張呼客專路基工程設計原則

韓春良

（包頭鐵道職業技術學院，內蒙古 包頭 014040）

張家口至呼和浩特客運專線鐵路位于華北北部，呈東西走向。線路東起河北省張家口市，經河北省萬全縣、懷安縣、尚義縣后進入內蒙古自治區境內，經興和縣、察右前旗、烏蘭察布市、卓資縣，西迄于呼和浩特市。設計正線全長286.044km，其中河北省境內75.714km，內蒙古自治區境內210.330km。

張呼（張家口-呼和浩特）鐵路全線按客運專線標準設計，路段設計行車速度為250km/h，基礎設施預留進一步發展條件。

張呼客專全線松軟土、季節性凍土分布廣泛，路基工程設計難度較大，這里主要介紹張呼客專路基工程設計原則。

1 坡面防護工程

張呼客專全線路基邊坡均設防護工程。對防護形式的選擇，在確保結構穩定和防護效果的前提下，應充分重視環境保護和植被恢復的理念，確立“穩定邊坡，防止碎落，易于植被”的路基防護宗旨。

1.1 路堤邊坡防護

1.1.1 路堤邊坡高度H＜3m時，邊坡采用預制混凝土空心磚內種植灌木防護。

1.1.2 當路堤高度H≥3m時，在路堤的基床表層以下兩側邊坡中，水平鋪設寬度不小于3m的雙向拉伸土工格柵（5%應變時抗拉強度不小于25kN/m，層距為0.6m）。

1.1.3 為減少集中降水等引起的路基面積水沿路堤邊坡散排造成對邊坡的沖刷破壞，邊坡高度H≥3m時，結合沿線石料分布情況，于路肩以下分別采用帶排水槽的拱形骨架或預制混凝土空心磚護坡防護，骨架或空心塊內種植灌木防護。

1.1.4 當路堤填料為改良土或其它不適宜植物生長的填料時，于邊坡幫填0.3m厚的種植土，以確保綠化成活。

1.1.5 浸水地段，設腳墻基礎漿砌片石護坡，護坡頂高程＝設計洪水位+波浪侵襲高+雍水高+0.5m。

1.1.6 地勢平坦,縱向排水條件困難且地基為凍脹性土層的路堤地段，兩側邊坡設防凍脹護道，護道寬度及高度不小于所經地區季節最大凍深。

1.2 路塹邊坡防護

路塹邊坡采用分級大平臺邊坡形式。根據工點工程地質條件，盡量不使用大型支擋結構，貫徹執行“緩邊坡、大平臺、少支擋、增強綠色景觀”的設計理念。

1.2.1 土質及易風化的軟質巖石路塹邊坡，依據挖方高度分別采用帶截排水槽的預制混凝土空心磚和拱形骨架護坡并結合種草兼植灌木進行防護。具體防護措施為：

1.2.2 邊坡高度H＜3m時，采用植被防護；

1.2.3 邊坡高度3≤H＜6m時，邊坡采用預制混凝土空心磚內植草兼種灌木防護；

1.2.4 邊坡高度H≥6m時，采用帶排水槽的拱形骨架護坡并結合種草兼植灌木防護；

1.2.5 弱膨脹巖土路塹邊坡防護

張集客專部分線路地區處于第四系上、中更新統黏質黃土、全新統殘積粉質黏土和泥巖全風化層，具弱膨脹性。挖方邊坡設計遵循了“緩坡率、寬平臺、加固坡腳、加強排水和適宜的坡面防護相結合”的原則，邊坡高度不大于6m，邊坡坡率1：1.5～1.75；超過6m時，設2.0m寬平臺并設置平臺截水溝，高度6m為以上邊坡坡率1：1.75～1：2.0。邊坡采用截水拱形骨架內植草兼植紫穗槐防護，挖方邊坡有地下水出露時主骨架間隔作邊坡支撐滲溝。基床底層范圍內換填不小于2.3m厚的A、B組填料，基床表層以下和換填底面設0.2m厚中粗砂墊層，墊層內鋪設一層兩布一膜防滲復合土工膜。

2 地下水處理工程

低填及挖方地段基床厚度范圍內有地下水出露時，在路堤邊坡兩側排水溝和路塹側溝以下設置降水滲溝，將路基基底范圍內的地下水降至基床厚度以下且不小于當地土層季節最大凍深后，引排出路基以外，出水口設置保溫措施。

3 地基加固處理工程

3.1 松軟土（軟土）地基處理

張呼線沿線軟土主要分布于丘陵低洼地區，且多以夾層形式存在，其上下均分布有中、高壓縮性松軟土分布，路基需要解決的主要是地基壓縮層的壓縮變形問題，因此結合地下水位情況，分別采用以下措施進行處理：

3.1.1 當地下水位埋深較淺，地層土壤含水量大于25%，處理厚度小于3m時，采用挖除換填A、B組填料或水泥改良土；地下水位較深，且土壤含水量小于25%時，采用強夯處理，夯坑內回填碎石找平；

