床设计是建设卓越铁路工程的必要条件。文章深入分析了路基的设计方法和施工技术,将施工过程的技术难点进行分析,希望给读者一定的启发。。

关键词：高速铁路；路基设计；施工技术

高速铁路是一个事关民生的大工程，不但可以为人们提供良好的出行条件，而且对于促进我国经济的快速发展有着重要的意义。随着我国经济以及科学技术的快速发展，我国的高铁建设能力也在不断提高。在高铁工程中，路基施工是一个关键工程，其设计对于路基的整体质量及寿命有着重要的影响，也是建设高质量、高效率铁路的基础。因此，对告诉铁路路基的设计进行一个深入的分析和探讨是非常有意义的。

一、高速铁路路基的设计方法

路基设计工作是路基建设活动的第一步,也是确定具体施工内容的关键环节。我国路基设计方法有了比较成熟的体系,每个施工单位具有高质量的技术施工人员。本人根据多年的工作经验,将路基设计分为以下几方面进行详细叙述。

（一）路基荷载的设计

高速铁路路基荷载需要考虑到静荷载和动荷载两种。静荷载指的是轨道以及电力辅助设备作用在地基上,对其形变的影响；动荷载指的是高速运行的火车对轨道产生的冲力和压力。在设计过程中,需要对静荷载重量比较大的区域进行硬化处理,确保电力设备以及辅助设施的稳定和安全；在轨道以及轨道附近,路基设计需要考虑到高速运行火车对地面的作用力,保证轨道不会发生变形、弯曲等多种变化。采用现代化的监控设备可以将准确地分析路基变化以及变化趋势,快速找到问题根源,进行及时处理。

（二）路基横断面的设计

路基横断面设计是横向分析路基结构的一种设计方法,可以清晰的看出轨道的走向,查看电力设备以及网络设备的安放位置。在轨道铺设线路的设计上,需要对路基横断面进行分析,确保每一段的轨道铺设都符合设计要求。比如:在交叉轨道的设计中需要做好轨道连接工作,对其中的转向部分进行严格的质量监督,确保可以承受高速运行火车的作用力；在设有通信信号以及线路支柱的路段,需要将路肩宽度进行合理设计,确保轨道的稳定,并满足对轨道的后期监测和维修处理整个路基设计需要考虑到路基的稳定需要,后期维修空间的需要以及行车安全需要等多方面的要求。按照我国法律法规的规定,路基面宽度需要满足单线8.8米；双线13.8米,在特殊情况下,还需要向外增加0.5米。（三）高速铁路路基基床设计

1、高铁基床表层结构设计

目前，沥青、水泥作为重要的道路建筑材料，是高铁基床设计发展的重要一环，在国外人们也逐渐开始研究用沥青用于高铁路基路面，例如日本使用沥青混凝土来强化基床表层，瑞士开始使用沥青垫层高铁路基基床，水泥则被作为基床过渡使用材料。对基床表层结构的设计就是对路基的处理方法，具体就是说表层黏性土、软土路段的路基，需要用换填、碾压等措施进行处理，这也是普速铁路设计的方法，对于高速铁路具体的设计还要看实际的地质情况和路基情况。因为无砟轨道高速铁路需要“零”沉降，一般的强夯、换填、碾压方法会导致路基变形，并且无砟轨道对刚度的有极高的要求，所以在无砟轨道高速铁路，可以对浅层的黏性土、软土地基采用换填、CFG桩、小方桩等措施进行加固，慎用强夯等处理措施。

2、基床填充结构设计

合理的基床填充结构设计是铁路正常运输的保障基床，基床作为高速铁路的主要结构受力层，在设计时需要考虑到高铁三个方面需求:首先是刚度的需求，一定的刚度就是为了使路基的弹性变形量和塑性变形量，限定在一定的范围里，从而防止轨道失稳遭到破坏，所以基床必须满足刚度需求；其次是强度的需求，为了保证列车的高速运行，道砟不压入基床土及其他施工阶段的要求，所以基床必须满足强需求；最后是防渗的要求，因为雨水的浸入会给高速铁路带来很多危害，例如翻浆、冒泡、路基土软化等就会对高铁轨道产生不利的影响，所以在设计时，基床必须满足防渗需求。

