张呼客专路基工程设计原则

韩春良

（包头铁道职业技术学院，内蒙古 包头 014040）

张家口至呼和浩特客运专线铁路位于华北北部，呈东西走向。线路东起河北省张家口市，经河北省万全县、怀安县、尚义县后进入内蒙古自治区境内，经兴和县、察右前旗、乌兰察布市、卓资县，西迄于呼和浩特市。设计正线全长286.044km，其中河北省境内75.714km，内蒙古自治区境内210.330km。

张呼（张家口-呼和浩特）铁路全线按客运专线标准设计，路段设计行车速度为250km/h，基础设施预留进一步发展条件。

张呼客专全线松软土、季节性冻土分布广泛，路基工程设计难度较大，这里主要介绍张呼客专路基工程设计原则。

1 坡面防护工程

张呼客专全线路基边坡均设防护工程。对防护形式的选择，在确保结构稳定和防护效果的前提下，应充分重视环境保护和植被恢复的理念，确立“稳定边坡，防止碎落，易于植被”的路基防护宗旨。

1.1 路堤边坡防护

1.1.1 路堤边坡高度H＜3m时，边坡采用预制混凝土空心砖内种植灌木防护。

1.1.2 当路堤高度H≥3m时，在路堤的基床表层以下两侧边坡中，水平铺设宽度不小于3m的双向拉伸土工格栅（5%应变时抗拉强度不小于25kN/m，层距为0.6m）。

1.1.3 为减少集中降水等引起的路基面积水沿路堤边坡散排造成对边坡的冲刷破坏，边坡高度H≥3m时，结合沿线石料分布情况，于路肩以下分别采用带排水槽的拱形骨架或预制混凝土空心砖护坡防护，骨架或空心块内种植灌木防护。

1.1.4 当路堤填料为改良土或其它不适宜植物生长的填料时，于边坡帮填0.3m厚的种植土，以确保绿化成活。

1.1.5 浸水地段，设脚墙基础浆砌片石护坡，护坡顶高程＝设计洪水位+波浪侵袭高+雍水高+0.5m。

1.1.6 地势平坦,纵向排水条件困难且地基为冻胀性土层的路堤地段，两侧边坡设防冻胀护道，护道宽度及高度不小于所经地区季节最大冻深。

1.2 路堑边坡防护

路堑边坡采用分级大平台边坡形式。根据工点工程地质条件，尽量不使用大型支挡结构，贯彻执行“缓边坡、大平台、少支挡、增强绿色景观”的设计理念。

1.2.1 土质及易风化的软质岩石路堑边坡，依据挖方高度分别采用带截排水槽的预制混凝土空心砖和拱形骨架护坡并结合种草兼植灌木进行防护。具体防护措施为：

1.2.2 边坡高度H＜3m时，采用植被防护；

1.2.3 边坡高度3≤H＜6m时，边坡采用预制混凝土空心砖内植草兼种灌木防护；

1.2.4 边坡高度H≥6m时，采用带排水槽的拱形骨架护坡并结合种草兼植灌木防护；

1.2.5 弱膨胀岩土路堑边坡防护

张集客专部分线路地区处于第四系上、中更新统黏质黄土、全新统残积粉质黏土和泥岩全风化层，具弱膨胀性。挖方边坡设计遵循了“缓坡率、宽平台、加固坡脚、加强排水和适宜的坡面防护相结合”的原则，边坡高度不大于6m，边坡坡率1：1.5～1.75；超过6m时，设2.0m宽平台并设置平台截水沟，高度6m为以上边坡坡率1：1.75～1：2.0。边坡采用截水拱形骨架内植草兼植紫穗槐防护，挖方边坡有地下水出露时主骨架间隔作边坡支撑渗沟。基床底层范围内换填不小于2.3m厚的A、B组填料，基床表层以下和换填底面设0.2m厚中粗砂垫层，垫层内铺设一层两布一膜防渗复合土工膜。

2 地下水处理工程

低填及挖方地段基床厚度范围内有地下水出露时，在路堤边坡两侧排水沟和路堑侧沟以下设置降水渗沟，将路基基底范围内的地下水降至基床厚度以下且不小于当地土层季节最大冻深后，引排出路基以外，出水口设置保温措施。

3 地基加固处理工程

3.1 松软土（软土）地基处理

张呼线沿线软土主要分布于丘陵低洼地区，且多以夹层形式存在，其上下均分布有中、高压缩性松软土分布，路基需要解决的主要是地基压缩层的压缩变形问题，因此结合地下水位情况，分别采用以下措施进行处理：

3.1.1 当地下水位埋深较浅，地层土壤含水量大于25%，处理厚度小于3m时，采用挖除换填A、B组填料或水泥改良土；地下水位较深，且土壤含水量小于25%时，采用强夯处理，夯坑内回填碎石找平；

