【正文】 構(gòu)的條件設(shè)計路基基床結(jié)構(gòu)。 二、嚴格控制路基填筑標準 ：包括對路基填料的分類、填筑壓實標準和檢測方法等，并開發(fā)了一系列的檢測設(shè)備和施工機械。各個國家根據(jù)本國的特點對路基填料進行了詳細的劃分，并對每類填料的力學(xué)性能進行試驗研究，從而確定它的適用范圍。對路基填土質(zhì)量標準，多數(shù)采用物理和力學(xué)性能雙指標控制。如日本采用 K30 標準和壓實系數(shù) K 控制填筑質(zhì)量；德國采用 Ev2 和壓實系數(shù) K 控制壓實質(zhì)量，并研發(fā)了可隨時監(jiān)控壓實系數(shù)的碾壓機械。日本、法國分別提出用貫入儀及落球回彈法等快速檢驗法。 三、沉降控制 。各國在高速鐵路建設(shè)過程中，對線路容易發(fā)生不平順的部位特別加以重視，從結(jié)構(gòu)設(shè)計到施工組織，從工期安排到質(zhì)量檢測等方面都采取了措施，嚴格控制軌道的剛度變化和由于沉降、不均勻沉降引起的軌道下沉和軌面彎折，以達到線路的平順性，保證列車高速運行的安全和穩(wěn)定。為了控制路基不發(fā)生過大的下沉，對路堤填土的地基條件提出了新的要求。為了調(diào)整接近橋臺時路堤的剛度，對橋頭路堤規(guī)定了更高的標準。 國外路基施工以時間換沉降。 四、加強路基的防排水措施，加強邊坡和災(zāi)害的防護 。要求防護工程與主體工程同時完成，增加路基的堅固和 穩(wěn)定性，避免運營期間發(fā)生病害。日本在基床表層設(shè)置 5cm 的瀝青混凝土層，就是防止雨水滲入路基土層，從而引起路基病害。德國和法國分別在基床表層中設(shè)置了隔水層，也是防止雨水下滲，保護路基。 重要啟示： 在基床表面設(shè)置防水設(shè)施是十分必要的。 國外高速鐵路發(fā)展已經(jīng)做過了漫長的道路，走過了很多彎路，積累了一些成熟的經(jīng)驗值得借鑒。強化基床表層防水是各國高速鐵路的共同特點，只是采用的方式不一樣。有的是路基面硬化層，兼有防水效果，如日本；有的是直接設(shè)置隔水層，如德國和法國。 我國的客運專線如果不采用路基面排水措施，運營期間可能會 出現(xiàn)路基病鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 6 害，如凍脹，基床表層軟化等等。其主要原因是，運營期間，實踐證明級配碎石表層不能完全隔水。因此，設(shè)置排水措施非常必要，例如設(shè)置瀝青混凝土硬化層、放置復(fù)合土工膜隔水層或采用整體道床。 第三節(jié) .我國客運專線的發(fā)展 我國在九十年代的“八五”、“九五”時期，就對高速鐵路展開了大規(guī)模研究。最初的客運專線鐵路路基的技術(shù)標準，是在上述研究成果的基礎(chǔ)上，吸收了國外高速鐵路路基施工和建設(shè)的經(jīng)驗；在設(shè)計過程中借鑒、消化、吸收了國外鐵路設(shè)計新方法和新標準；結(jié)合秦沈線的實際情況，并經(jīng)有關(guān)部門多次組織國內(nèi)專家的論證而最終確 定的。 秦沈客運專線路基工程進行了大量的現(xiàn)場試驗測試，取得了許多寶貴的第一手資料，也取得了一些經(jīng)驗和教訓(xùn)。通過秦沈客運專線的工程實踐，鐵路技術(shù)人員對路基工程有了新的認識，路基工程的設(shè)計和施工達到了新的水平和標準。在此基礎(chǔ)上，形成了現(xiàn)行的客運專線路基工程技術(shù)標準。 第四節(jié) .客運專線《暫規(guī)》的主要變化 一、填料 路基基床表層采用級配碎石，增加了其強度和剛度；增設(shè)了瀝青混凝土強化層，以加強防水和防凍?；脖韺討?yīng)考慮防排水層。路基基床由表層和底層組成 ,表層厚度應(yīng)為 ；底層厚度應(yīng)為 ，總厚度為 。 其中，基床表層由 5～10cm厚的瀝青混凝土和 65～ 60cm厚的級配碎石或級配砂礫石組成。 