淺談客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)

孟祥濤+李靜+鄒艷

摘 要：文章通過對客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)意義與作用進(jìn)行了論述，同時對客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容和要點(diǎn)進(jìn)行了討論。通過相應(yīng)的研究，結(jié)論是客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行縱斷面的設(shè)計(jì)，橫斷面的設(shè)計(jì)要根據(jù)縱斷面的設(shè)計(jì)來進(jìn)行?？瓦\(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)的內(nèi)容有連接處沉降差異處理、連接處剛度差異處理以及連接處工程接口設(shè)計(jì)處理。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；無砟軌道；鐵路路基；縱斷面

一般情況下，除了地形地質(zhì)條件復(fù)雜多變的鐵路路基工程設(shè)計(jì)，都不會對路基縱斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，只對路基橫斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而客運(yùn)專線無砟軌道鐵路對于線下基礎(chǔ)的沉降及剛度有著苛刻的要求。尤其在與橋梁、隧道、涵洞等構(gòu)筑物的連接段，沉降差異以及剛度差異要求特別嚴(yán)格。文章對路基縱斷面設(shè)計(jì)的意義和主要內(nèi)容進(jìn)行了闡述。

1 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)的意義

為了使客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程符合要求，并且在施工時做到良好的經(jīng)濟(jì)性，通常采用當(dāng)?shù)貛r土來進(jìn)行路基工程的施工。但是這種巖土材料與橋梁、隧道等構(gòu)筑物比較起來，它的剛性程度與之相比顯然偏小，剛度差異必然在兩者的連接處存在。而且，因?yàn)椴煌牡鼗幚矸绞剑瑹o砟軌道鐵路路基與隧道、橋梁的基礎(chǔ)有著明顯的不同，無砟軌道鐵路路基與隧道、橋梁的連接處也存在著沉降差異。再者，無砟軌道鐵路路基與隧道、橋梁連接處的接口處理工程也相當(dāng)重要，要確保接口滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，要做好上述三方面的處理工作，客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)就顯得格外重要。

進(jìn)行客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)，檢查各線下工程的接口是否一致協(xié)調(diào)，剛度與沉降度是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，檢查排水系統(tǒng)的銜接是否通常，檢查路基工程的施工方法以及工序是否合理。通過對客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行檢查，能夠有效避免因施工圖紙的錯誤造成施工出現(xiàn)質(zhì)量問題，導(dǎo)致施工成本增大。

2 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

2.1 連接處沉降差異處理

客運(yùn)專線無砟軌道對于路基的沉降變形，尤其是對于不均勻沉降的要求極為苛刻。對于調(diào)高量是30毫米的扣件，除去施工時的誤差，只有20毫米可以調(diào)整。同時要考慮客運(yùn)列車在運(yùn)行時需要5毫米的預(yù)留量，實(shí)際路基沉降調(diào)整量只有15毫米。我國有關(guān)客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基的設(shè)計(jì)有著嚴(yán)格的規(guī)定，路基在無砟軌道施工鋪設(shè)結(jié)束后的沉降值應(yīng)該滿足線路豎曲線圓順和扣件調(diào)整的相關(guān)要求。無砟軌道路基在施工后沉降通常情況下不能超過扣件允許的豎向調(diào)高量15毫米。沉降相對來說比較均勻，而且路基長度在大于20米時，允許的最大工后沉降量是30毫米，而且軌面圓順的豎曲線半徑（單位：m）應(yīng)不小于0.4乘以設(shè)計(jì)最高速度（單位：km/h）的平方值。并且對于橋梁、隧道等過渡段因沉降造成的折角，應(yīng)該控制到不大于1/1000。因?yàn)椴煌瑯?gòu)筑物在連接處的沉降差異是在所難免的，在無砟軌道鋪設(shè)過程中使用合適的過渡措施允許有5毫米的沉降差異，因此無砟軌道路基與橋梁、隧道構(gòu)筑物連接處的沉降差異應(yīng)該小于5毫米。

