高速鐵路的路基

1、3 高速鐵路的路基3.1 高速鐵路路基的特點(diǎn)路基是軌道的基礎(chǔ)，也叫線路下部結(jié)構(gòu)。高速鐵路的出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)，在許多方面深化和改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和觀念。高速鐵路路基應(yīng)按土工結(jié)構(gòu)物進(jìn)行設(shè)計(jì)，其地基處理、路堤填筑、邊坡支擋防護(hù)以及排水設(shè)計(jì)等必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，使之能抵抗各種自然因素作用的影響，確保列車高速、安全和平穩(wěn)運(yùn)行。與普通鐵路路基相比，高速鐵路路基主要表現(xiàn)為以下三個(gè)特點(diǎn)：1高速鐵路路基的多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)高速鐵路線路結(jié)構(gòu)，已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的軌道、道床、土路基這種結(jié)構(gòu)形式，既有有碴軌道也有無碴軌道。對(duì)于有碴軌道，在道床和土路基之間，已拋棄了將道碴層直接放

2、在土路基上的結(jié)構(gòu)形式，作成了多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。圖3-1圖3-5分別為德國和法國高速鐵路一般路基基床的斷面型式，保護(hù)層的厚度為2530cm。圖3-6為日本高速鐵路板式軌道的基本結(jié)構(gòu)型式之一，其把基床表層稱為路盤或強(qiáng)化路盤，厚30cm，強(qiáng)化路盤的表層為5cm厚的瀝青混凝土，其下為級(jí)配碎石（或高爐礦碴）。2控制變形是路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵控制變形是路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，采用各種不同路基結(jié)構(gòu)形式的首要目的是為高速線路提供一個(gè)高平順、均勻和穩(wěn)定的軌下基礎(chǔ)。由散體材料組成的路基是整個(gè)線路結(jié)構(gòu)中最薄弱、最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，是軌道變形的主要來源。它在多次重復(fù)荷載作用下所產(chǎn)生的累積永久下沉（殘余變形）將造成軌道的不平順，同時(shí)其剛度對(duì)

3、軌道面的彈圖3-1 德國高速鐵路無碴軌道路堤的斷面型式之一圖3-2 德國高速鐵路有碴軌道路堤的斷面型式圖3-3 法國高速鐵路路堤的斷面型式（單位：m）圖3-4 法國高速鐵路路塹的斷面型式（基床土質(zhì)差）（單位：m）圖3-5 法國高速鐵路路塹的斷面型式（基床土質(zhì)好）（單位：m）圖3-6 日本高速鐵路板式軌道路基的斷面型式之一性變形也起關(guān)鍵性的作用，因而對(duì)列車的高速走行有重要影響。高速行車對(duì)軌道變形有嚴(yán)格的要求，因此，變形問題便成為高速鐵路設(shè)計(jì)所考慮的主要控制因素。就路基而言，過去多注重于強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并以強(qiáng)度作為軌下系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要控制條件。而現(xiàn)在強(qiáng)度已不成為問題，一般在達(dá)到強(qiáng)度破壞前，可能已經(jīng)出現(xiàn)了過

4、大的有害變形。日本東海道新干線的設(shè)計(jì)時(shí)速為220km，由于其在設(shè)計(jì)中僅僅采取了軌道的加強(qiáng)措施，而忽略了路基的強(qiáng)化，以至從1965年開始，因?yàn)槁坊膰?yán)重下沉，致使路基病害不斷，線路變形嚴(yán)重超限，不得不對(duì)線路以年均30km以上的速度大舉整修，10年內(nèi)中斷行車200多次，列車運(yùn)行平均速度也降到100110km/h。3在列車、線路這一整體系統(tǒng)中，路基是重要的組成部分變形問題相當(dāng)復(fù)雜，是一個(gè)世界性的難題。日本及歐洲各國雖然實(shí)現(xiàn)了高速，但他們都是通過采用高標(biāo)準(zhǔn)的昂貴的強(qiáng)化線路結(jié)構(gòu)和高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)來彌補(bǔ)這方面的不足。日本對(duì)此不惜代價(jià)，在上越和東北新干線上，高架橋延長米數(shù)所占比例分別為49%和57%，路

5、基僅占1%和6%。所以，變形問題是軌下系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。由于普通鐵路行車速度慢、運(yùn)量小，因此在以往的設(shè)計(jì)中，只孤立地研究輪、軌的相互作用，并把這種相互作用狹義地理解為輪、軌接觸部位的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的關(guān)系，而忽略了路基的影響，其中各個(gè)部分的設(shè)計(jì)也只局限于本專業(yè)范圍內(nèi)。對(duì)于高速鐵路，輪軌系統(tǒng)應(yīng)該是車輪、鋼軌、道床、路基各部分相互作用的整體。因?yàn)榘坊趦?nèi)的軌下系統(tǒng)的垂向變形集中反映在軌面上，而且又直接影響著輪軌作用力的大小。所以，在輪軌系統(tǒng)相互作用的研究中，必須把各部分作為一個(gè)整體系統(tǒng)來分析，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，著眼于各自的基本參?shù)和運(yùn)用狀態(tài)，進(jìn)行系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輪軌系統(tǒng)的合理匹配，盡可能

6、降低輪軌作用力，以保證列車的高速安全運(yùn)行。德國著名的高速鐵路專家 Birmann指出：鐵路路基作為承受軌道和列車荷載的基礎(chǔ)，如果選擇了合理的剛度（彈性模量），則能明顯地影響輪載的分配，可以使軌面的最大支承力減小60%70%，而且還可以改善基床動(dòng)應(yīng)力分布，減弱重復(fù)荷載的動(dòng)力作用，減少列車荷載對(duì)線路的不良影響。但這并不是要求路基不存在變形，因?yàn)榱熊嚥豢赡茉谝粋€(gè)絕對(duì)剛性的基礎(chǔ)上作高速穩(wěn)定的運(yùn)行，只能依循著不平順的走行面和剛度有變化的軌道運(yùn)行。因此，在高速鐵路技術(shù)研究中，無論機(jī)車車輛、軌道結(jié)構(gòu)或路基、橋梁、隧道專業(yè)，都應(yīng)當(dāng)把自己的問題放在整個(gè)系統(tǒng)中去考察。設(shè)計(jì)中所采用的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)當(dāng)使系統(tǒng)的各個(gè)部分相互

