山区客运专线线侧下式站房路基边坡挡护设计

叶　鹏　黄建川　崔维孝　冷景岩　张立伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300142)

Low-lying Station Building’s Subgrade Protection Design for Passenger Dedicated Line In Mountainous Area

YE Peng　HUANG Jian-chuan　CUI Wei-xiao　LENG Jing-yan　ZHANG Li-wei

山区客运专线线侧下式站房路基边坡挡护设计

叶鹏黄建川崔维孝冷景岩张立伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)

Low-lying Station Building’s Subgrade Protection Design for Passenger Dedicated Line In Mountainous Area

YE PengHUANG Jian-chuanCUI Wei-xiaoLENG Jing-yanZHANG Li-wei

摘要介绍某山区客运专线线侧下式站房路基挡护工程设计过程中遇到的技术难题和解决方法，结合工程实例，重点对双排桩和高大扶壁挡土墙设计方法进行探讨。

关键词客运专线线侧下式站房站台挡护双排桩

线侧下式站房是铁路站房设计中一种常见的基本站型，通常是当站房位于站场的一侧，却又受到周边环境或高程等因素的影响，车站站房场坪高程与铁路线网高程出现不一致的情况，即车站站房场坪高程低于站台高程(图1)。

线侧下式站房场坪高程和站台高程上相差几米甚至十几米，为方便旅客进站及换乘，站台和站房之间通常还设置有旅客地道、上下楼扶梯、直梯等建筑物，而站台填方放坡远不能满足站房与站台之间狭小的空间要求，故需要对站台设置支挡收坡。当站房对侧位于山区深挖方地段，将出现剥山皮现象。此时，对站台路基边坡进行挡护结构设计显得尤为重要。结合工程实例，对某山区铁路客运专线站台挡护设计与施工方案进行探讨。

图1　线侧下式站房断面

1工程概况

某铁路客运专线位于辽宁省中东部境内，速度目标值为250 km/h。其中某站地貌属中低山峡谷，地表植被茂盛，地势左低右高，山坡起伏较大，坡面高程约在175.0～225.0 m，山坡自然坡度约在10°～50°。

线路通过地段表覆第四系全新统冲洪积层粉质黏土，黄褐色，硬塑，土质不均匀，含约30%角砾，0.3 m以上含植物根系，下伏辽河群大石桥组大理岩和片岩。片岩：灰黄色，强风化，片状结构，层状构造，节理裂隙发育，岩芯呈碎块状，一般块径50～100 mm，锤击易碎；大理岩：黄褐色—青灰色，全风化—弱风化。

勘测期间未见地下水，土壤最大冻结深度为1.38 m，地震动峰值加速度为0.05g(地震基本烈度Ⅵ度)。

本车站位于陡坡山脚，路基通过形式为半填半挖且为线侧下式站房，线路站台右侧天然边坡陡峻，比站台面高出50～80 m，处于深挖方地段；线路站台左侧为站房，站房场坪比台站低约11 m，与基本站台水平距离仅8 m，且中间还设有上下楼梯等结构物，不能满足站台填方放坡的要求，故站台两侧范围路基边坡需设置支挡收坡。

2站台边坡挡护设计方案

随着我国大规模铁路客运专线的迅猛发展，采取线侧下式的站房越来越多，成功的挡护实践案例也越来越多，目前已建成的如京津城际、京沪客专、津秦客运、哈大客专，正在设计施工的如长昆客专、青荣城际等，均涉及线侧下式站房路基边坡的挡护。其中填方站台边坡挡护设计主要措施有：放坡、重力式挡墙、悬臂式挡墙、扶壁式挡墙、加筋土挡墙、桩板墙、桩基托梁挡墙等，挖方站台边坡挡护设计主要措施有：分级刷坡、重力式挡墙、桩板墙、锚索桩板墙等。

2.1　站房侧填方站台路基边坡挡护设计

站房侧基本站台(左侧)和站坪高差近11 m，站坪下方为冲积层粉质黏土，底部大多为斜基底。而放坡和重力式挡墙难以满足站房与站台之间狭小的空间要求，如直接采用桩板式挡土墙，由于悬臂段太长，桩的锚固深度大，且桩头锚索无合适的锚固层，导致桩板式挡土墙的整体稳定性差，且通常情况下桩与板不在一个平面上，不满足站房整体美观的要求；如采用桩基托梁挡墙方案时，挡墙及承台尺寸大，圬工大、造价高、不经济。

