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1、京沪高速铁路路基工程设计、施工规范及施工组织简介演讲人：何志军2003年4月15日星期二京沪高速铁路路基工程设计、施工规范及施工组织简介一、工程概况京沪高速铁路路基工程主要有路堤、路堑两大结构，并以路堤为主。主要工点类型有：软土、松软土、浸水、地震液化路基，软质岩石、硬质岩石和下蜀粘土路堑。主要的地基加固措施有：塑料排水板，袋装砂井，挤密砂桩，碎石桩，粉喷桩，搅拌桩，旋喷桩，强夯，换填，土工格栅等。边坡防护类型有：干砌片石，浆砌片石，喷锚，固土网垫，边坡植草，挡土墙等。路基的主要结构：由地基、路基下部、基床及附属组成。基床表层用级配碎石填筑，基床底层用A、B类填料填筑，下部的路堤本体可用A、B
2、、C类土填筑，并配套设计有较完备的路基排水设施，全封闭防护栅栏等。路基总长约750公里，占线路57.4%，土石方总量1.3亿立方米，路堤平均填筑高约6米。软土和松软土不良地质路基有439处，长231.5公里，约占路基总长度三分之一，软土路基填筑高度控制在5以下。北京至徐州段路基工程除济徐段有部分路堑挖方外，其他段落均设计为路堤，路堤平均填高6.5m。高速线路路基个别设计工点691处，总长304.4km，占本段线路总长的45.6% 。其中北京至济南段分布有软土和松软路基297处，计182.8km，分别采用复合地基法和排水固结加载预压等方法予以加固处理。徐州至上海段路基长度约336KM，占本段线路
3、全长53.8%，路基工点主要有液化土路基、软土与松软土路基、软质岩及硬质岩路堑、浸水路基、下蜀黏土路堑、路堤边坡防护及支挡等类型。液化土路基主要分布在CK25+000CK70+000、CK450+000CK456+000段；软土与松软土路基主要分布在京杭运河两岸以及定远、滁州至丹阳段坳沟与丘间谷地、南京至丹阳间长江及支流一级阶地及高阶地坳谷区、丹阳至上海长江三角洲平原区；软质岩及硬质岩路堑主要分布在徐州、定远、滁州境内剥蚀丘陵及宁镇丘陵地段；浸水路基零星分布于全线；下蜀黏土路堑主要分布在滁州至丹阳段长江二级阶地岗地区；支挡工程主要分布在高塘集至丹阳段丘陵及岗地区；路堤边坡防护分布于全线。二、工
4、程特点高速铁路路基的设计顶面宽度、基床厚度、填料标准、压实度和工后沉降控制与现行级重载铁路路基相比，技术标准高。1、路基结构标准高。路基基床结构总厚度达到3.0米，表层厚0.7米，填筑级配碎石或砂砾石，基床底层结构厚2.3米，填筑A、B组填料。路基与桥台或涵洞的连接处设置过渡段，通过提高基床的材质和强度，提高路基容许承载力，改善轨道基础纵向刚度渐变条件，保证高速行车的平顺性。现行级铁路路基基床总厚度为2.5米，表层厚0.6米，底层厚1.9米，采用C组及以上填料，不采用级配碎石或级配砂砾石，路基与桥（涵）连接处不设过渡段。2、严格控制工后沉降和沉降率。为保证上部轨道具有持久的高稳定性及平顺性，路
5、基结构设计首次采用了变形和强度结合控制的原则，规定路基工后沉降一般地段不大于10厘米，年沉降率不大于3厘米，过渡段工后沉降不大于5厘米。对沉降控制较困难的软土及松软土地质的路基，需采取排水固结、堆载预压、复合地基等地基加固措施。软土路基施工，须严格控制填筑速率，一般周期为7天一层土，为满足工期要求和工后沉降标准，需采取堆载预压措施，时间一般需要12个月。3、填料标准高。路基基床表层采用级配碎石或级配砂砾石等材料，基床底层采用A、B组填料。基床填料有严格的材质、粒径和级配要求，为保证达到设计标准，必须设级配碎石拌合站或填料改良场对级配碎石、级配砂砾石或土质较差的填料，进行集中拌合级配或改良。4、