規(guī)定高速鐵路路基應(yīng)優(yōu)先選用 A、 B 組填料和 C 組塊石、碎石、礫石類填料，當(dāng)選用 C 組細粒土填料時，應(yīng)根據(jù)土源性質(zhì)進行改良； 二、過渡段 路橋、路涵過渡段采用縱向正梯形斷面形式，取消加筋土過渡段的結(jié)構(gòu)形式，補充了所有路涵均需設(shè)置過渡段的規(guī)定，并按節(jié)單獨編制； 三、工后沉降 利用工后沉降對路基變形提出嚴格控制。對路基工后沉降控制標準及其地基條件結(jié)合國際咨詢意見進行了修改； 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 7 現(xiàn)標準 原標準 秦沈線 一般地段 (cm) 5 10 15 過渡段 (cm) 3 5 10 沉降速率 (cm/年 ) 2 3 5 四、監(jiān)測手段 對路基基床表層和過渡段填料補充了 Evd 檢測標準； 級配碎石基床表層： 填料 厚度 （ m） 壓實標準 備注 地基系數(shù) K30（ MPa/m） 動態(tài)變形模量Evd（ MPa） 孔隙率 n 級配碎石 ≥ 190 ≥ 55 ＜ 18% 路堤 級配碎石 ≥ 190 ≥ 55 ＜ 18% 當(dāng)為軟質(zhì)巖、強風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹時 中粗砂 ≥ 130 ≥ 45 級配砂礫石 Evd≥ 50（ MPa）；過渡段 Evd≥ 50（ MPa） 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 8 第二章 鐵路客運專線路基基床結(jié)構(gòu)設(shè)計 基床是路基承受列車動荷載和自然力最大的部位，因此基床設(shè)計主要考慮列車荷載隔水防滲條件。 第一節(jié) 動力測試試驗結(jié)果 在“八五”、“九五”期間，我國鐵路的科研、設(shè)計、施工等部門在參考國外高速鐵路設(shè)計、施工資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國過去已取得的研究成果和經(jīng)驗，對高速鐵路路基荷載條件、基床表層的受力特點、基床表層材料的動力特性和基床底層厚度、材質(zhì)、防滲特性和質(zhì)量控制標準等多方面進行了較為系統(tǒng)和深入的研究，并提出了相應(yīng)的建議。其中不少建議已被 《京滬高速鐵路線橋隧站設(shè)計暫行規(guī)定》和《時速 200 公里新建鐵路線橋隧站設(shè)計暫行規(guī)定》所采納。但是，對于所提出的標準是否切合實際、建成后路基能否保證其上部軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與平順，保證行車安全與乘車舒適度，基床表層是否具備長期的動力穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，以及厚度和結(jié)構(gòu)是否合理等一系列問題迫切需要通過實踐檢驗。秦沈客運專線綜合試驗為此提供了極好的條件。 通過多次行車動載試驗測試，針對不同厚度的基床表層，研究不同機車車輛和行車速度條件下作用在路基面上的動應(yīng)力和路基產(chǎn)生的動力響應(yīng)，檢驗路基的狀態(tài)，為路基的設(shè)計、評價及 理論分析提供驗證資料，為進一步完善路基設(shè)計積累數(shù)據(jù)。 動測試驗成果表明： □ 實測的路基最大動應(yīng)力低于《暫規(guī)》中提出的設(shè)計參考值。表 1 是兩次行車試驗實測的路基面動應(yīng)力匯總。經(jīng)過對所有測試結(jié)果的統(tǒng)計，路基面動應(yīng)力最大值為 84kPa，小于暫規(guī)提出的基床表層設(shè)計值 93kPa。