3.1.2 地基處理厚度3m-8m時，采用水泥土攪拌樁加固地基，當地基土層含水量小于35%，采用濕法施工，否則采用干法（粉噴）施工；

3.1.3 當處理厚度大于8m時，采用CFG樁進行加固。

3.1.4 復合地基頂面設置厚度0.5m的碎石墊層。

3.1.5 復合地基頂面的墊層中鋪設二層雙向土工格柵，其抗拉強度不小于120kN/m。

3.2 沉降估算

3.2.1 總沉降S總：單線列車活載、無碴軌道荷載及路堤填料荷載作用下地基壓縮層內的總沉降量，包括加固區沉降量S1及加固區下臥層沉降量 S2，即 S總=S1+S2。

3.2.2 S1沉降計算按地基的復合壓縮模量值采用分層總和法進行

3.2.3 下臥層S2采用分層總和法計算。

3.2.4 施工期沉降S施工：施工期沉降量假定在施工完成以后6至12個月內全部完成，計算方法同總沉降量計算。

3.2.5 路基工后沉降：總沉降量S總中扣除施工期沉降S施工后的剩余部分：S工后＝S總－S施工。

3.3 路堤堆載預壓

為加速地基的前期沉降，減少路堤的工后沉降，縮短路基地基處理的建設工期，在路堤地段基床底層頂面堆載預壓土方，堆載預壓時間一般不少于6個月（嚴禁在冬季預壓）。堆載預壓期間應進行沉降觀測，并進行路基工后沉降推測，當推測工后沉降滿足要求后方可卸載。

3.4 路基沉降觀測

所有路基每隔50m應布設一監控斷面，監測地基和路基本體沉降變形，點繪沉降曲線進行路基工后沉降分析，并作為竣工驗收資料移交運營管理單位。對高路堤、深厚軟基、重大橋頭過渡段等重點監控斷面應長期觀測下去，以利運營養護維修和積累資料。監控斷面上的觀測標志設置為：

3.4.1 路基兩側坡腳各埋設一個混凝土觀測樁，以觀測路基外地面沉降。

3.4.2 在路基基底的地面處設置一處組合沉降板，觀測路堤基底地面的沉降。

3.4.3 在兩側路肩各埋設一至兩處混凝土觀測樁，觀測路基頂面的沉降。

3.4.4 所有軟土（松軟土）路基工點，均埋設觀測儀標，對地基水平和垂直位移進行監測。根據監測結果，進行動態設計，保證路基穩定和工后沉降滿足要求。

4 季節性凍土路基

在凍脹性地基土上填筑路基，必須滿足路堤的穩定和變形要求。首先路基高度應大于季節最大凍深。同時路基凍深范圍內必須采用非凍脹性填料填筑并加強相應的隔排水措施。當不滿足以上條件時路基進行處理：

4.1 低矮路堤

路堤填土高度小于季節最大凍深且地基土為凍脹土時，結合地基土層的凍脹性質，對凍脹范圍土層進行挖除換非凍脹性A、B組填料，為防止地表水下滲，于路基基底和換填底部鋪設一層防滲復合土工膜。當地下水位埋深較淺時，于路基兩側設置滲水盲溝等降低地下水措施，使地下水位降至最大季節凍深以下后，再進行換填等處理。

4.2 路塹

當挖方地段基床范圍內為凍脹性土或風化巖時，路塹斷面采用“路堤式路塹”結構形式，季節最大凍深范圍內采用非凍脹性A、B組填料填筑，并在基床表層以下和換填底部鋪設一層防滲復合土工膜。當地下水出露或埋深較淺時，于兩側側溝處設置縱向滲水盲溝等降低地下水措施，使地下水位降至最大季節凍深以下后，再進行以上處理。

4.3 路堤邊坡

當填土高度大于季節最大凍深時，且地基土為凍脹性土時，于路堤坡腳處設防凍脹護道，以消除凍脹力對路堤邊坡穩定性的影響。

5 路基土石方調配原則

5.1 路堤填料優選附近取土場中的A、B組填料，當沿線無A、B組填料時，盡量利用挖方，不足部分取自集中取土場運往集中拌和站進行改良，采用挖掘機挖土，自卸汽車運輸。

5.2 路塹挖方：全線挖方地層主要為粉質黏土和風化泥巖，屬C、D組填料，不能直接做為路基填料，C組填料應先考慮縱向利用運往集中拌和站進行改良，如有棄方優先滿足區間內地基處理路堤地段做為臨時堆載預壓土方，預壓完成卸載后棄至取土場，剩余挖方棄方直接棄往取（棄）土場。路塹挖方：采用挖掘機挖土、自卸汽車運輸。

6 土地利用

張呼客運專線設計已高度重視節約用地、少占良田，采取必要的工程措施減少土地資源的占用。

6.1 征收用地寬度

路堤地段征收土地界寬度：排水溝、護道或坡腳矮擋墻邊緣外不小于3m路基兩側兼作排水的取土坑、棄土場（堆）時，其邊緣外不小于2.0m；

路塹地段征用土地界寬度：天溝外不小于2m，如無天溝時，距塹頂邊緣外不小于5m。

6.2 臨時用地

取棄土場占地為臨時用地。

6.3 回購用地

與既有線并行地段，新建鐵路占用耕地的既有鐵路用地部分按回購用地計列。

［1］中華人民共和國鐵道部.高速鐵路設計規范[S].中國鐵道出版社，2009.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵路路基設計規范[S].中國鐵道出版社，2005.

［3］解寶柱.鐵路路基(教材)[M].中國鐵道出版社，2013.

［4］關于加快推進內蒙古鐵路建設的會議紀要[Z].2010.