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(shí)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?，三角形路拱有利于排出路基面雨水，所以，確定路基面形狀設(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(shí)，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(shí)，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(shí)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(dòng)力作用的一層土工結(jié)構(gòu)，動(dòng)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?；埠穸鹊拇_定需要保證列車動(dòng)力對基床以下部分的作用只有路基自重的20%。

列車動(dòng)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(shí)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(shí)速250 km客運(yùn)鐵路，軸重P=200 kN，σdl=0.26×200×(1+0.004×250)=104 kPa。

動(dòng)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(shí)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(shí)，動(dòng)應(yīng)力與自重應(yīng)力之比小于0.2。

時(shí)速250 km客運(yùn)鐵路，軸重P=200 kN，深度為2.5 m時(shí)，動(dòng)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(shí)，路基頂面變形量不大于0.35 cm。

(2)基床底層頂面的動(dòng)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)對路基邊坡的破壞效果，確定邊坡高度小于4 m時(shí)采用不陡于1∶1.75的邊坡坡率，大于4 m時(shí)，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(shí)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?？紤]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(shí)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(dòng)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(shí)，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(shí)，應(yīng)進(jìn)行地基加固處理。

8.3地基加固處理措施

(1)動(dòng)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(shí)，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

A