鐵路路基設計中幾個問題的思考

張珊珊

摘要：鐵路運輸具有運行速度快、運輸能力大、通用性能好和運行平穩等特點，隨著我國運輸方式的發展，鐵路運輸已經成為我國最主要的運輸方式之一，我國對加強鐵路建設的重視力度之大，而鐵路路基是鐵路的重要組成部分，針對鐵路路基設計，本文提出及以下思考。

關鍵詞：鐵路路基 動力學原理 樁板結構

作為保證列車運行的重要建筑物，鐵路路基承受并傳遞著軌道的重力，是軌道的基礎。鐵路路基的建設，具有工期長、工期復雜等特點。這些因素使我國鐵路的建設進程緩慢。如何加快路基建設進程，提高鐵路質量促使我國鐵路運輸業良好發展顯得尤為重要。

—、鐵路路基的概念及特點

（一）概念

鐵路路基（RailwaySubgrade）是為滿足軌道鋪設和運營條件的建筑工程，它是一種基于不同地形地貌而使用不同土石建造的基礎結構，一般路基是指修筑在良好的地質、水文、氣候條件下的路基，特殊路基是指位于特殊土巖地段、不良地質地段。或受水、氣候等自然因素影響強烈的路基。鐵路路基具有承受并傳遞軌道重力及列車動態的作用，是軌道的基礎，是保證列車運行的重要建筑物。

鐵路路基是一種土工結構。由于路基需要在不同的地質上建設，對工程的難度要求較高，再加上巖土具有破碎性、孔隙性等特點。使得鐵路路基的工程難上加難。

（二）特點

鐵路路基是一種暴露于自然環境下的建筑工程。由于我國東西、南北跨度大，自然氣候、地質條件等有很大差異，同一段鐵路的海拔差可能達到2000米，更有甚者像被譽為“天路”的青藏鐵路不僅長達1956公里，而且穿越了海拔4000米以上。面對復雜的地質，有些路段的路基修到山谷中，有些修在了開鑿的隧道里。因此，鐵路路基的建設要綜合當地的環境、氣候和地質條件等多方面因素。合格的鐵路路基建設，能夠提高鐵路的使用年限，能夠促進列車更快更平穩的運行，對經濟的溝通發展更有促進作用。

鐵路路基具有承載高壓力的特點，同時要具有防凍害，防鹽害的作用，鐵路路基還要求具有低壓縮性、防動荷載、靜荷載的功能。因鐵路路基經常受到地質、水、降雨、氣候、地震等自然條件變化的侵襲和破壞，所以還要求鐵路路基具有防災害、防洪水等能力。綜合自然條件與地形地貌等因素對鐵路路基建設的高要求，應該采取科學的策略、必要的施工技術和高質量的施工要求建造鐵路，確保鐵路能夠長久高效地被利用。

二、我國鐵路路基現狀

我國鐵路路基工程經過幾十年的發展取得了許多成就。尤其表現在特殊地質和特殊地基方面，并且在科學技術、工程實施技術等方面都有了顯著的提高。但隨著我國經濟對鐵路運量增大、運速增快的要求提高，對我國鐵路路基建設的要求也隨之加大。我國鐵路路基存在新線建設路基標準低、既有線路路基狀態不佳、路基維護及改造難度大等問題。綜合新時代對風沙鐵路路基、重載鐵路路基及高速鐵路路基的新要求。我國對鐵路路基的建設工程技術還有很大的提升空間。

三、施工技術的具體應用

（一）風沙鐵路路基建設

我國作為世界上鐵路穿越風沙較多的地區之一。在對風沙地質的鐵路建設具有很高要求。我國風沙地貌眾多。包括沙漠、戈壁等分布在我國不同的經緯度地區，我國對鐵路的建設網逐漸加密，必然要通過大量風沙地區，青海、西藏、寧夏等地區是我國風沙鐵路建設的主要方向。

風沙對鐵路的危害主要表現在風蝕和沙埋兩種，對于沙漠地區的鐵路路基建造一般采用粉細沙填筑，粉細沙是黃河遷徒、改道后留下的舊河床、河堤、河灘及背河洼地等河道遺存，幾乎遍布整個華北平原。因粉細沙自身的優點，使用粉細沙填筑鐵路路基，有利于減少風對鐵路路基的侵害。對于風埋，一般積沙超出軌道3cm以上，就會對鐵路安全事故造成影響，例如：車輛脫軌、造成停運等事故。風埋不利于軌道的清理，針對風埋較重的鐵路路段，要對相應的生態環境進行治理，例如植樹造林，涵養水土，加固土壤等，這些做法對風埋的現象會有所改善。