實測結(jié)果也說明，動應(yīng)力實測值的離散性是很大的，部分傳感器測得的路基面動應(yīng)力只有幾個 kPa。而且由于本次動應(yīng)力傳感器大部分埋設(shè)是在鋪軌前進行，在埋設(shè)的平面位置、離軌枕底面距離方面，都會與預(yù)定的理想位置存在著一定的偏差。所以實測值偏小是必然的。考慮 到上述因素，可以認為暫規(guī)中提出的設(shè)計值還是比較合理的。圖4 表明動應(yīng)力與軸重關(guān)系最為密切，正比關(guān)系。 □ 路基面動變形測試結(jié)果見表 2。國缺少實測數(shù)據(jù)?！稌阂?guī)》要求動變形小于。本次實測表明，路基面的動變形均在 lmm以內(nèi)，遠小于 。因此， 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 9 表 1 路基動應(yīng)力 (kPa) 序 號 工況 土壓力盒埋設(shè)位置 DK274+800斷面 DK274+920斷面 DK275+000斷面 車頭 車尾 車頭 車尾 車頭 車尾 9 2020年 12月 05日 9時 35分，中華之星+4節(jié)車廂，下行 線下行 ,車速為212km/h 1 路基面上里碴腳 / / / 2 路基面上線路中線 / / / 3 路基面上外碴腳 / / / 4 基床表層底面里碴腳 / / / / / 5 基床表層底面內(nèi)軌下 / / / / / 6 基床表層底面外軌下 / / / / / 7 基床表層底面外碴腳 / / / / / 10 2020年 12月 05日 10時 34分，奧星 +4節(jié)車廂 +中華之星，下行線上行 ,車速約為200km/h 1 路基面上里碴腳 2 路基面上線路中線 3 路基面上外碴腳 4 基床表層底面里碴腳 / / / / 5 基床表層底面內(nèi)軌下 / / / / 6 基床表層底面外軌下 / / / / 7 基床表層底面外碴腳 / / / / 表 2 路基動變形 序號 工況 車速km/h 傳感器埋設(shè)位置 DK274+800 DK274+920 DK275+000 位移計 891拾振器（位移檔） 位移計 891拾振器（位移檔） 891 拾振器（位移檔） 外軌下 9 中華之星 +4節(jié)車廂 , 綏中北→ 沈陽 212 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無信號 10 奧星 +4 節(jié)車廂 +中華之星，沈陽 →綏中北 200 內(nèi)軌下 / / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無信號 11 中華之星 +4節(jié)車廂 , 綏中北→ 沈陽 237 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 13 奧星 +4 節(jié)車廂 +中華之星，沈陽 →綏中北 200 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無信號 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 10 有必要對原有的路基面動變形計算方法進行探討。 □ 軸重和車速的影響。 實測基床表層動應(yīng)力隨列車軸重的變化見圖 4；基床動變形隨車速的變化見圖 5。增加而稍有增加。 基床的動應(yīng)力、動變形及加速度均有隨車速增大的趨勢，其變化規(guī)律還與機車車輛類型和軌道結(jié)構(gòu)的狀況有關(guān)。 路堤試驗段實測基床動 應(yīng)力與軸重和行車速度之間存在以下關(guān)系： σ =(1+ 105v)。 σ = 準靜態(tài) (車速 5km／ h)時。 （ 11） 測試結(jié)果說明，軸重對動應(yīng)力的影響較大且較為穩(wěn)定，而車速的影響則相對較小，且離散性較大。 