6、京沪沿线A、B类填料短缺，土壤改良工作量大。北京至天津区段，丹阳至上海区段需外购A、B组填料约2100万立方米，天津至济南，徐州至南京，丹阳至上海区段需改良填料2900万立方。三、高速铁路路基设计标准（一）设计思想及依据1、运输组织模式是决定高速铁路主要技术方案与技术标准的前提和基础。国外高速铁路大体上的两种运输组织模式，即：日本和法国采用全高速模式；德国、西班牙、意大利等国采用客货混运模式。京沪高速铁路为提高运输服务质量，适应市场发展需求，充分利用既有线上高档次列车的资源，暂行规定建议近期采用不同时速高速列车共线模式，远期实现全高速模式。 2、速度目标值：列车最高行车速度按300设计，平、纵
7、断面及基础设施按350设计。3、高速铁路路基桥梁等的建设标准和技术要求之所以比一般铁路高得多，根本的原因是由于高速铁路必须保证高速轨道具有持久稳定的高平顺性。4、高平顺性、高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。因此，路基设计和施工必须满足路基工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下的变形小、稳定性高等要求。工后沉降的控制值已在上面作了说明。不均匀沉降一般是指在100米范围内的路基不均匀沉降。5、必须控制路基的初始不平顺性。这是因为路基的初始不平顺过大，将会导致道床厚度不均，道床弹性和残余变形积累不均，会逐渐形成轨道的中长波不平顺。6、高速铁路对路基填料的强度和密实度有较高的要求，按照现行铁
8、路路基设计规范对填料的划分标准，可能会存在由于对某些土类划分不细，在实际施工填筑中达不到暂行规定的压实密实度等指标的问题。因此，在勘测与设计阶段，就应重视填料问题，对拟采用的填料物理力学指标进行分析，对可能在施工中造成问题的填料进行必要的野外填筑试验，取得实际经验。7、暂规对路基宽度的规定主要考虑以下因素：路基稳定的需要；相关设施布置的需要；满足养护维修和确保人员安全避让的需要。8、列车荷载与上部建筑重量的换算土柱高：当19KN3，02.8；当18KN3，02.9。（PQ）（3.4）路基面动应力大小及分布的设计取值：100KP；L1.8。9、高速铁路基床厚度按列车荷载产生的动应力与路基自重应力
9、之比为0.2的原则确定。由布氏理论计算得路基基床厚度为3.0米。10、路基基床表层的厚度由以下两个方面的原则确定：变形控制在列车荷载作用下路基顶面变形量不大于0.35，强度控制作用在基床表层下填土上的动应力不大于填土允许应力。综合取0.7米。11、为了防止道碴嵌入及防止基床底层颗粒进入基床表层，不同材料之间的级配需满足太沙基反滤准则，即D15485。12、在软土地基上修筑路堤，最突出的问题是在施工过程及竣工后路堤的稳定和沉降。因此规定在施工过程中，必须对边桩和路堤地基的沉降观测设备按设计要求的观测频率及精度进行定期观测。一方面根据观测数据调整填土速率，以保证路堤在施工中的安全和减少附加沉降（路
10、堤中心地面沉降速率每昼不大于1.0，坡脚水平位移速率不大于0.5）；另一方面，作为动态设计的主要内容，根据沉降观察资料，及时整理绘制“时间填土高沉降量”曲线，反算地基固结系数或推算最终沉降量，为铺轨前对路基进行评估提供依据。13、植物防护作为绿色工程已经在世界高速铁路中得到广泛的应用。在京沪高速铁路路基边坡防护工程中，根据填料情况、线路经过地区的地质条件、气候特征等选择合适的植物种类，并结合土工合成材料的应用，采取绿色植物防护措施是很有前境的。14、路基相关设施主要涉及电缆槽和牵引电力支柱。国外采用的施工方法情况如下：牵引电力支柱基础采用机械成孔，路基填筑到电缆沟槽底部设计标高后预埋。京沪高速
