中泰鐵路路基設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

李曙光

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津　300142)

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中泰鐵路路基設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

李曙光

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津300142)

中泰鐵路列車運(yùn)行速度目標(biāo)值為180 km/h，預(yù)留250 km/h的提速條件，客運(yùn)列車與貨運(yùn)列車共線運(yùn)營，在我國目前規(guī)范中無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮中泰鐵路的特殊條件，研究中泰鐵路路基設(shè)計(jì)的主要標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：路基面形狀、寬度及加寬，基床結(jié)構(gòu)，路基填料，邊坡坡率及防護(hù)，排水，用地原則，路基工后沉降及控制標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。

中泰鐵路路基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

泛亞鐵路網(wǎng)起自昆明，經(jīng)過老撾、泰國和馬來西亞，終至新加坡。泛亞鐵路作為貨運(yùn)鐵路網(wǎng)絡(luò)貫通歐亞大陸，不僅連接了馬六甲海峽的絲綢之路，而且也打通了從阿拉山口經(jīng)伊朗、土耳其到德國的陸上通路。中泰鐵路作為泛亞鐵路的一部分，自2010年開始研究，先后論證了時速250 km、300 km，最終達(dá)成協(xié)議，建造總長達(dá)845 km的雙軌鐵路線，可覆蓋曼谷—耿奎—呵叻—廊開線，以及耿奎—瑪塔普線，列車運(yùn)行速度目標(biāo)值為180 km/h，預(yù)留250 km/h的提速條件，客運(yùn)列車與貨運(yùn)列車共線運(yùn)營。泰國地區(qū)降雨豐沛，曼谷地區(qū)歷年平均降雨量1 543.2 mm，地勢低平不利于排水，地下水發(fā)育，埋深1～2 m，影響路基換填填料的穩(wěn)定狀態(tài)。新建鐵路在既有用地界內(nèi)修建，并行既有線，用地緊張及線間排水問題尤其突出。沿線存在膨脹土、液化層、軟土及松軟土等不良地質(zhì)。面對種種約束條件，迫切需要進(jìn)行中泰鐵路路基設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。

1　路基面形狀、寬度及加寬

1.1路基面形狀

當(dāng)?shù)亟涤炅看螅切温饭坝欣谂懦雎坊嬗晁裕_定路基面形狀設(shè)計(jì)為三角形，由路基中心線向兩側(cè)設(shè)不小于4%的排水坡。曲線加寬時，路基面仍保持三角形。

1.2路基面寬度

既有線路基面無接觸網(wǎng)及電纜槽埋設(shè)，路基面寬度2.9 m。新建鐵路路基面需要設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)及電纜槽，同時，保證路肩寬度不小于1.2 m，最終確定路基面寬度：線路中心距離路肩4.15 m(見圖1)。

圖1　路基面寬度布置(單位：m)

1.3曲線加寬

道床形式采用碎石道床，路基面應(yīng)在曲線外側(cè)進(jìn)行加寬。根據(jù)本線需要預(yù)留時速250 km提速條件的特點(diǎn)，確定曲線加寬值如表1所示。

表1　曲線地段路基加寬值　m

注：無縫線路R<800 m、有縫線路R<800 m的曲線外側(cè)路基面應(yīng)在表1基礎(chǔ)上增加0.1 m。

2　基床結(jié)構(gòu)

2.1基床厚度

路基基床是承受路基上部列車動力作用的一層土工結(jié)構(gòu)，動應(yīng)力自列車傳遞至鋼軌、軌枕、道床、基床以及基床以下部分，傳遞過程中逐漸衰減。基床厚度的確定需要保證列車動力對基床以下部分的作用只有路基自重的20%。

列車動應(yīng)力采用下式計(jì)算

式中P——機(jī)車車輛的靜軸重；

(1+αν)——沖擊系數(shù)。

對于時速180 km客貨共線鐵路，軸重P=220 kN，σdl=0.26×220×(1+0.004×180)=98 kPa；對于時速250 km客運(yùn)鐵路，軸重P=200 kN，σdl=0.26×200×(1+0.004×250)=104 kPa。

動應(yīng)力沿路基深度的傳遞應(yīng)力值可按下式計(jì)算

式中m=a/b，n=z/b；

a，b——作用荷載的邊長之半；

z——深度/m。

計(jì)算結(jié)果表明：

對于時速180 km客貨共線鐵路，軸重P=220 kN，當(dāng)深度在2.4～2.5 m時，動應(yīng)力與自重應(yīng)力之比小于0.2。

時速250 km客運(yùn)鐵路，軸重P=200 kN，深度為2.5 m時，動應(yīng)力與自重應(yīng)力之比約為0.2。

因此，將基床厚度定為2.5 m。

2.2基床表層厚度

基床表層厚度的確定應(yīng)滿足變形控制、強(qiáng)度控制及防水要求：

(1)列車經(jīng)過時，路基頂面變形量不大于0.35 cm。

(2)基床底層頂面的動應(yīng)力不大于其允許應(yīng)力。

(3)滿足防水要求。

綜合考慮國內(nèi)外實(shí)測結(jié)果，基床表層厚度確定為0.6 m，采用級配碎石填筑，基床底層厚度為1.9 m，采用A、B組土填筑，可以滿足基床表層厚度確定的三個條件。