7、間有合理的匹配。對(duì)于路基來說，這些參數(shù)主要是彈性系數(shù)、阻尼、參振質(zhì)量、變形模量、動(dòng)剛度、固有頻率以及與之相聯(lián)系的壓實(shí)度和含水量等。3.2 高速鐵路路基的設(shè)計(jì)荷載路基的荷載是指作用在路基面上的應(yīng)力。它包含兩部分：一部分是線路上部結(jié)構(gòu)的重量作用在路基面上的應(yīng)力，即靜荷載；另一部分是列車行駛時(shí)輪載力通過上部結(jié)構(gòu)傳遞到路基面上的動(dòng)應(yīng)力，即動(dòng)荷載。常速鐵路路基設(shè)計(jì)需要考慮荷載的影響時(shí)，在計(jì)算中常把靜荷載和動(dòng)荷載一并簡(jiǎn)化作為靜荷載處理，即換算土柱法。高速鐵路的路基設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單地把動(dòng)荷載作為靜荷載處理，必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，計(jì)算列車動(dòng)荷載的作用在路基中所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，如何計(jì)算靜荷載是簡(jiǎn)單而明確的

8、，本節(jié)重點(diǎn)介紹高速鐵路路基的承受的動(dòng)荷載。 靜荷載鐵路路基面上作用有列車荷載和軌道荷載。列車荷載與軌道荷載是確定路基本體構(gòu)造要求的一個(gè)重要依據(jù)。我國的京滬高速鐵路有碴軌道結(jié)構(gòu)軌道及列車荷載換算的土柱高度及分布寬度如表3-1所示。ZK荷載計(jì)算圖式和換算土柱圖式分別見圖3-7和圖3-8，ZK荷載通過軌道傳播到路基面上，在橫斷面上的分布寬度l0自軌枕底兩端向下按450擴(kuò)散角計(jì)算，h0為換算土柱高度。表3-1 京滬高速鐵路軌道及列車荷載換算土柱高度及分布寬度列車活載種類設(shè)計(jì)軸重(kN)鋼軌(kg/m)軌枕(根/km)道床厚度（m）道床頂寬（m）道床坡度分布寬度（m）計(jì)算高度（m）土的重度（kN/m3）

9、1819202122ZK活載2006016670.353.61：1.753.43.02.82.72.62.4中|活載2206016670.353.61：1.753.43.43.23.02.92.8圖3-7 ZK荷載計(jì)算圖式 圖3-8 換算土柱圖式 動(dòng)荷載在列車動(dòng)荷載作用下，路基保持長期穩(wěn)定是列車高速運(yùn)行的基礎(chǔ)。要保持路基長期穩(wěn)定，不產(chǎn)生任何危及正常運(yùn)行的過大有害變形，就必須了解列車在高速運(yùn)行時(shí)通過鋼軌、軌枕、道床傳到路基表面的動(dòng)應(yīng)力幅值及其頻率，以及振動(dòng)加速度及位移的大小。在列車動(dòng)荷載作用下，路基動(dòng)應(yīng)力的幅值與機(jī)車車輛運(yùn)行情況、線路及基礎(chǔ)狀態(tài)等有關(guān)，因受諸多因素的影響，很難用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來表

10、達(dá)，一般采取實(shí)測(cè)與理論分析相結(jié)合的方法來分析。1高速鐵路路基設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值作用在軌道上的輪重實(shí)際上由兩部分組成：機(jī)車車輛靜軸重；機(jī)車車輛與軌道的相互作用而產(chǎn)生的附加作用力。前者對(duì)于特定的機(jī)車車輛是常數(shù)，后者是與諸多因素有關(guān)的一個(gè)隨機(jī)變量。確定路基設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值的方法有兩種：一種是在高速條件下進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力實(shí)測(cè)，另一種是運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算。由于高速鐵路路基面上的動(dòng)應(yīng)力大小及分布情況，目前我國尚無實(shí)測(cè)資料，主要參考國外資料及我國鐵路在準(zhǔn)高速條件下獲得的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。路基面動(dòng)應(yīng)力幅值是與列車速度、軸重、機(jī)車車輛動(dòng)態(tài)特性、軌道結(jié)構(gòu)、軌道不平順、距軌底深度及路基狀態(tài)有關(guān)的一個(gè)隨機(jī)函數(shù)?；谝陨系姆治鲅芯浚岢隽?/p>

11、路基設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值按下式計(jì)算： （3-1）式中 路基設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值（kPa）；P機(jī)車車輛的靜軸重（kN）；速度影響系數(shù)，高速鐵路無縫線路，準(zhǔn)高速鐵路無縫線路；列車運(yùn)行速度，速度在300km/h以內(nèi)時(shí)以實(shí)際速度計(jì)，超過300km/h時(shí)按300km/h計(jì)。2路基面上的動(dòng)應(yīng)力沿線路縱向的分布在高速鐵路路基設(shè)計(jì)中，不僅需要知道列車荷載通過鋼軌、軌枕、道碴傳遞到路基面的動(dòng)應(yīng)力數(shù)值的大小，還需要了解其在路基面上沿線路縱向分布情況。大量實(shí)測(cè)的應(yīng)力曲線表明，動(dòng)應(yīng)力在路基面上沿線路縱向的分布如圖3-9所示，圖中為車輪正下方路基面的動(dòng)應(yīng)力最大值。如沿線路縱向距該車輪L處路基面應(yīng)力衰減為零，則L即為擴(kuò)散距離。對(duì)大量

12、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)圖形的分析，發(fā)現(xiàn)車輪正下方路基面動(dòng)應(yīng)力最大值和最大值與沿線路縱向擴(kuò)散距離L之比存在線性關(guān)系。其關(guān)系式如下： （3-2）式中 以kPa計(jì)，L以m計(jì)。3高速鐵路路基設(shè)計(jì)荷載當(dāng)高速鐵路的設(shè)計(jì)速度為350km/h，最大軸重為200kN時(shí)，根據(jù)式（3-1）可求出設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值為100kPa，在路基面上的分布面積為3.02.8m2，如圖3-10所示。圖3-9 動(dòng)應(yīng)力沿線路縱向在路基面的擴(kuò)散情況圖3-10 高速鐵路路基面上設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力及分布圖（單位：m）4動(dòng)應(yīng)力沿深度的衰減列車荷載以動(dòng)力波的形式通過道床傳遞到基床面，再向深層傳播。在動(dòng)力波傳播的過程中要消耗能量，或者說由于阻尼作用，土要吸收能量，因此，