在風沙路段進行鐵路建筑，首先要有科學的規劃。風沙鐵路路基設計，要針對現狀與長遠角度相結合，利用高要求建設路基與長遠保護路基同時進行的原則，對風沙鐵路路基進行長期有效保護，主要體現在鐵路周圍的防護帶和環境的治理。方式之一為植被治理，建立防護帶、創造綠化帶，防風固沙，在保護鐵路路基的同時，整治風沙地區環境。另一種方式是工程治沙。工程治沙是指利用當地的粘土、柴草、樹枝、板條、石子等物料在沙面上做成的障蔽物，目的是消減風速、固定沙表，主要作用是固定流動沙丘和半流動沙丘。對鐵路風沙進行基本的加固，根據沙障防沙原理和設置類型，大致可將沙障概括為平鋪式和直立式兩種類型，平鋪式沙障是固沙型的沙障，直立式沙障大多是積沙型沙障。綜合不同的地質條件，同時采用多種手段進行機械固沙的措施。

（二）重載鐵路路基建設

重載鐵路是指行駛列車總重大、行駛大軸重貨車或行車密度和運量特大的鐵路路段，主要用于輸送大宗原材料貨物。重載鐵路列車運營具有運量大、密度高等特點，在高負荷載重下，對鐵路的要求更高。

隨著鐵路技術的發展，我國對重載鐵路的建設能力增加，對重載鐵路路段的路基建設要求也隨之提高。可靠、穩固的路基基礎必不可少，要求重載列車使用和長期高負荷列車運行使用時不發生路基破壞。具體表現在路基及基床表層的加固和排水系統的能力提高。

我國的重載鐵路與國外相比起步較晚。但基于我國對鐵路建造的技術發達，使我國重載鐵路發展迅速。我國鐵路的重載運輸兩種主要模式為在運煤專線大秦線開設萬噸單元列車和萬噸、2萬噸組合列車和京廣、京滬等繁忙主線上開設一萬噸的整列式重載列車。為確保行車安全、平穩。重載列車軌道需要經常維修和大修。重載列車軌道承重程度高于一般的列車軌道承重程度的幾倍，因此需要路基的建設更加穩固安全。在設計重載鐵路路基時，要精準設計年度、荷載、限界、牽引種類。明確綜合選線、檢測與維修流程。設計圖紙要嚴密精確，規定線路平縱斷面標準及載重等必要數據，同時對不同軸重和運量登記的有砟軌道、無砟軌道的設計標準嚴密科學把關。重載鐵路還需謹慎考慮自然災害對路基穩定性的影響，針對自然災害的防護措施，要明確生態保護和水土保持，綜合不同種自然災害對路基的影響破壞程度，并加以分析制訂方案。

路基面在無砟軌道的正線曲線地段一般不加寬，當軌道結構和接觸網支柱等設施的設置有特殊要求時，根據具體情況分析確定；有砟軌道正線曲線地段加寬值應在曲線外側按下表的規定加寬，曲線加寬值應在緩和曲線內漸變。

（三）高速鐵路路基建造

高速鐵路對路基穩定和工后沉降的要求十分嚴格。高速鐵路的出現對傳統鐵路的設計施工和養護提出了新的挑戰。通常鐵路路基需解決低壓縮性、高承載力，且防凍害、防鹽害這些問題，傳統鐵路路基通常都采用碎石作為填筑路基，有利于對下步軟弱地基進行處理，同時可以提高路基高度，很好的防止鹽害、洪水對鐵路路基的破壞。

高速鐵路建造的另一個要點在于防止軌道變形。軌道變形的主要來源為散體材料組成部分。其具有薄弱、不穩定的特點。針對這個問題，高速鐵路的路基建設要抓住控制變形這一方法，采用各種不同的路基結構形式。為高路鐵路路基提供一個強度高、剛度大、穩定性強、耐久性好且線路縱向剛度比較均勻或坡度緩慢的軌下基礎。我國高速鐵路路基建造可以吸取日本新干線鐵路特點。新干線鐵路于1964年建成以后從未發生過因人為因素導致人員死亡的事故。是世界上行駛最平穩的列車。

將動力學理論應用于高速鐵路路基建設。要把握軌道、車輛之間的變耦合動力分析模型的構建，基于動力學原理，科學計算路基及軌道列車之間所能產生的有效數據，提高模型的實用指導能力，使我們能從動力學理論科學分析鐵路路基設計的有關問題。

另一方面。利用新型路基樁板結構設計建造高速鐵路。新型路基樁板結構與普通結構相比具有施工更加簡單的特點，同時新型路基樁板結構設計在路塹地段的軟弱地基處更加適用。根據不同的托梁設置。可以將板樁結構氛圍獨立墩柱式樁板結構、托梁式板樁結構和復合式板樁結構三種。樁板結構作為一種新型的高速鐵路軟土路基處理結構形勢，具有強度較高、剛度較大的特點，而且樁板結構施工穩定性好、沉降變形控制效果好。是我國高速鐵路路基建設新的發展趨勢。

四、結語

隨著經濟全球化的發展。鐵路已然成為連接各大經濟區域之間、城鄉之間的大動脈。加大對鐵路路基建設的重視程度。有利于充分發揮鐵路對經濟輻射的作用，加快對外開放，促進外向型經濟發展。鐵路路基相關工作者要加強路基技術的應用與管理，確保鐵路施工順利高效的進行。