2.3基床標(biāo)準(zhǔn)斷面

路堤地段：表層、底層及基床以下部分均采用相應(yīng)填料填筑，基床結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　路堤基床結(jié)構(gòu)(單位：m)

路塹地段：根據(jù)地基條件結(jié)合基床防水的要求，確定基床處理原則。

(1)對于未—弱風(fēng)化硬質(zhì)巖基床，將路基面以下0.2 m部分換填。

(2)對于軟質(zhì)巖、強(qiáng)—全風(fēng)化硬質(zhì)巖及土質(zhì)基床，將路基面以下0.8 m厚度內(nèi)土層挖除并自上而下填筑0.6 m厚基床表層填料及0.2 m中粗砂，中粗砂內(nèi)夾鋪兩布一膜不透水土工布。中粗砂以下天然地基靜力觸探比貫入阻力Ps值不小于1.5 MPa或天然地基承載力σ0不小于0.18 MPa時，中粗砂以下地基表面應(yīng)作成向兩側(cè)4%的排水坡；中粗砂以下天然地基靜力觸探比貫入阻力Ps值介于1.2～1.5 MPa或天然地基承載力σ0介于0.15～0.18 MPa時，中粗砂層以下?lián)Q填1.3 m；中粗砂以下天然地基靜力觸探比貫入阻力Ps值小于1.2 MPa或天然地基承載力σ0小于0.15 MPa時，中粗砂層以下?lián)Q填1.7 m，基床結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3　路塹基床結(jié)構(gòu)(單位：m)

3　路基填料

基床表層采用級配碎石填筑，底層采用A、B組土填筑，基床以下部分采用A、B、C組土填筑。浸水地段防護(hù)高程以下部分應(yīng)采用滲水土填筑。

沿線路基土石方特征分析結(jié)果如下。

曼谷—耿奎段：填方段落路基填料來源于薩拉武里北側(cè)約30 km料場。

耿奎—呵叻段：路塹開挖土石方部分為粉質(zhì)黏土、碎石類土、泥灰?guī)r、灰?guī)r、砂巖，可以用作路基填料；部分為黏土，應(yīng)進(jìn)行液限判定，低液限土可以用作路基填料。

呵叻—廊開段：路塹開挖土石方部分為粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，具有弱—中等膨脹性，不可以直接用于路基填料；部分為粉土、黏土，應(yīng)進(jìn)行液限判定，低液限土可以用作路基填料；部分為粉砂、細(xì)砂，不可以用作路基填料；部分為碎石類土，可以用于路基填料；可用路塹開挖土石方不足時從南蓬北側(cè)約15 km山包處取土。

耿奎—瑪它普段：路塹及隧道開挖土石方部分為粉砂、細(xì)砂，不可以用作路基填料；部分為中砂、礫砂、碎石類土、燧石、安山巖，可以用于路基填料；可用路塹開挖土石方不足時從薩拉武里北側(cè)約30 km料場取土。

4　邊坡坡率

路堤地段：結(jié)合路堤填料類別，采用圓弧法進(jìn)行穩(wěn)定性檢算，安全系數(shù)不小于1.25，確定路堤邊坡坡率以1∶1.5為主，超過8 m時放緩一級。

路塹地段：膨脹(巖)土地段，考慮(巖)土的膨脹力作用及其膨脹發(fā)生時對路基邊坡的破壞效果，確定邊坡高度小于4 m時采用不陡于1∶1.75的邊坡坡率，大于4 m時，采用支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固防護(hù)；粉細(xì)砂地段邊坡坡率不陡于1∶1.75；其余地段根據(jù)地質(zhì)條件確定邊坡穩(wěn)定坡率。

5　邊坡防護(hù)

泰國雨量充沛，有利于植物生長，邊坡防護(hù)時應(yīng)盡量采用植物防護(hù)。除膨脹土地段考慮邊坡穩(wěn)定采用樁板墻、重力式擋墻以及其它收坡地段外，均采用草灌結(jié)合的方式進(jìn)行邊坡防護(hù)。為避免路基面積水直接沖刷邊坡，路肩外設(shè)計(jì)了帶截水槽的混凝土護(hù)肩，每隔15 m在邊坡上設(shè)計(jì)一道截水槽，與護(hù)肩連接，將護(hù)肩截水槽積水順坡排出。

6　排水

泰國雨水較多，既有線已經(jīng)歷了多年的雨水浸泡，在列車荷載作用下，部分地段會出現(xiàn)翻漿冒泥現(xiàn)象，為避免新建線出現(xiàn)類似情況，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的排水設(shè)置。