13、動(dòng)應(yīng)力隨著深度的增加而衰減。動(dòng)應(yīng)力沿深度的衰減可從兩個(gè)方面進(jìn)行探討：一是實(shí)測(cè)，二是理論計(jì)算。前者由于受測(cè)試設(shè)備、埋設(shè)傳感器的邊界條件等影響，數(shù)值較離散，加之深處測(cè)試也比較困難，因此大多采用后者。在理論計(jì)算中雖作了一些假設(shè)，會(huì)造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有些出入，但對(duì)于路基填土設(shè)計(jì)而言，這樣的精度是可以接受的。在長方形均布荷載作用下（圖3-11），荷載中心點(diǎn)下深度z處的垂直應(yīng)力可采用Boussinesq理論，按照半空間彈性理論公式進(jìn)行計(jì)算： （3-3）式中 P0為荷載強(qiáng)度，m=a/b，n=z/b。如果長方形的長與寬如圖3-11所示，則動(dòng)應(yīng)力沿深度逐漸衰減可按式（3-3）計(jì)算，只是需要考慮基床表層與基床底層

14、填料的模量差異，計(jì)算結(jié)果見圖3-12所示。圖3-11 土中應(yīng)力計(jì)算示意圖 圖3-12 動(dòng)應(yīng)力沿深度衰減曲線5基床厚度的確定列車動(dòng)應(yīng)力由軌道、道床傳至路基本體，然后沿深度逐漸衰減。一般將動(dòng)應(yīng)力影響較大的部分定義為路基基床。壓實(shí)土的動(dòng)三軸試驗(yàn)表明，當(dāng)動(dòng)靜應(yīng)力比在0.2以下時(shí)，加載10萬次產(chǎn)生的塑性累積變形在0.2%以下，而且很快能達(dá)到穩(wěn)定。如果動(dòng)靜應(yīng)力比小于0.1，動(dòng)荷載影響就相當(dāng)微小了。因此，一般將動(dòng)靜應(yīng)力比1：5或1：10作為確定基床厚度的依據(jù)。我國對(duì)京滬高速鐵路路基的研究表明，動(dòng)靜應(yīng)力比為1：5時(shí)的深度約為3.2m，動(dòng)靜應(yīng)力比為1：10的深度約為4.2m，如圖3-13?？紤]到高速鐵路路基基床

15、部分的填料為優(yōu)質(zhì)填料，且壓實(shí)要求高，故一般采用動(dòng)靜應(yīng)力比1：5為確定基床厚度的標(biāo)準(zhǔn)，因此，確定的京滬高速鐵路路基基床厚度為3.0m。圖3-13 列車動(dòng)應(yīng)力與路基自重應(yīng)力沿深度的變化曲線3.3 高速鐵路路基橫斷面表3-2為國外高速鐵路軌道及路基面寬度。我國京滬高速鐵路路線線間距根據(jù)所采用機(jī)車車輛類型、運(yùn)行速度等因素確定為5.0m。高速鐵路路基面形狀應(yīng)為三角形，并設(shè)有由路基面中心向兩側(cè)成4%的橫向排水坡。曲線加寬時(shí)，仍應(yīng)保持路基面的三角形形狀。表3-2 國外高速鐵路軌道及路基面寬度 路肩寬度路肩雖不直接承受列車荷載作用，但它對(duì)保證路基受力部分的穩(wěn)固十分重要。路肩寬度選擇應(yīng)同時(shí)滿足敷設(shè)接觸網(wǎng)支柱，安

16、放通信信號(hào)設(shè)備，埋設(shè)必要的線路標(biāo)志，通行養(yǎng)路機(jī)具等要求。路肩寬度取決于以下幾個(gè)因素：1路基穩(wěn)定的需要，特別是浸水以后路堤邊坡的穩(wěn)定性。根據(jù)日本、德國的經(jīng)驗(yàn)，在降雨量最大的地區(qū)，加大路肩寬度對(duì)于保證路線暢通有重要作用。一般路堤浸水后，邊坡部分土質(zhì)會(huì)軟化，在自重與列車荷載產(chǎn)生的振動(dòng)加速度的共同作用下，容易產(chǎn)生邊坡的淺層滑坡。路肩較寬時(shí)，即使發(fā)生淺層坍滑。也不會(huì)影響路堤承受部分，從而可不影響列車的正常通行。此外，路肩部分需考慮設(shè)置電桿、電纜槽位置，路塹地段則需考慮為邊坡剝落物留有空地及開挖排水溝時(shí)不影響邊坡穩(wěn)定。2滿足養(yǎng)護(hù)維修的需要。高速鐵路雖說是高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的線路，但小型、緊急補(bǔ)修還是不可避免的

17、，因此仍需考慮線路維修時(shí)擱置或推行小型養(yǎng)路機(jī)械所必須的路肩寬度。3保證行人的安全，符合安全退避距離的要求（詳見第二章有關(guān)內(nèi)容）。4為路堤壓密與道床邊坡坍落留有余地。路堤在建成以后多多少少會(huì)發(fā)生一些沉降，特別是高路堤、軟弱地基路堤，即使施工質(zhì)量很好也會(huì)有壓密沉降。日本1964年修建東海道新干線時(shí)規(guī)定為一側(cè)設(shè)0.5m的人行道，另一側(cè)設(shè)1.0寬的作業(yè)通道。但經(jīng)運(yùn)營實(shí)踐，修訂了路肩寬度標(biāo)準(zhǔn)。自山陽新干線以后制訂的路基標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，路堤的路肩寬度增加到1.2m，路塹為1.0m。法國修建東南線時(shí)，考慮到養(yǎng)護(hù)人員乘車行走，特別是電弧焊裝置使用的發(fā)動(dòng)機(jī)組能在路肩上通過，雙側(cè)設(shè)1.2m寬的路肩通道。但在修建大西洋干

18、線時(shí)，修改為在接觸網(wǎng)支柱處設(shè)0.7m寬的SES馬道，馬道外再設(shè)寬0.9m的路肩，其結(jié)果使路基面寬度從13.0m增至13.9m。意大利羅馬佛羅倫薩高速鐵路沿線在軌道側(cè)安全限界邊設(shè)有高度超過人頭的基柱，兩側(cè)在基柱外各設(shè)1.0m通道。我國京滬高速鐵路路肩寬度亦根據(jù)所采用的機(jī)車外形、車輛幅寬、列車長度、行車速度等，參考其他國家的資料考慮了上述要求后，提出路基兩側(cè)均為1.4m（雙線）和1.5m（單線）的標(biāo)準(zhǔn)。 路基面寬度1直線地段路基面寬度我國京滬高速鐵路直線地段路基面寬度按照表3-3采用。表3-3 直線地段路基面寬度（m）單線雙線路堤路塹路堤路塹8.88.813.813.82曲線地段路基面加寬值我國京