無砟軌道鐵路路基縱斷面在設(shè)計(jì)時，要使得連接處的沉降控制住標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，要處理好下述幾點(diǎn)：第一，在選擇路基與橋梁、隧道等的分界時，因地制宜，根據(jù)沿線基礎(chǔ)填料、地質(zhì)情況等，做到合理確定。第二，因?yàn)槲覈臒o砟軌道鐵路路基都需要進(jìn)行軟弱地基的處理，在處理過程中應(yīng)該根據(jù)地層情況、路基面寬以及路基填高等方面綜合考慮，選擇合適的處理方法，分不同的步驟、工具分段處理，確保無砟軌道鐵路路基滿足工后沉降的施工要求。第三，嚴(yán)格做好無砟軌道鐵路路基填料的選擇以及壓實(shí)質(zhì)量的控制工作，因?yàn)槿绻x擇填料不合適或者壓實(shí)質(zhì)量控制不當(dāng)，無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物間的不均勻沉降將會大大增大。第四，做好沉降觀測工作以及后續(xù)的評估工作。通過該項(xiàng)工作，能夠有效檢驗(yàn)工程勘察資料是否可靠，驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論是否正確，通過控制施工速率來確保施工質(zhì)量，通過動態(tài)的控制工作為沉降控制提供有力的依據(jù)。

2.2 連接處剛度差異處理

無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物線下基礎(chǔ)支承剛度有著明顯差異，這與連接處線下基礎(chǔ)構(gòu)筑物的材料有關(guān)。我國的相關(guān)規(guī)定要求，客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基面支承剛度的合理取值范圍一般是每米100兆帕至200兆帕之間；無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物之間的過渡段，在充分考慮實(shí)用與經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，可以使用剛度高的水泥穩(wěn)定填料，支承剛度一般是每米500兆帕至1000兆帕之間。對無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物之間的過渡段應(yīng)進(jìn)行連通設(shè)置，來確?？v向剛度平順的過渡。在實(shí)際的施工鋪設(shè)過程中，可以因地制宜，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，可以參照國家給出的過渡段縱斷面標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)連接處路基設(shè)計(jì)，譬如設(shè)置鋼筋混凝土搭板，減小剛度差異，來確保連接處的協(xié)調(diào)。

2.3 連接處工程接口設(shè)計(jì)處理

我國相關(guān)規(guī)定要求，客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基上的各種設(shè)備應(yīng)該與路基同步施工，并不得因設(shè)備的設(shè)置而導(dǎo)致路基的穩(wěn)固性與安全性受到影響。由此可見，連接處工程接口設(shè)計(jì)便非常重要。

2.3.1 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物的接口工程

（1）排水設(shè)施銜接檢查

（2）施工組織的檢查

（3）“四電”管線的“碰管”

客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物的相關(guān)接口，通常要體現(xiàn)在橋梁、隧道等有關(guān)的構(gòu)造圖中。

2.3.2 路基工程與“四電”設(shè)備主要的接口工程

（1）信號、通信、電力電纜槽以及手孔的設(shè)置

（2）接地電纜以及接觸網(wǎng)PW線的橫向過軌管道的設(shè)置

（3）綜合接地貫通地線在路基段的設(shè)置

（4）信號、通信、電力電纜引入信號中繼站或者通信基站

（5）電力電纜從路肩向坡腳的轉(zhuǎn)換方式

（6）聲屏障立柱基礎(chǔ)

（7）接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)

以上七類接口工程應(yīng)該同客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基的主體工程同步進(jìn)行，并且在鋪設(shè)軌道之前要全部完成。無砟軌道鐵路路基與“四電”設(shè)備有關(guān)的接口設(shè)計(jì)，通常要體現(xiàn)在路基標(biāo)準(zhǔn)斷面以及相關(guān)設(shè)計(jì)中。