3.1.2 地基处理厚度3m-8m时，采用水泥土搅拌桩加固地基，当地基土层含水量小于35%，采用湿法施工，否则采用干法（粉喷）施工；

3.1.3 当处理厚度大于8m时，采用CFG桩进行加固。

3.1.4 复合地基顶面设置厚度0.5m的碎石垫层。

3.1.5 复合地基顶面的垫层中铺设二层双向土工格栅，其抗拉强度不小于120kN/m。

3.2 沉降估算

3.2.1 总沉降S总：单线列车活载、无碴轨道荷载及路堤填料荷载作用下地基压缩层内的总沉降量，包括加固区沉降量S1及加固区下卧层沉降量 S2，即 S总=S1+S2。

3.2.2 S1沉降计算按地基的复合压缩模量值采用分层总和法进行

3.2.3 下卧层S2采用分层总和法计算。

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个月内全部完成，计算方法同总沉降量计算。

3.2.5 路基工后沉降：总沉降量S总中扣除施工期沉降S施工后的剩余部分：S工后＝S总－S施工。

3.3 路堤堆载预压

为加速地基的前期沉降，减少路堤的工后沉降，缩短路基地基处理的建设工期，在路堤地段基床底层顶面堆载预压土方，堆载预压时间一般不少于6个月（严禁在冬季预压）。堆载预压期间应进行沉降观测，并进行路基工后沉降推测，当推测工后沉降满足要求后方可卸载。

3.4 路基沉降观测

所有路基每隔50m应布设一监控断面，监测地基和路基本体沉降变形，点绘沉降曲线进行路基工后沉降分析，并作为竣工验收资料移交运营管理单位。对高路堤、深厚软基、重大桥头过渡段等重点监控断面应长期观测下去，以利运营养护维修和积累资料。监控断面上的观测标志设置为：

3.4.1 路基两侧坡脚各埋设一个混凝土观测桩，以观测路基外地面沉降。

3.4.2 在路基基底的地面处设置一处组合沉降板，观测路堤基底地面的沉降。

3.4.3 在两侧路肩各埋设一至两处混凝土观测桩，观测路基顶面的沉降。

3.4.4 所有软土（松软土）路基工点，均埋设观测仪标，对地基水平和垂直位移进行监测。根据监测结果，进行动态设计，保证路基稳定和工后沉降满足要求。

4 季节性冻土路基

在冻胀性地基土上填筑路基，必须满足路堤的稳定和变形要求。首先路基高度应大于季节最大冻深。同时路基冻深范围内必须采用非冻胀性填料填筑并加强相应的隔排水措施。当不满足以上条件时路基进行处理：

4.1 低矮路堤

路堤填土高度小于季节最大冻深且地基土为冻胀土时，结合地基土层的冻胀性质，对冻胀范围土层进行挖除换非冻胀性A、B组填料，为防止地表水下渗，于路基基底和换填底部铺设一层防渗复合土工膜。当地下水位埋深较浅时，于路基两侧设置渗水盲沟等降低地下水措施，使地下水位降至最大季节冻深以下后，再进行换填等处理。

4.2 路堑

当挖方地段基床范围内为冻胀性土或风化岩时，路堑断面采用“路堤式路堑”结构形式，季节最大冻深范围内采用非冻胀性A、B组填料填筑，并在基床表层以下和换填底部铺设一层防渗复合土工膜。当地下水出露或埋深较浅时，于两侧侧沟处设置纵向渗水盲沟等降低地下水措施，使地下水位降至最大季节冻深以下后，再进行以上处理。

4.3 路堤边坡

当填土高度大于季节最大冻深时，且地基土为冻胀性土时，于路堤坡脚处设防冻胀护道，以消除冻胀力对路堤边坡稳定性的影响。

5 路基土石方调配原则

5.1 路堤填料优选附近取土场中的A、B组填料，当沿线无A、B组填料时，尽量利用挖方，不足部分取自集中取土场运往集中拌和站进行改良，采用挖掘机挖土，自卸汽车运输。

5.2 路堑挖方：全线挖方地层主要为粉质黏土和风化泥岩，属C、D组填料，不能直接做为路基填料，C组填料应先考虑纵向利用运往集中拌和站进行改良，如有弃方优先满足区间内地基处理路堤地段做为临时堆载预压土方，预压完成卸载后弃至取土场，剩余挖方弃方直接弃往取（弃）土场。路堑挖方：采用挖掘机挖土、自卸汽车运输。

6 土地利用

张呼客运专线设计已高度重视节约用地、少占良田，采取必要的工程措施减少土地资源的占用。

6.1 征收用地宽度

路堤地段征收土地界宽度：排水沟、护道或坡脚矮挡墙边缘外不小于3m路基两侧兼作排水的取土坑、弃土场（堆）时，其边缘外不小于2.0m；

路堑地段征用土地界宽度：天沟外不小于2m，如无天沟时，距堑顶边缘外不小于5m。

6.2 临时用地

取弃土场占地为临时用地。

6.3 回购用地

与既有线并行地段，新建铁路占用耕地的既有铁路用地部分按回购用地计列。

［1］中华人民共和国铁道部.高速铁路设计规范[S].中国铁道出版社，2009.

［2］中华人民共和国铁道部.铁路路基设计规范[S].中国铁道出版社，2005.

［3］解宝柱.铁路路基(教材)[M].中国铁道出版社，2013.

［4］关于加快推进内蒙古铁路建设的会议纪要[Z].2010.