19、滬高速鐵路曲線地段路基面加寬值應(yīng)在曲線外側(cè)按照表3-4的數(shù)值加寬。曲線加寬值應(yīng)在緩和曲線內(nèi)漸變。表3-4 曲線地段路基面加寬值曲線半徑（m）路基外側(cè)加寬值（m）14000R110000.311000R70000.47000R55000.5 高速鐵路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖圖3-14圖3-19為我國京滬高速鐵路路基的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖。圖3-14 雙線路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）注：聲屏障基礎(chǔ)埋深應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。圖3-15 雙線路塹（硬質(zhì)巖石）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）圖3-16 雙線路塹（土質(zhì)、軟質(zhì)巖石及強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖石）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）注：基床表層頂面為0.050.1m厚的瀝青混凝土。其下

20、基床表層換填0.600.65m厚級(jí)配砂礫石或級(jí)配碎石。圖3-17 單線路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）注：聲屏障基礎(chǔ)埋深應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。圖3-18 單線路塹（硬質(zhì)巖石）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）圖3-19 單線路塹（土質(zhì)、軟質(zhì)巖石及強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖石）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）注：基床表層頂面為0.050.1m厚的瀝青混凝土。其下基床表層換填0.600.65m厚級(jí)配砂礫石或級(jí)配碎石。3.4 高速鐵路路基基床 基床的作用與結(jié)構(gòu)1基床的作用基床是鐵路路基最重要的關(guān)鍵部位，其主要作用有以下幾個(gè)方面：（1）基床有足夠的強(qiáng)度，它能抵抗列車荷載產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力而不使基床破壞，能抵抗道碴壓入基床土中，防止道碴陷

21、槽等病害的形成，在路基填筑階段能承受重型施工車輛走行而不形成印坑，以免留下隱患。（2）基床具有足夠的剛度，在列車荷載的重復(fù)作用下，塑性積累變形很小，能避免形成過大的不均勻下沉而造成軌道的不平順，增加養(yǎng)護(hù)維修的困難。在列車高速行駛時(shí)，基床的彈性變形應(yīng)滿足高速走行的安全性和舒適性的要求，同時(shí)還能保障道床的穩(wěn)固。（3）基床具有良好的排水性，能防止雨水浸入造成路基土軟化，防止發(fā)生翻漿冒泥等病害。（4）在可能發(fā)生凍害的地區(qū)，基床還有防凍等特殊作用。2基床的結(jié)構(gòu)一般情況，高速鐵路路基基床是由基床表層和底層組成的兩層結(jié)構(gòu)。有的國家針對(duì)填料、氣候、無碴軌道等不同線路情況，將基床表層再細(xì)分成兩層或多層，每層使用

22、不同材料或結(jié)構(gòu)。最典型的是德國無碴軌道的線路結(jié)構(gòu)（圖3-1），包括鋼筋混凝土板連續(xù)板、混凝土絕熱層和支持層、素混凝土、礦渣混凝土、填土、道碴等。我國的京滬高速鐵路路基基床由表層和底層組成，表層厚度為0.7m，底層厚度為2.3m，總厚度為3.0m。其中，基床表層由510cm厚的瀝青混凝土和6560cm厚的級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石組成。 基床表層基床表層是路基直接承受列車荷載的部分，又常被稱為路基的承載層或持力層，因此基床表層的設(shè)計(jì)是路基設(shè)計(jì)中最重要的部分。自20世紀(jì)50年代末日本開始研究東海道新干線路基以來，主要是研究基床表層的設(shè)計(jì)及施工問題。在此之前，日本鐵路并無基床表層。70年代，歐盟為了減少路

23、基病害，提高路基適應(yīng)大運(yùn)量、高速度的運(yùn)輸需求，對(duì)路基上部的受力條件、結(jié)構(gòu)、材料等方面進(jìn)行了深入的研究。法國在制定TGV線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)前以及德國在建設(shè)高速鐵路時(shí)，都對(duì)基床表層進(jìn)行了比較深入研究。1基床表層的作用（1）增加線路強(qiáng)度，使路基更加堅(jiān)固、穩(wěn)定，并具有一定的剛度，使列車通過時(shí)的彈性變形控制在一定范圍之內(nèi)；（2）擴(kuò)散作用到基床底層頂面上的動(dòng)應(yīng)力，使其不超出基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力；（3）防止道碴壓入基床及基床土進(jìn)入道碴層； （4）防止雨水浸入基床使基床土軟化，發(fā)生翻漿冒泥等基床病害，并保證基床肩部表面不被雨水沖刷； （5）防凍等。實(shí)踐表明，基床表層的優(yōu)劣對(duì)軌道變形影響很大。國外鐵路工程實(shí)踐表明

24、，不良基床表層引起的軌道變形是良好基床表層的幾倍，而且其差距還隨速度的提高而增大。這說明高速鐵路設(shè)置一個(gè)良好基床表層是必不可少的。因此，需要對(duì)基床表層厚度、填料、結(jié)構(gòu)及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)等多方面進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。2基床表層厚度基床表層厚度的確定是由變形控制因素決定的。計(jì)算方法有動(dòng)強(qiáng)度控制法和彈性變形控制法兩種。（1）動(dòng)強(qiáng)度控制法動(dòng)強(qiáng)度控制法以作用在基床底層表面上的動(dòng)應(yīng)力不超過基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力為控制條件。其基本出發(fā)點(diǎn)是列車荷載通過基床表層擴(kuò)散后，傳遞到基床底層頂面的動(dòng)應(yīng)力必須小于其填料的臨界動(dòng)應(yīng)力。該方法的主要內(nèi)容是：確定作用于路基面上的設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值大??；確定路基基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力。填料的臨界