3、基床填充材料选择

高速铁路路基填料设计是十分重要的，不仅在技术上必须满足规范，还需要综合考虑环保、成本等铁道标准来进行设计，首先高速铁路路基填料可以充分现有的资源进行填充，例如高铁沿线隧道、路堑弃方，由于这些材料都是属于软岩，所以需要对软岩填料的可能性进行研究。根据资料显示，南广、武广、杭长、合福等高速铁路等大多经过丘陵低山区，沿线均分布有泥质砂岩、泥岩、黏土岩、砂砾岩等软岩材料，如果这些软岩能利用作为基床的填充材料，就能解决基床填料缺乏的问题，而且能避免大量这些材料的运输成本，也能有效防止占用农田，污染环境的问题。压实标准不能采用碎石类土、砂类土的标准，也不能像细粒土作击实试验一样将软质岩块全部破碎成土样，控制含水量而达到最佳状态，所以也不能采用细粒土的压实标准，所以目前还没有采用软岩作为高速铁路路堤填料的技术和标准，虽然软岩无法用作压实，但是软岩可以配合沥青和混凝土石块等作为最佳的密度填充材料。例如在在武广客运专线的建设过程中，就发现挖方地段大多为软岩，其中重点对白垩系泥质粉砂岩、含砾砂岩等进行研究实验和填充实践，发现对于碾压破碎难度较大的弱、未风化软岩通过采用掺和中粗砂、砾石土等粗颗粒土进行改良，并采取适当的施工工艺及防水设计措施，软岩是完全可以作为路基基床的填充材料的。

二、高速铁路路基的施工技术

（一）路堤的施工技术

路堤是高速铁路建设活动中十分关键的内容,对铁路运行中的沉降有着十分明显的作用。路堤填料的不同将会产生不用的沉降效果,碎

石是路堤施工中最好的填料,基本不会给高速运行带来病害。路堤是高速铁路路基稳定的保障,是整个运输线路的基础,需要进行压实处理,以确保整个路基的持久稳定。路基压实可以弥补地基上的不足,完善的排水系统可以保证路堤的硬度和稳定。比如:路堤建设需要做好填料的处理,保证内部的稳定性,不可采用杂草等质软的物体填充,在边缘采用石块密封或者采用覆盖面积大,危害性小的植被进行覆盖,保证不会应为雨水而滑落,排水沟和排水坑也需要建设起来,实现路基排水的顺畅。

（二）过渡段的施工技术

过渡段是高速铁路施工中常见的路段情况,也是整个铁路建设环节的重要内容和技术难点。过度段指的是差异较大地质条件下的铁路连接处。这个路段的施工技术需要考虑两边地质情况,确定采用不同的建设方法,并将其连接处进行技术处理,实现良好的衔接。比如:地基和桥台处的连接。为了在施工完成后轨道的平顺,对桥台进行加固处理,将地基也进行二次加固,降低二者之间的差距,提高双方的竖向刚度。软的一侧还需要通过改变轨枕的间距和长度提高其刚性,以适应运行中火车对整个轨道的冲击作用。

高速铁路路基的设计和施工技术对整个高速铁路稳定性控制意义十分明显。正确的设计思路,合理的施工过程将大大提高铁路的使用寿命,减少后期维修经费。采用现代新型技术可以加强高速铁路的安全性和舒适性,让列车乘客感受高质量的服务。总之,高速铁路路基建设应严格控制施工过程,提高施工质量,为铁路的顺利运行保驾护航。

参考文献：

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[3]张理.基于高速铁路路基设计新特点探究[J].建材与装饰,2016,10

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