11、铁路昆山试验段计划试验利用机械开槽机在路堤填筑好后开槽直接埋设。（一）路基设计标准横断面（1）路基标准断面形式：见图8-1、8-2、8-3。图8-1 双线路堤标准横断面图8-2 双线路堑（硬质岩）标准横断面图8-3 双线路堑（软质岩石、强风化硬质岩石及质）标准横断面高速铁路与普速铁路主要技术参数对比见下表。路基技术参数对比 序号项目名称高速铁路级铁路（重载）1路基宽度路堤13.8米11.6米2路堑13.8米11.2米3路基基床表层厚度0.7米0.6米4底层厚度2.3米1.9米5填料基床表层必须使用级配碎石或级配砂砾石可使用A、B组填料，有条件地使用C组填料6底层应采用A、B组填料或改良土可使用
12、A、B、C组填料，有条件地使用D组填料7路堤下部可采用A、B、C组及改良土可采用A、B、C、D组填料8压实标准基床表层细粒土不使用K3090、K0.919粗粒土K30190、18%K30120、D0.7510基床底层细粒土K30110、K0.95K3080、K0.8911粗粒土K30130、28%K30100、D0.7012路堤下部细粒土K3090、K0.90K3070、K0.8613粗粒土K30110、31%K3080、D0.6514沉降控制标准工后沉降10厘米，年沉降率3厘米；过渡段工后沉降5厘米沉降比控制（C0.0050.025）（二）路堤与桥涵过渡段及路堤与路堑过渡段设计原则1、路堤与
13、桥梁过渡段（1）过渡段长度：L=A+2H。A取35m。（2）过渡段路基结构型式及材料类型过渡段路堤基床表层应满足前述基床表层的有关要求，表层以下以级配碎石分层填筑，填筑压实标准应满足K30150MPa/m和孔隙率n28%。靠桥台一侧2m范围内，填筑级配碎石中掺入35%水泥，并在路基与桥台结合部设宽10cm带排水槽的渗水墙，渗水墙采用无砂混凝土块砌筑，长30cm、宽10cm、厚15cm。在渗水墙底部设直径f=20cm渗水管将渗流水排出路基以外。如图24所示：图2-4 桥路过渡段形式.I-I断面图2、路基与横向结构物（立交框构、箱涵等）过渡段路堤与横向结构物接处，应设置过渡段。详见图2-5。 图2
14、-5路堤与横向结构物连接处设置方式图当横向结构物顶面地面高度小于1.0m且不足路堤填土高度的1/2时，可不设置过渡段。过渡段内填筑级配碎石，填筑标准为K30150MPa/m和n28%。3、路堤与路堑过渡段（1）当路堤与路堑连接处为坚硬岩石路堑时，在路堑一侧顺原地面纵向开挖台阶，台阶高度/1.0m。并应在路堤一侧设置过渡段，详见图2-6。（2）当路堤与路堑连接处为软质岩石或土质路堑时，应顺原地面纵向挖成1：2的坡面，坡面上开挖台阶，台阶高度/1.0m。详见图2-7。4、半堤半堑的处理半填半挖路基轨道下横跨挖方与填方两部分时，在轨枕长加两倍道床厚度的宽度内，挖方部分应挖1.0m深，换填与路堤相同填料，并应设置4%向外排水坡。详见图2-8。图2-6路堤与路堑连接方式一图2-7路堤与路堑连接方式二（三）路堤边坡防护设计原则 全线路堤边坡均需防护加固，具体措施为： 1、对适合植被的边坡： （1）路堤边坡高小于5m时，边坡采用三维立体网内喷播植草防护。（2）路堤边坡高大于等于5m时：当石料来源较丰富时，边坡采用拱型骨架内喷播植草防护，骨架间距4.0m，宽0.6m，厚0.4m，顶面留截水槽，拱宽0.4m，厚0.4m。均采用M5.0浆砌片石砌筑。 图2-8 半堤半堑断面设计当石料来源困难时，边坡采用土工格栅防护，路堤填筑过程中，