25、動(dòng)應(yīng)力可通過動(dòng)三軸試驗(yàn)確定，其大小與填料的種類、密實(shí)度、含水量及圍壓大小、荷載的作用頻率等緊密相關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果表明，由散體材料組成的彈塑性土體在重復(fù)荷載的每一次加、卸載作用下都要產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，塑性變形隨重復(fù)次數(shù)的增加而累積。對(duì)于路基填土而言，存在一個(gè)特定的臨界動(dòng)應(yīng)力，當(dāng)實(shí)際動(dòng)應(yīng)力小于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，塑性變形隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而累積，但塑性變形速率則是隨重復(fù)次數(shù)的增加而減少，最后塑性變形趨向穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際動(dòng)應(yīng)力大于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，填料的累計(jì)塑性變形隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而增加，且變形速率加快，最后因變形過大而失穩(wěn)。臨界動(dòng)應(yīng)力也是動(dòng)強(qiáng)度的反映，通過不同的圍壓試驗(yàn)，可以求得土的動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果

26、表明，動(dòng)強(qiáng)度約為靜強(qiáng)度的50%60%。如果把荷載動(dòng)應(yīng)力沿深度的衰減曲線與路基土動(dòng)強(qiáng)度隨深度增加的曲線疊加于同一張圖上，它們的交點(diǎn)則表示所要求的基床表層深度，如圖3-20所示。在此交點(diǎn)以上的基床范圍，荷載的動(dòng)應(yīng)力大于土的臨界動(dòng)應(yīng)力，需要進(jìn)行加固處理或換填優(yōu)質(zhì)填料，以提高臨界動(dòng)應(yīng)力。這就是基床表層厚度的確定原則。由于確定土的臨界動(dòng)應(yīng)力的試驗(yàn)工作量很大，常用靜強(qiáng)度乘以0.6的折減系數(shù)來代替。當(dāng)基床土的壓實(shí)系數(shù)K=1.0時(shí)，則基床表層厚度約需0.6m左右。如果壓實(shí)系數(shù)K=0.95時(shí)，則需要基床表層厚度在0.8 m左右。圖3-20 基床表層厚度的確定（2）彈性變形控制法彈性變形控制法是日本鐵路在設(shè)計(jì)強(qiáng)化

27、路基基床表層時(shí)提出的。日本強(qiáng)化路基基床表層采用的是瀝青混凝土，厚5cm。參照公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)，路面回彈變形折角不應(yīng)大于2.5%，故根據(jù)日本鐵路基床荷載分布情況，應(yīng)控制基床表層彈性變形不應(yīng)大于2.5mm，否則瀝青混凝土面層將開裂，影響基床表層的特性。對(duì)于非瀝青混凝土表面的基床表層，彈性變形控制法同樣適用。許多現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料表明，若基床表面的彈性變形大于4mm時(shí)，將引起道碴的側(cè)向流動(dòng)，從而加速線路狀態(tài)的惡化。因此，有關(guān)研究提出我國高速鐵路路基基床表層為級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石，屬柔性材料，不同于日本使用的剛度很大的水硬性高爐爐渣，可以將3.5mm作為京滬高速鐵路路基基床表層的彈性變形控制值。研究表

28、明，當(dāng)基床表層材料的變形模量為180MPa，基床底層填土變形模量為34MPa，基床表層厚度為0.7m時(shí)，能夠滿足3.5mm的控制條件。綜合強(qiáng)度控制與變形控制兩方面的計(jì)算結(jié)果，京滬高速鐵路路基基床表層的厚度取為0.7m。為有利于自然降水的排出，基床表層和基床底層頂面都應(yīng)設(shè)置4%的橫坡?；脖韺拥姆琅潘畣栴}應(yīng)在設(shè)計(jì)中引起重視，應(yīng)在路基基床表層增設(shè)510cm瀝青混凝土防排水層，表層總厚度不變。3基床的表層填料從日、法、德三國和我國鐵路以前進(jìn)行的少量強(qiáng)化基床的試驗(yàn)研究來看，基床表層使用的材料大致有以下幾類：級(jí)配砂礫石、級(jí)配碎石、級(jí)配礦物顆粒材料(高爐爐渣)和各種結(jié)合料(如石灰、水泥等)的穩(wěn)定土。級(jí)配礦

29、物顆粒材料，特別是水硬性的級(jí)配高爐爐渣是很好的基床表層材料。它的主要成分是、，其成分與水泥的成分相似。施工后很長時(shí)間內(nèi)會(huì)繼續(xù)硬化，承載能力相應(yīng)提高，這顯然是非常有用的。這種材料的無側(cè)限強(qiáng)度在1200kPa以上，彈性模量在300MPa以上。但也有一些不利的地方。它必須以煉鐵廠為中心進(jìn)行再加工，對(duì)礦渣碎石的品質(zhì)要求高，否則水硬性的特點(diǎn)就得不到發(fā)揮。礦渣碎石對(duì)施工工藝要求嚴(yán)格，使用不當(dāng)時(shí)，其含有的硫化鈣、氧化鈣還會(huì)污染環(huán)境。這種材料在日本已大量使用，歐洲也有少量使用，我國鐵路還很少用。從我國現(xiàn)有的施工條件來看，采用這類材料難度較大。我國高速鐵路路基基床表層填料采用級(jí)配砂礫石和級(jí)配碎石。（1）級(jí)配砂礫

30、石各種砂礫石是歐洲鐵路基床表層普遍使用的材料，我國公路上也已大量使用。它是用粒徑大小不同的粗、細(xì)礫石集料和砂各占一定比例的混合料，其顆粒組成符合密實(shí)級(jí)配要求，其中包括一部分塑性指數(shù)較高的黏土填充孔隙并起粘結(jié)作用，經(jīng)壓實(shí)后形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。其強(qiáng)度的形成是靠集料間的摩擦力和細(xì)粒土的粘結(jié)力。公路部門的經(jīng)驗(yàn)表明，只要保證組成材料質(zhì)量，使混合料具有良好級(jí)配，并控制好細(xì)粒土的含水量及塑性指數(shù)，在施工過程中將混合料攪拌均勻，在最佳含水量下壓實(shí)，達(dá)到要求的壓實(shí)度，就能形成較高的力學(xué)強(qiáng)度和一定的水穩(wěn)性。作為高速鐵路路基基床表層材料的級(jí)配砂礫石的顆粒粒徑、級(jí)配應(yīng)符合表3-5要求。級(jí)配曲線應(yīng)接近圓滑，某種尺寸的粒徑不應(yīng)

