中泰铁路路基设计技术标准研究

李曙光

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300142)



中泰铁路路基设计技术标准研究

李曙光

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)

中泰铁路列车运行速度目标值为180 km/h，预留250 km/h的提速条件，客运列车与货运列车共线运营，在我国目前规范中无相应标准。综合考虑中泰铁路的特殊条件，研究中泰铁路路基设计的主要标准，主要包括：路基面形状、宽度及加宽，基床结构，路基填料，边坡坡率及防护，排水，用地原则，路基工后沉降及控制标准等内容。

中泰铁路路基技术标准

泛亚铁路网起自昆明，经过老挝、泰国和马来西亚，终至新加坡。泛亚铁路作为货运铁路网络贯通欧亚大陆，不仅连接了马六甲海峡的丝绸之路，而且也打通了从阿拉山口经伊朗、土耳其到德国的陆上通路。中泰铁路作为泛亚铁路的一部分，自2010年开始研究，先后论证了时速250 km、300 km，最终达成协议，建造总长达845 km的双轨铁路线，可覆盖曼谷—耿奎—呵叻—廊开线，以及耿奎—玛塔普线，列车运行速度目标值为180 km/h，预留250 km/h的提速条件，客运列车与货运列车共线运营。泰国地区降雨丰沛，曼谷地区历年平均降雨量1 543.2 mm，地势低平不利于排水，地下水发育，埋深1～2 m，影响路基换填填料的稳定状态。新建铁路在既有用地界内修建，并行既有线，用地紧张及线间排水问题尤其突出。沿线存在膨胀土、液化层、软土及松软土等不良地质。面对种种约束条件，迫切需要进行中泰铁路路基设计技术标准研究。

1　路基面形状、宽度及加宽

1.1路基面形状

当地降雨量大，三角形路拱有利于排出路基面雨水，所以，确定路基面形状设计为三角形，由路基中心线向两侧设不小于4%的排水坡。曲线加宽时，路基面仍保持三角形。

1.2路基面宽度

既有线路基面无接触网及电缆槽埋设，路基面宽度2.9 m。新建铁路路基面需要设计接触网及电缆槽，同时，保证路肩宽度不小于1.2 m，最终确定路基面宽度：线路中心距离路肩4.15 m(见图1)。

图1　路基面宽度布置(单位：m)

1.3曲线加宽

道床形式采用碎石道床，路基面应在曲线外侧进行加宽。根据本线需要预留时速250 km提速条件的特点，确定曲线加宽值如表1所示。

表1　曲线地段路基加宽值　m

注：无缝线路R<800 m、有缝线路R<800 m的曲线外侧路基面应在表1基础上增加0.1 m。

2　基床结构

2.1基床厚度

路基基床是承受路基上部列车动力作用的一层土工结构，动应力自列车传递至钢轨、轨枕、道床、基床以及基床以下部分，传递过程中逐渐衰减。基床厚度的确定需要保证列车动力对基床以下部分的作用只有路基自重的20%。

列车动应力采用下式计算

式中P——机车车辆的静轴重；

(1+αν)——冲击系数。

对于时速180 km客货共线铁路，轴重P=220 kN，σdl=0.26×220×(1+0.004×180)=98 kPa；对于时速250 km客运铁路，轴重P=200 kN，σdl=0.26×200×(1+0.004×250)=104 kPa。

动应力沿路基深度的传递应力值可按下式计算

式中m=a/b，n=z/b；

a，b——作用荷载的边长之半；

z——深度/m。

计算结果表明：

对于时速180 km客货共线铁路，轴重P=220 kN，当深度在2.4～2.5 m时，动应力与自重应力之比小于0.2。

时速250 km客运铁路，轴重P=200 kN，深度为2.5 m时，动应力与自重应力之比约为0.2。

因此，将基床厚度定为2.5 m。

2.2基床表层厚度

基床表层厚度的确定应满足变形控制、强度控制及防水要求：

(1)列车经过时，路基顶面变形量不大于0.35 cm。

(2)基床底层顶面的动应力不大于其允许应力。

(3)满足防水要求。

综合考虑国内外实测结果，基床表层厚度确定为0.6 m，采用级配碎石填筑，基床底层厚度为1.9 m，采用A、B组土填筑，可以满足基床表层厚度确定的三个条件。

2.3基床标准断面

路堤地段：表层、底层及基床以下部分均采用相应填料填筑，基床结构见图2。

图2　路堤基床结构(单位：m)