经过综合分析，结合旅客地道、外挂楼扶梯、雨棚柱基础等因素，选用轻型扶壁式挡土墙(见图2)，墙高H=12.3 m，墙身混凝土强度等级C35，主筋HRB400，分布筋和箍筋HRB335，基础埋深不小于1.75 m，墙厚1.2 m，扶壁厚1.1 m，扶壁净距3.72 m，墙面板悬长1.525 m，墙底挖除换填粉质黏土层至基岩面，并沿基岩面挖台阶，台阶宽度不小于2 m，挖除部分用C30素混凝土浇筑，以保证斜基底稳定性。该扶壁式挡土墙最大高度为12.3 m，高于《铁路路基支挡结构设计规范》的最大墙高规定，为改善减少挡土墙土压力，在墙背填土中每隔0.6 m铺设一层高密度聚乙烯单向拉伸土工格栅。

图2　扶壁式挡土墙设计

2.2　站房对侧挖方站台路基边坡挡护设计

(1)方案Ⅰ(分级刷坡)

本车站位于山脚，路基通过形式为左填右挖。右侧天然边坡陡峻，比站台面高出50～80 m，若路堑边坡采用分级刷坡的方案，则大部分段落会出现“剥山皮”的现象，破坏天然植被，挖方量较大，且最大边坡高度达48 m。

(2)方案Ⅱ(单排桩板墙且不刷坡)

站台中心旅客地道中心里程为DK128+465.894，净宽为8 m，连接旅客地道的楼扶梯通道范围为地道中心两侧各37 m，里程为DK128+428.894～DK128+502.894，此范围内因楼扶梯站台面以下挖深约0～8 m。

如在靠近旅客地道楼扶梯侧的位置仅布置一排桩板墙，且为最大限度保护植被，桩顶不刷坡。其中DK128+428.894～DK128+502.894段楼扶梯挖深最大约8 m，考虑到先施工桩板墙后施工旅客地道和楼扶梯通道的施工顺序，最不利工况选取楼扶梯施工时的基坑最底部作为锚固点，则锚固桩的自由悬臂长度达到21 m时才能保证桩顶不刷坡。根据《铁路路基支挡结构设计规范》规定，锚固桩的自由悬臂长度不宜大于15 m，桩顶位移应小于桩悬臂长度的1/100，且不宜大于10 cm，如果悬臂长度达21 m，则需增大桩长、桩身截面尺寸及配筋率，施工难度增加且不经济(见图3)。

图3　单排桩板墙不刷坡方案横断面

(3)方案Ⅲ(单排桩板墙且桩顶放坡开挖)

为保证《铁路路基支挡结构设计规范》规定锚固桩的自由悬臂长度不宜大于15 m，考虑将锚固桩的自由悬臂长度降至15 m或15 m以下时，则桩顶边坡需要分级刷坡开挖，一则大面积破坏原天然边坡的植被，二则因自然地势原因此处桩板墙与两侧桩板墙高差过大，出现挡墙两侧高中间低的现象，桩顶变化过渡频繁，顺接非常困难，且出现在站中心，整体不美观(见图4)。

图4　单排锚固桩刷坡方案横断面

(4)方案Ⅳ(双排桩方案)

将楼扶梯范围DK128+428.894～DK128+502.894段桩板墙平面位置沿等高线布置成环形，桩板墙中心位于圆弧上，圆弧半径为96 m，相邻两锚固桩中心对应的圆心角为3.622°，顺线路方向随着楼扶梯开挖深度的递减桩板墙至楼扶梯的距离逐渐减小。桩板墙采用C35钢筋混凝土现浇，桩截面尺寸2.0 m×3.0 m，桩长22～30 m，桩顶设置1～2排预应力锚索，锚索长度19～21 m。为解决外侧环形桩锚固点问题，在紧靠楼扶梯的外侧设置一排埋入式锚固桩，锚固桩采用C35钢筋混凝土现浇，桩截面尺寸2.0 m×3.0 m，桩长15～20 m，以加固外侧环形桩板墙的锚固段岩体，埋入式锚固桩的锚固长度随着楼扶梯开挖深度的递减而逐渐变短。横断面见图5，平面布置见图6。

图5　双排桩方案横断面

图6　双排桩平面布置

考虑到内侧埋入式锚固桩的加固，外侧环形桩板墙按常规的桩板墙设计，锚固点位置取在站台面，假定锚固段岩体为半无限弹性体，悬臂段所受荷载为侧向岩土压力。内侧埋入式锚固桩设计时，选取楼扶梯基坑底部作为锚固点，外侧桩板墙悬臂段所受的荷载通过桩身转移到锚固段岩土体，再传递到内侧锚固桩的悬臂段，内侧锚固桩悬臂段所受荷载取土压力和外侧锚固桩传递荷载二者的大值。