31、過多或過少。為了提高承載能力，還要求顆粒中扁平及細(xì)長顆粒含量不超過20%，黏土團(tuán)及有機(jī)物含量不超過2%。形狀不合格的顆粒含量過多時(shí)，應(yīng)摻入部分合格的材料。為了防止道碴嵌入或基床底層填料進(jìn)入基床表層，級(jí)配砂礫石與上部道床及下部填土之間應(yīng)滿足太沙基（Terzaghi）反濾準(zhǔn)則，即D154d85（D15為粗粒土級(jí)配曲線上相應(yīng)于15%含量的粒徑，d85為細(xì)粒土級(jí)配曲線上相應(yīng)于85%含量的粒徑）。當(dāng)與基床底層填料之間不能滿足該要求時(shí)，基床表層應(yīng)采用顆粒級(jí)配不同的兩層結(jié)構(gòu)，或在基床底層表面鋪設(shè)土工合成材料。粒徑小于0.5mm的細(xì)集料的液限應(yīng)小于28%，其塑性指數(shù)應(yīng)小于6。表3-5 級(jí)配砂礫石篩孔質(zhì)量百分比

32、級(jí)配編號(hào)通過篩孔質(zhì)量百分率（%）5040302010520.50.0751100901006585457030551535102041021009010075955070305515351020410310080100608030501530102028（2）級(jí)配碎石級(jí)配碎石是我國高等級(jí)公路上普遍采用的用作路基基層的填料。它是由粒徑大小不同的粗、細(xì)碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，并且其顆粒組成符合密實(shí)級(jí)配要求。級(jí)配碎石可由未篩分碎石和石屑組配成。未篩分碎石是指控制最大粒徑(僅過一個(gè)規(guī)定篩孔的篩)后，由碎石機(jī)軋制的未經(jīng)篩分的碎石料。它的理論粒徑組成為050 mm，并且具有較好的級(jí)配，可直接用

33、作高速鐵路基床表層填料。石屑是指實(shí)際顆粒組成常為010 mm的篩余料，并具有良好的級(jí)配。級(jí)配碎石的顆粒粒徑、級(jí)配范圍和材料性能應(yīng)符合現(xiàn)行鐵路碎石道床底碴規(guī)定，并且在變形、強(qiáng)度等方面應(yīng)滿足高速鐵路路基基床表層的有關(guān)技術(shù)條件。為了防止道碴嵌入或基床底層填料進(jìn)入基床表層，級(jí)配碎石與上部道床及下部填土之間應(yīng)滿足D154d85。當(dāng)與基床底層填料之間不能滿足該要求時(shí)，基床表層應(yīng)采用顆粒級(jí)配不同的兩層結(jié)構(gòu)，或在基床底層表面鋪設(shè)土工合成材料。4基床表層結(jié)構(gòu)高速鐵路路基基床表層一般均由兩層結(jié)構(gòu)組成，日本、德國、法國、西班牙均如此。上層大多要求填料變形模量大，滲透系數(shù)小。但這兩個(gè)要求的統(tǒng)一是較難滿足的。因此，日本

34、采用了瀝青混凝土，它可以滿足這些要求。由于基床表層接近軌道，受較大動(dòng)荷載作用，即使在厚度不足1m的范圍內(nèi)，上下部分產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)變也有相當(dāng)大的差距，上層受到的動(dòng)應(yīng)變比下層要大得多。因此，在使用級(jí)配砂礫石的國家，一般都把基床表層分成上下兩部分。上層較薄，大多為0.20.3m，要求變形模量高，有時(shí)還對(duì)顆粒的耐磨性提出要求，因此在選用砂石料時(shí)應(yīng)采用石英質(zhì)母巖。其次，為了提高該層的剛度，顆粒的最大粒徑可適當(dāng)提高，粗顆粒含量增加。下層的作用偏重于保護(hù)，顆粒粒徑應(yīng)與基床填料匹配，使基床底層填料不能進(jìn)入基床表層，同時(shí)要求滲透系數(shù)小，至少要小于10-4m/s。如果不得已，只能采用經(jīng)改良的黏性土作為基床底層填料時(shí)，

35、需考慮在基床表層的底面鋪設(shè)土工合成材料。如果基床底層部分采用粗顆粒滲水性填料，則不僅基床表層厚度可以減小，而且可以考慮采用一層。5基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)高速鐵路路基基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)如表3-6所示。表3-6 基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石、級(jí)配砂礫石0.60.651905518%注：基床表層的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要求同時(shí)檢測(cè)，均必須滿足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 基床底層高速鐵路路基基床底層填料只能用A、B組填料或改良土，其壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)如表3-7所示。表3-7 基床底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)改良細(xì)粒土砂類土及細(xì)礫土碎石類及

36、粗礫土A、B組填料及改良土2.3地基系數(shù)K30（MPa/m）110130150壓實(shí)系數(shù)K0.95孔隙率n28%28%3.5 高速鐵路路堤 基床以下路堤填料要求高速鐵路基床以下路堤填料應(yīng)滿足下列三個(gè)基本要求：在列車和路堤自重荷載作用下，路堤能長期保持穩(wěn)定；路堤本體的壓縮沉降能很快完成；其力學(xué)特性不會(huì)受其他因素（水、溫度、地震）影響而發(fā)生不利于路堤穩(wěn)定的變化。因此，只要土質(zhì)經(jīng)過處理后能滿足上述要求，就可以用作基床以下路堤填料。對(duì)于高速鐵路而言，使用的填料應(yīng)該是最好的。這樣既可以減少工后沉降，又可以有較高的安全儲(chǔ)備以保證路堤的穩(wěn)定，并保證不產(chǎn)生病害。因此，首先應(yīng)采用現(xiàn)行鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的優(yōu)質(zhì)材

37、料。實(shí)際觀測(cè)表明，采用優(yōu)質(zhì)級(jí)配良好的粗顆?？梢源蟠鬁p少路基的工后沉降。然而，由于線路很長，通過地段的地質(zhì)條件變化復(fù)雜，都使用優(yōu)質(zhì)填料的可能性不大。特別是京滬線，現(xiàn)在進(jìn)行的調(diào)查表明，優(yōu)質(zhì)填料組缺乏，組填料和組塊石、碎石、礫石類填料也不多，否則就需要遠(yuǎn)運(yùn)。這樣長的線路必然需要大量的路堤填料，為了解決這一難題，顯然要擴(kuò)大可用填料范圍，即組填料細(xì)粒土經(jīng)改良后也可以作為高速鐵路基床以下路堤填料。其實(shí)，缺乏優(yōu)質(zhì)填料不僅在我國，世界各國都存在這個(gè)問題。因此，各國都在滿足基本要求的前提下，努力是可用作填料的范圍擴(kuò)大。法國就曾在東南線的高路堤中試驗(yàn)使用含水量較高的黏土，其直接的目的是為了降低造價(jià)。目前，世界主要