6.1新建路堤防排水

一般情況下，路堤地段于坡腳外2 m設(shè)置排水溝。考慮泰國地勢較平，除耿奎—呵叻段存在較多山丘外，以平原居多，排水溝排水出口較少。此種情況下，可于邊坡處設(shè)計(jì)護(hù)道或擋水墻等結(jié)構(gòu)，將雨水隔于邊坡范圍以外。

6.2新建線與既有線間排水

由于新建線基本并行于既有線，對于新線與既有線均為路堤地段，于線間設(shè)置線間排水溝是必要的。泰國地勢平坦，不利于排水溝排水，需在新線路基段落內(nèi)設(shè)置橫向過水涵洞，將縱向線間溝積水排至右側(cè)，進(jìn)而遠(yuǎn)離路基。

6.3新建路塹防排水

泰國雨量較大，較易滲入路基內(nèi)部，設(shè)計(jì)時采用路堤式路塹，路堤部分高度為0.8 m，基床表層(0.6 m厚)以下鋪設(shè)0.2 m厚中粗砂，夾鋪兩布一膜不透水土工布，兩側(cè)順接至側(cè)溝，以便于在底層頂部形成比較順暢的排水通道，可以有效地避免雨水繼續(xù)下滲。

6.4排出地下水

泰國地下水位較高，埋深1～2 m，對于低路堤及路塹地段，為避免地下水對路基的影響，于換填層以下設(shè)計(jì)了滲水盲管，每隔30 m設(shè)置一處檢查井。

7　用地原則

泰國土地所屬性質(zhì)為私有制，新建鐵路并行于既有線，不可輕易超出既有鐵路用地界。曼谷—廊開段既有鐵路用地寬度為既有線中心向兩側(cè)40 m寬，耿奎—瑪它普段為15 m寬，且在用地界內(nèi)存在和已經(jīng)規(guī)劃了既有線增二線工程以及改建公路工程。新建路基秉持節(jié)約用地的原則，修建了支擋結(jié)構(gòu)，路堤地段采用懸臂式、扶壁式擋土墻，路塹地段采用重力式擋土墻以及樁板式擋土墻(如圖4)。

圖4　路堤擋墻斷面

軌道和列車荷載土柱高度和分布寬度根據(jù)軌道類型和列車類型計(jì)算確定。列車設(shè)計(jì)軸重220 kN，路基填料重度為20 kN/m3，荷載換算土柱分布寬度為3.30 m，高度為2.70 m。擋土墻抗滑動穩(wěn)定系數(shù)不小于1.3，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于1.6。

8　路基工后沉降及穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)

軟土及其它類型松軟地基上的路基應(yīng)進(jìn)行工后沉降和穩(wěn)定分析。

8.1路基的工后沉降量

路基的工后沉降量應(yīng)滿足：一般地段工后沉降≤15 cm，路橋過渡段工后沉降≤8 cm，沉降速率≤4 cm/年。不滿足時，應(yīng)進(jìn)行地基加固處理。

8.2路基穩(wěn)定安全系數(shù)

路基穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)滿足：施工期1.1，運(yùn)營期

1.25。不滿足時，應(yīng)進(jìn)行地基加固處理。

8.3地基加固處理措施

(1)動車段內(nèi)地層為淤泥，厚度達(dá)到10 m以上，經(jīng)分析，路基的工后沉降量及穩(wěn)定安全系數(shù)均不滿足要求，考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，采用塑料排水板進(jìn)行排水固結(jié)。擋墻以下地基采用預(yù)制管樁進(jìn)行加固處理。

(2)呵叻—廊開段存在粉砂，松散—稍密，承載力90～110 kPa，厚度達(dá)到3 m以上，地下水位埋深1～2 m。經(jīng)分析，路基的工后沉降量及穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足要求；擋墻以下地基需要進(jìn)行加固處理，淺層粉砂采用挖除換填處理，深層或換填墊層仍不能滿足承載力要求時，可采用擠密砂石樁進(jìn)行地基加固處理。

(3)班暖亞—廊開段砂層有液化現(xiàn)象，淺層采用換填處理，深層采用擠密樁進(jìn)行加固處理。

9　結(jié)束語

通過以上研究，確定了路基標(biāo)準(zhǔn)斷面形式、基床結(jié)構(gòu)，分析了沿線土石方特征，制定了邊坡坡率及防護(hù)措施，設(shè)計(jì)了排水設(shè)施，采用了節(jié)約用地的支擋措施以及必要的地基加固處理措施，獲得泰國鐵路部門及咨詢單位認(rèn)可。

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Study of the Subgrade Technical Standard of China Thailand Railway

LI Shuguang

2016-01-07

李曙光(1984—)，男，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)巖土工程專業(yè)，碩士，工程師。

1672-7479(2016)02-0082-03

U212.31

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