由表1综合分析比较，方案Ⅰ路堑边坡高度过大，施工质量难以保证，且破坏天然植被严重；方案Ⅱ桩身悬臂段达21 m， 桩截面尺寸大，不经济；方案Ⅲ破坏天然植被严重，桩顶变化频繁，两侧高中间低，整体不美观；方案Ⅳ虽然征地较比方案Ⅱ略大，但措施合理，方案稳定，故本次研究推荐方案Ⅳ，即双排桩方案。

3施工注意事项

3.1　施工工序

根据边坡开挖稳定性要求及各结构物的相互影响等，施工工序如下：①外侧弧形桩板墙施工；②内侧埋入式锚固桩施工；③旅客地道结构基础及站房基础施工；④扶壁式挡土墙施工；⑤站房、旅客地道施工及楼扶梯基础施工；⑥分层填筑分层加筋。在上一道工序施工完毕且经检测满足相关规范要求后，才能开展下一道工序的作业施工。

表1　方案优缺点比较

3.2　双排桩板墙施工

桩体施工前应平整场地，做好桩周围地表防渗及截排水工作。施工中应做好通风、排水、照明设施准备工作，并做好安全防护措施。在开孔过程中，如遇地层情况与设计不符时，应及时与设计部门联系，以便修正设计之后再施工[8]。

桩孔应分节开挖，做好锁口护壁，开挖过程中发现护壁出现裂缝时，为防止坍孔须适当增加钢筋。灌注桩身混凝土前应凿毛混凝土护壁，检查净空断面，做好桩体钢筋笼的测量放样。为避免形成相对软弱截面，灌注混凝土时必须连续不间断。高出路基面的护壁部分需拆除，表面不应凿毛，且其与桩身之间应铺设宝丽板隔离，以利拆除后桩身整齐。锁口和护壁凿除后进行抹面处理，不要堵塞声测管。

施工完成后应按规定做无损检测试验，当检测完全合格且桩身混凝土达到设计强度后，采用光面爆破，开挖桩前和桩侧岩土体。严禁大爆破方式开挖，严禁超挖。桩间开挖完成后需再次进行桩体无损检测试验。

3.3　扶壁挡土墙施工

为保证挡墙稳定性，必须待墙前场坪填至设计高程后方可进行挡墙基坑开挖、墙底混凝土层回填、墙身浇筑等工作。基坑开挖前应平整场地，做好桩区地表防渗及截排水工作，保持基坑内的干燥。雨季施工时宜搭设雨棚，地面上加筑适当高度的围堰，防止雨水流入基坑内。

基坑开挖应跳槽施工，并在开挖后及时验槽，对地质资料进行核对。基坑开挖较深或边坡稳定性较差时，应采取临时支护措施。开挖弃土或施工材料的堆放位置与高度应不影响基坑的稳定性。

在扶壁式挡土墙和端墙施工完成且墙身混凝土强度达到设计强度的70%后方可进行其他结构物施工及墙后填土，墙后填料应分层碾压，分层加筋，在填筑填料过程中应及时施做反滤层。

4结束语

(1)路堤或路肩挡土墙高度较大时，为减小土压力，优化支挡结构，可配合填料加筋，形成复合支挡结构。

(2)挖方站台支挡采用双排桩，内侧埋入式锚固桩和外侧环形桩板墙的结合，较好地解决了由于旅客地道引起锚固点下移带来的悬臂段过大问题，最大限度地保护了天然植被。

(3)计算采用的简化方法有效解决了双排桩受力及变形计算问题。但实际上作用在双排桩结构上的土压力分布规律及变性特性非常复杂，今后应结合现场测试，深入研究双排桩设计计算方法。

参考文献

[1]刘箐华.线侧下式铁路客运站房的整体性设计[J].四川建筑科学研究，2012，38(3)：296-298

[2]中华人民共和国铁道部.TB10001—2005铁路路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2009

[3]中华人民共和国铁道部.TB10025—2006铁路路基支挡结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2009

[4]李海光，等.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社，2004

[5]陆群.宜昌东站站台挡护设计与施工[J].铁道勘察，2011(2)

[6]冯玮，等.重力式挡墙设计参数的影响分析探讨[J].铁道勘察，2013(2)

[7]李中仙.复杂山区铁路的绿色通道设计实录[J].铁道勘察，2013(2)

中图分类号：U213.1+52

文献标识码：B

文章编号：1672-7479(2015)01-0050-04

作者简介：第一叶鹏(1984—)，男，2009年毕业于西南交通大学岩土工程专业，硕士，工程师。

收稿日期：2014-11-13