38、高速鐵路國家對(duì)路堤填料有如下規(guī)定：法國高速鐵路禁用QS0級(jí)土，包括有機(jī)質(zhì)土、淤泥占15%以上的疏松潮濕土質(zhì)、觸變性土，含可溶物質(zhì)（如巖鹽、石膏等）類土，含有害于環(huán)境的物體類土（如工業(yè)垃圾、礦物和有機(jī)質(zhì)土的混合物）。日本禁用D2組土，包括含有機(jī)質(zhì)土的砂性土（SO）、有機(jī)質(zhì)黏性土（OL）、有機(jī)質(zhì)黏性土（OH）、有機(jī)質(zhì)火山灰土（OV）、纖維質(zhì)高有機(jī)土（Pt）、淤泥（Mk）。路堤下部填料除D2組土及下述土原則上不能使用外，其他均可經(jīng)過改良后使用：膨潤土、高嶺土、溫泉變質(zhì)土等膨脹性土（巖）；會(huì)吸水膨脹風(fēng)化嚴(yán)重的蛇紋巖、泥巖；含大量有機(jī)質(zhì)的高壓縮性土；凍土。德國鐵路禁用富含動(dòng)植物殘留物的有機(jī)質(zhì)土（OH，O

39、K）、泥炭土（HN，HZ）和淤泥（F）。由這些國家的有關(guān)規(guī)定可以看出，除性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間或受各種因素影響其力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生顯著變化的土外，包括含有一定數(shù)量有機(jī)質(zhì)的土（OU，OT），易風(fēng)化軟巖，液限含水量高于80%的火山灰質(zhì)黏性土（VH1，VH2），都可以經(jīng)過一定處理后作為填料使用。因此，可作為填料的土類還是比較多的。當(dāng)然，都需要經(jīng)過改良處理以后才能使用。 基床以下路堤填料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按日本標(biāo)準(zhǔn)，基床以下路堤的壓實(shí)系數(shù)應(yīng)該大于0.90，粗顆?？障堵蕁50%時(shí)）和15%（細(xì)顆粒含量為20%50%時(shí)），K30 70MPa/m。德國要求壓實(shí)系數(shù)為0.950.97，粗粒土的空隙率n12%。法國要求壓實(shí)系數(shù)

40、達(dá)到0.95。由此可見，歐洲國家對(duì)填土密實(shí)度的要求比日本還高。這也可能是日本為了滿足基床表層的變形要求，而對(duì)基床表層材料變形模量提出較高要求的原因。德國要求細(xì)粒土填料的模量Ev245MPa，比日本的34MPa（48.7K30）高得多。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，填土的壓實(shí)系數(shù)除與路堤的自然壓縮量關(guān)系密切外，還與填土的水穩(wěn)定性有關(guān)。目前，關(guān)于這兩方面的研究資料不多。但從已有的試驗(yàn)資料看，壓實(shí)系數(shù)從0.85提高到0.90，相對(duì)壓縮量可減小70%；從0.90提高到0.95，又可減小35%40%。因此，為了保持高速鐵路路基的變形穩(wěn)定性，提高碾壓壓實(shí)度是非常必要的。高速鐵路對(duì)于路基基床強(qiáng)度有著較高的要求，為保證路

41、基基床強(qiáng)度，當(dāng)路堤高度小于基床厚度時(shí)，軟弱天然地基往往需要通過采取換填等措施加固后才能滿足，同時(shí)還需要加強(qiáng)排水以避免基床被水浸泡引起強(qiáng)度降低。而且軟弱天然地基往往位于平原及低洼地區(qū)，排水條件比較困難，容易留下產(chǎn)生路基病害的隱患。但對(duì)于路堤高度低于基床厚度也能夠保證基床強(qiáng)度的硬質(zhì)巖等良好地基條件，就無需限制路堤高度；同時(shí)由于特殊條件限制，如堤塹過渡處等，路堤高度小于基床厚度的情形又不能夠完全避免。對(duì)既有鐵路路基病害分析表明，平原區(qū)的低路堤，尤其是軟弱地基和地下水位高的地段的低路堤與一定高度路堤相比，其排水不良、翻漿冒泥、下沉等基床病害更普遍，軌道狀態(tài)保持更加困難。1路堤高度大于3.0m路堤高度大

42、于3.0m時(shí)，我國高速鐵路路堤（基床以下）填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求如表3-9所示。表3-8 高速鐵路路堤下部的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)改良細(xì)粒土砂類土及細(xì)礫土碎石類及粗礫土A，B，C（不含細(xì)粒土、粉砂及易風(fēng)化軟質(zhì)巖）組填料及改良土地基系數(shù)K30（MPa/m）90110130壓實(shí)系數(shù)K0.90孔隙率n(%)31312路堤高度小于3.0m高度小于3.0m的路堤，其基床應(yīng)滿足表3-6、表3-7的要求?；卜秶鷥?nèi)的地基應(yīng)無Ps1.5MPa或1.0MPa或N3京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定要求當(dāng)路堤基底以下壓縮層范圍內(nèi)（一般不小于25m）的地基土不符合路堤地基技術(shù)條件表3-12要求時(shí)，應(yīng)作工后沉降分析。表3-12 京

43、滬高速鐵路路堤要求的地基條件地層地基條件基層無條件碎、卵、礫石類無條件砂類土Ps5.0MPa或N10，且無地震液化可能黏性土Ps1.2MPa或0.15MPa根據(jù)日本的經(jīng)驗(yàn)，工后沉降標(biāo)準(zhǔn)小于10cm時(shí)，路堤基底以下25m范圍內(nèi)的地基應(yīng)符合表3-10條件，否則應(yīng)作工后沉降分析。但沉降量與路堤高度、地基土性質(zhì)和壓縮層厚度密切相關(guān)，一般情況下，軟土地基壓縮層厚度按附加應(yīng)力等于0.1倍自重應(yīng)力確定。由于京滬高速鐵路沿線地基條件變化較大，工后沉降分析時(shí)壓縮層厚度不應(yīng)籠統(tǒng)確定，同時(shí)京滬高速鐵路設(shè)計(jì)速度比日本新干線高，必須對(duì)各種地層進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)勘察和地基土的各項(xiàng)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)勘察和原位試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)分析，詳細(xì)劃分