圖 4 軸重與動應(yīng)力的關(guān)系 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 11 □ 路基體中動應(yīng)力隨深度的衰減變化規(guī)律。 根據(jù)本次和以往的實測資料和計算分析，得到如圖 6所示的動應(yīng)力隨深度的衰減變化規(guī)律。與其它試驗工點的測試結(jié)果也相當(dāng)接近，可供設(shè)計使用。 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 12 第二節(jié) 基床設(shè)計方法 一、 基床表層材料 作為基床表層 的材料，需要有較好的力學(xué)性能，充分壓實后在長期動力作用下保持穩(wěn)定，并有很好的水穩(wěn)定性和較小的滲透性。國外各主要高速鐵路普遍采用級配砂礫石和級配碎石，它是用粒徑大小不同的粗細礫石（碎石）材料和砂各占一定的比例的混合料，其顆粒組成符合密實級配要求，其中包括一部分細顆粒土，填充空隙并起粘接作用，經(jīng)壓實后形成密實結(jié)構(gòu)，其強度是靠粒料間的摩擦力和細顆粒的粘結(jié)力形成的。國內(nèi)外實踐表明，只要保證組成材料的質(zhì)量，使混合材料具有良好的級配，并控制好細顆粒土的含水量和塑性指數(shù)，在施工中將混合料攪拌均勻，在最佳含水量下壓實，達到 要求的密實度，就能形成較高的力學(xué)強度和水穩(wěn)性。 因此，客運專線基床表層材料根據(jù)沿線具體情況采用級配碎石或級配砂礫，其顆粒粒徑、級配、材質(zhì)及密實度等方面均有嚴格要求，特別是為了防止翻漿冒泥，保證軌下基礎(chǔ)動力穩(wěn)定性，不同材料之間的粒徑級配還需滿足太沙基（ Terzaghi〕的反濾準則。 二、 基床表層厚度的確定 基床表層厚度由以下兩個原則確定： □ 變形控制：在列車荷載作用下路基頂面變形量不大于規(guī)范限值。 變形控制的目的是使列車運行平順，要求基床表層產(chǎn)生的應(yīng)變不會導(dǎo)致塑性變形過大，保證列車平穩(wěn)運行。 根據(jù) Boussinesq 理論，長方形均布荷載作用在雙層彈性地基上，均布荷載中心點的沉降可用下式計算： 式中， p0為荷載強度； m=a/b； n1=h/b； q=E1/E2。 鐵路客運專線路基設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù) 13 根據(jù)上述公式就可以算出在不同基床土彈性模量和基床表層材料彈性模量的基礎(chǔ)上，滿足路基變形條件的基床表層厚度。 確定了基床表層材料和基床底層材料的彈性模量以后，就可以根據(jù)圖 21 確定需要的基床表層厚度。 □ 強度控制：作用在基床表層下填土的動應(yīng)力不大于填土允許動應(yīng)力。 圖 2－ 2 中的三條線是根據(jù)動三軸試驗結(jié)果，考慮側(cè)壓力與法鐵建議的維修系數(shù)（ K3＝ ）折減后 得到的允許強度線，圖中曲線為動應(yīng)力衰減線。由圖 2－ 2，當(dāng)壓實系數(shù) K＝ 時，基床表層厚約 ，當(dāng)壓實系數(shù) K＝ 時，則需基床表層厚 左右。 綜合上述兩方面的要求，本次線基床表層厚度采用 。 三、 基床厚度確定 列車荷載由軌道、道床傳至路基基床表層，作用于路基的動應(yīng)力沿深度逐漸衰減。將路基上部受動應(yīng)力影響較大的部位定為路基基床?；矇簩嵧恋膭尤S試驗表明，當(dāng)動靜應(yīng)力比在 以下時，加載 10 萬次產(chǎn)生的塑性累積變形在％以下，而且很快能達到穩(wěn)定?；埠穸纫话惆戳熊嚭奢d產(chǎn)生的 動應(yīng)力與路基自重應(yīng)力之比小于、等于 1/5 的原則確定。因為當(dāng)動應(yīng)力水平≤ 1/5 時，列車荷載的影響很小?？紤]到線路基的填料與填筑壓實標準均較高，故將基床厚度定為動靜應(yīng)力比為 1/5。 當(dāng)深度在 ～ ，動靜應(yīng)力比≤ ，