路堑地段：根据地基条件结合基床防水的要求，确定基床处理原则。

(1)对于未—弱风化硬质岩基床，将路基面以下0.2 m部分换填。

(2)对于软质岩、强—全风化硬质岩及土质基床，将路基面以下0.8 m厚度内土层挖除并自上而下填筑0.6 m厚基床表层填料及0.2 m中粗砂，中粗砂内夹铺两布一膜不透水土工布。中粗砂以下天然地基静力触探比贯入阻力Ps值不小于1.5 MPa或天然地基承载力σ0不小于0.18 MPa时，中粗砂以下地基表面应作成向两侧4%的排水坡；中粗砂以下天然地基静力触探比贯入阻力Ps值介于1.2～1.5 MPa或天然地基承载力σ0介于0.15～0.18 MPa时，中粗砂层以下换填1.3 m；中粗砂以下天然地基静力触探比贯入阻力Ps值小于1.2 MPa或天然地基承载力σ0小于0.15 MPa时，中粗砂层以下换填1.7 m，基床结构见图3。

图3　路堑基床结构(单位：m)

3　路基填料

基床表层采用级配碎石填筑，底层采用A、B组土填筑，基床以下部分采用A、B、C组土填筑。浸水地段防护高程以下部分应采用渗水土填筑。

沿线路基土石方特征分析结果如下。

曼谷—耿奎段：填方段落路基填料来源于萨拉武里北侧约30 km料场。

耿奎—呵叻段：路堑开挖土石方部分为粉质黏土、碎石类土、泥灰岩、灰岩、砂岩，可以用作路基填料；部分为黏土，应进行液限判定，低液限土可以用作路基填料。

呵叻—廊开段：路堑开挖土石方部分为粉质黏土、全风化砂质泥岩，具有弱—中等膨胀性，不可以直接用于路基填料；部分为粉土、黏土，应进行液限判定，低液限土可以用作路基填料；部分为粉砂、细砂，不可以用作路基填料；部分为碎石类土，可以用于路基填料；可用路堑开挖土石方不足时从南蓬北侧约15 km山包处取土。

耿奎—玛它普段：路堑及隧道开挖土石方部分为粉砂、细砂，不可以用作路基填料；部分为中砂、砾砂、碎石类土、燧石、安山岩，可以用于路基填料；可用路堑开挖土石方不足时从萨拉武里北侧约30 km料场取土。

4　边坡坡率

路堤地段：结合路堤填料类别，采用圆弧法进行稳定性检算，安全系数不小于1.25，确定路堤边坡坡率以1∶1.5为主，超过8 m时放缓一级。

路堑地段：膨胀(岩)土地段，考虑(岩)土的膨胀力作用及其膨胀发生时对路基边坡的破坏效果，确定边坡高度小于4 m时采用不陡于1∶1.75的边坡坡率，大于4 m时，采用支挡结构进行加固防护；粉细砂地段边坡坡率不陡于1∶1.75；其余地段根据地质条件确定边坡稳定坡率。

5　边坡防护

泰国雨量充沛，有利于植物生长，边坡防护时应尽量采用植物防护。除膨胀土地段考虑边坡稳定采用桩板墙、重力式挡墙以及其它收坡地段外，均采用草灌结合的方式进行边坡防护。为避免路基面积水直接冲刷边坡，路肩外设计了带截水槽的混凝土护肩，每隔15 m在边坡上设计一道截水槽，与护肩连接，将护肩截水槽积水顺坡排出。