44、地層，計(jì)算壓縮層厚度一般不應(yīng)小于25m，并應(yīng)取得沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)所需的各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)和指標(biāo)，使沉降計(jì)算更合理、準(zhǔn)確。為使列車高速、安全、舒適運(yùn)行，并盡可能減少維修，嚴(yán)格控制路基的變形、沉降是很重要的因素。路堤建成后發(fā)生的變形、沉降主要有：路堤（主要是基床）在列車荷載作用下發(fā)生的變形；路堤本體在自重作用下的壓密沉降；支承路基的地基壓密沉降。在路堤填料的材質(zhì)與施工質(zhì)量有保證的前提下，前兩部分的數(shù)值是有限的，路堤填土的壓密沉降主要通過壓實(shí)密度來控制。京滬高速鐵路路堤的壓實(shí)要求與國外主要高速國家對(duì)路堤的壓實(shí)要求基本相同。根據(jù)國外高速鐵路的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)資料，路堤填土壓實(shí)沉降量，當(dāng)路堤以粗粒土、碎石類土填筑

45、時(shí)，約為路堤高度的0.l%0.3%；當(dāng)以細(xì)粒土填筑時(shí)，約為路堤高度的0.3%0.5%。該部分沉降一般在路堤竣工之后一年左右完成。因此控制路堤沉降主要是控制地基的工后沉降。對(duì)軟土地基來說，由于軟土的壓縮性大，滲透系數(shù)小等特性，路堤建成后，不僅沉降量大而且需延續(xù)較長時(shí)間才能完成。例如，日本良好地基的有碴軌道路堤填筑后一般放置1個(gè)月以上，地基不良地段路堤放置6個(gè)月以上；黏土地基上的板式軌道路堤放置6個(gè)月以上，其他地基放置3個(gè)月以上；同時(shí)，進(jìn)行必要的沉降觀測(cè)，并測(cè)算沉降穩(wěn)定時(shí)間。法國和德國強(qiáng)調(diào)要進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)勘察，一般安排路堤施工工期比較長，以保證預(yù)壓時(shí)間，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間和沉降要求。根據(jù)日本和法國及德國的

46、經(jīng)驗(yàn)，滿足高速鐵路的軌道平順性除要嚴(yán)格控制路基的均勻沉降外，不均勻沉降控制更為關(guān)鍵。路基與橋臺(tái)及路基與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段、地層變化較大處和不同地基處理措施連接處，是不均勻沉降容易產(chǎn)生的常見部位，故在地基處理和路堤設(shè)計(jì)中應(yīng)采取逐漸過渡的方法，減少不均勻沉降，以滿足軌道平順性要求。法國高速鐵路規(guī)定：濾水層驗(yàn)收后最初沉降應(yīng)小于2cm，最后一次搗固之后和運(yùn)行第一列高速列車前，或最晚在濾水層驗(yàn)收后18個(gè)月內(nèi)沉降完全穩(wěn)定；短距離內(nèi)的沉降值要比長距離范圍內(nèi)的沉降值更難確定，規(guī)定30m范圍內(nèi)每年的最大沉降差為4mm，200 m范圍內(nèi)每年的最大沉降差為10mm。日本新干線規(guī)定：有碴軌道路基下后沉降量一般地段不應(yīng)大

47、于 10 cm，沉降速率應(yīng)小于 3 cm/年，橋臺(tái)臺(tái)尾過渡段路基工后沉降量不應(yīng)大于5cm；板式軌道路基容許下后沉降量在扣件調(diào)整范圍內(nèi)即小于30 mm，折角小于 4/1000，沉降應(yīng)觀測(cè)至沉降穩(wěn)定結(jié)束為止。德國無碴軌道路基最大容許工后沉降對(duì)30mm ；有碴軌道，每年沉降不超過 l2cm，橋墩周圍不應(yīng)有不均勻沉降，路基不均勻沉降造成的軌道變形按軌道豎向過渡曲線半徑Ra0.4v2控制，如v350km/h，在10m內(nèi)不超過2mm。借鑒國外高速鐵路經(jīng)驗(yàn)，為了滿足京滬高速鐵路設(shè)計(jì)速度的要求，必須嚴(yán)格控制路基的工后沉降量，規(guī)定有碴軌道路基工后沉降量一般地段不大于5 cm。橋臺(tái)與臺(tái)尾路堤的沉降不同，將造成軌道

48、不平順，導(dǎo)致輪軌動(dòng)力作用加劇，因而影響軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，影響列車高速、安全、舒適運(yùn)行，因此對(duì)臺(tái)尾過渡段工后沉降量控制較一般地段更為嚴(yán)格，要求工后沉降量不大于 3 cm。因?yàn)槌两邓俾蔬^快，即在短時(shí)間內(nèi)沉降過大，會(huì)造成維修困難而危及行車安全。同時(shí)，維修量加大會(huì)影響線路的通過能力，故還規(guī)定了年工后沉降速率應(yīng)小于2cm。3.7 高速鐵路路基與橋梁過渡段 設(shè)置過渡段的原因鐵路線路是由不同特點(diǎn)、性質(zhì)迥異但又相互作用、相互依存、相互補(bǔ)充的構(gòu)筑物(橋、隧、路基等)和軌道構(gòu)成的。由于組成線路的結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度、剛度、變形、材料等方面的巨大差異，因此必然會(huì)引起軌道的不平順。為了滿足列車平穩(wěn)舒適且不間斷地運(yùn)行，必須將其不平順控制在一定范圍之內(nèi)。軌道的不平順有靜不平順和動(dòng)不平順之分。靜不平順是指輪軌接觸面不平順，如鋼軌軌面不平順、不連續(xù)(接頭、道岔)、車輪不圓順等；動(dòng)不平順是指軌下基礎(chǔ)彈性不均勻，如扣件失效、枕下支承失效、路基不均勻以及橋臺(tái)與路基、路堤與路塹、路基與隧道等過渡段的彈性不均勻等。與橋梁連接處的路堤一直是鐵路路基的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，由于路基與橋梁剛度差別很大，一方面引起軌道剛度的變化，另一方面，路基與橋臺(tái)的沉降也不一致，在橋路過渡點(diǎn)附近極易產(chǎn)生沉降差，導(dǎo)致軌面發(fā)生彎折。當(dāng)列車高速通過時(shí)，必然會(huì)增加列車與