客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基縱斷面的設(shè)計(jì)，要把重點(diǎn)放在路基與橋梁、隧道等構(gòu)筑物的工程接口設(shè)計(jì)，檢查管線高程以及平面位置以及排水方向的一致性，連接處排水設(shè)施的高程以及平面位置的一致性和排水設(shè)施的完整性。確保施工組織設(shè)計(jì)的合理性，保證施工正常有序地進(jìn)行，避免干擾存在。

2.4 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程縱斷面設(shè)計(jì)圖內(nèi)容

客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程縱斷面設(shè)計(jì)圖的內(nèi)容應(yīng)該包括以下六點(diǎn)：

（1）地面和地層線

（2）地層的代號、地層的特性以及巖土的主要參數(shù)

（3）橋梁、隧道等構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)輪廓

（4）路基面的高程

（5）路基層狀的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

（6）路基和橋梁、隧道等的基礎(chǔ)措施、施工方法和主要參數(shù)

3 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程縱斷面設(shè)計(jì)實(shí)踐

某客運(yùn)專線無砟軌道試驗(yàn)段全長為13.16公里，該試驗(yàn)段地形變化比較大，沿線有橋梁三座合計(jì)711延米，隧道四座合計(jì)6980延米，涵洞22座，路基長度5.38公里，路基與橋梁、隧道、涵洞的過渡段有50多處。由于地形復(fù)雜，過渡段多，工程的建設(shè)要求很高，路基工程橫斷面設(shè)計(jì)不足以反映出工程的設(shè)計(jì)意圖，因此，路基工程縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。連接處的構(gòu)造、地基的處理、路基的填料分層、基底的排水等相關(guān)內(nèi)容能夠反映在路基工程縱斷面設(shè)計(jì)圖中。使用路基工程的縱斷面設(shè)計(jì)，能夠有效解決下述四個問題：

（1）通過路基工程的縱斷面設(shè)計(jì)，可以有效調(diào)整地基處理的深度、地基處理的范圍等，路基橫斷面得到了修改。

（2）通過研究縱斷面，得知不同構(gòu)筑物相距比較近時，需要修正按照過渡段標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)的路基過渡段。

（3）隧道出口處的路段，路基在換填時底部要設(shè)置排水坡，方向要沿線路縱向向外，并且出口要與排水溝銜接好。

（4）一些路基與橋梁、隧道、涵洞等連接的地段，設(shè)計(jì)路基時應(yīng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況以及基坑處理情況，避免盲目按照過渡段標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

通過該客運(yùn)專線無砟軌道試驗(yàn)段的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)得知，對于客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程路基施工來說，尤其在地質(zhì)復(fù)雜、地形多變的環(huán)境下，鐵路路基縱斷面的設(shè)計(jì)必不可少。

4 結(jié)語

在客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程設(shè)計(jì)中，對路基縱斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，對連接處不同基礎(chǔ)的沉降差異、剛度差異以及工程接口進(jìn)行檢查和處理，并且檢查排水設(shè)施通常與否，“四電”管線“碰管”與否，施工組織合理與否，存在問題進(jìn)行相應(yīng)的處理。這完全符合客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程在沉降控制、剛度控制等方面的嚴(yán)格要求。

根據(jù)目前的無砟軌道路基工程設(shè)計(jì)方法來看，首先是進(jìn)行路基橫斷面的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行路基縱斷面的設(shè)計(jì)，通過橫斷面的設(shè)計(jì)和橋梁、隧道、涵洞等工程接口的相關(guān)資料進(jìn)行縱斷面的設(shè)計(jì)繪制工作，然后再檢查無砟軌道鐵路路基與橋梁、隧道、涵洞等構(gòu)筑物連接處接口工程處理的是否協(xié)調(diào)合理。通過檢查的結(jié)果再進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)的修改工作。較長的縱斷面設(shè)計(jì)工作流程使得這樣的上述工作流程無法很好的體現(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)的意義。因此，為了達(dá)到客運(yùn)專線無砟軌道鐵路路基工程線下基礎(chǔ)沉降、剛度控制要求，應(yīng)該先進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)，橫斷面的設(shè)計(jì)要根據(jù)縱斷面的設(shè)計(jì)來進(jìn)行。

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