6　排水

泰国雨水较多，既有线已经历了多年的雨水浸泡，在列车荷载作用下，部分地段会出现翻浆冒泥现象，为避免新建线出现类似情况，应设计相应的排水设置。

6.1新建路堤防排水

一般情况下，路堤地段于坡脚外2 m设置排水沟。考虑泰国地势较平，除耿奎—呵叻段存在较多山丘外，以平原居多，排水沟排水出口较少。此种情况下，可于边坡处设计护道或挡水墙等结构，将雨水隔于边坡范围以外。

6.2新建线与既有线间排水

由于新建线基本并行于既有线，对于新线与既有线均为路堤地段，于线间设置线间排水沟是必要的。泰国地势平坦，不利于排水沟排水，需在新线路基段落内设置横向过水涵洞，将纵向线间沟积水排至右侧，进而远离路基。

6.3新建路堑防排水

泰国雨量较大，较易渗入路基内部，设计时采用路堤式路堑，路堤部分高度为0.8 m，基床表层(0.6 m厚)以下铺设0.2 m厚中粗砂，夹铺两布一膜不透水土工布，两侧顺接至侧沟，以便于在底层顶部形成比较顺畅的排水通道，可以有效地避免雨水继续下渗。

6.4排出地下水

泰国地下水位较高，埋深1～2 m，对于低路堤及路堑地段，为避免地下水对路基的影响，于换填层以下设计了渗水盲管，每隔30 m设置一处检查井。

7　用地原则

泰国土地所属性质为私有制，新建铁路并行于既有线，不可轻易超出既有铁路用地界。曼谷—廊开段既有铁路用地宽度为既有线中心向两侧40 m宽，耿奎—玛它普段为15 m宽，且在用地界内存在和已经规划了既有线增二线工程以及改建公路工程。新建路基秉持节约用地的原则，修建了支挡结构，路堤地段采用悬臂式、扶壁式挡土墙，路堑地段采用重力式挡土墙以及桩板式挡土墙(如图4)。

图4　路堤挡墙断面

轨道和列车荷载土柱高度和分布宽度根据轨道类型和列车类型计算确定。列车设计轴重220 kN，路基填料重度为20 kN/m3，荷载换算土柱分布宽度为3.30 m，高度为2.70 m。挡土墙抗滑动稳定系数不小于1.3，抗倾覆稳定系数不小于1.6。

8　路基工后沉降及稳定控制标准

软土及其它类型松软地基上的路基应进行工后沉降和稳定分析。

8.1路基的工后沉降量

路基的工后沉降量应满足：一般地段工后沉降≤15 cm，路桥过渡段工后沉降≤8 cm，沉降速率≤4 cm/年。不满足时，应进行地基加固处理。

8.2路基稳定安全系数

路基稳定安全系数应满足：施工期1.1，运营期

1.25。不满足时，应进行地基加固处理。

8.3地基加固处理措施

(1)动车段内地层为淤泥，厚度达到10 m以上，经分析，路基的工后沉降量及稳定安全系数均不满足要求，考虑技术经济条件，采用塑料排水板进行排水固结。挡墙以下地基采用预制管桩进行加固处理。

(2)呵叻—廊开段存在粉砂，松散—稍密，承载力90～110 kPa，厚度达到3 m以上，地下水位埋深1～2 m。经分析，路基的工后沉降量及稳定安全系数均满足要求；挡墙以下地基需要进行加固处理，浅层粉砂采用挖除换填处理，深层或换填垫层仍不能满足承载力要求时，可采用挤密砂石桩进行地基加固处理。

(3)班暖亚—廊开段砂层有液化现象，浅层采用换填处理，深层采用挤密桩进行加固处理。

9　结束语

通过以上研究，确定了路基标准断面形式、基床结构，分析了沿线土石方特征，制定了边坡坡率及防护措施，设计了排水设施，采用了节约用地的支挡措施以及必要的地基加固处理措施，获得泰国铁路部门及咨询单位认可。

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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年毕业于西南交通大学岩土工程专业，硕士，工程师。

1672-7479(2016)02-0082-03

U212.31

A