高速铁路路基加固方案应用

池现 CHI Xian

（中铁二十五局集团有限公司西北分公司，西安 710016）

0 引言

随着我国经济及科技水平的提高，高速铁路的发展越来越快，高铁成为人们的出行必选。高铁的安全和舒适、快捷成为设计、施工及运营的主旨。路基是轨道的基础，它直接承受轨道的重量以及列车的压力。《高速铁路设计规范》明确规定高速铁路路基设计使用年限为100 年。高速铁路路基的基本要求：①控制不平顺；②保证路基刚度的均匀性；③列车运行及自然条件下的稳定性。

高铁路基在重复荷载作用下所产生的累计永久下沉（残余变形）将造成轨道的不平顺，同时其刚度对轨道面的弹性变形也起关键性的作用，因此对列车的高速走行有重要影响。高速行车对轨道平顺有严格的要求，因此，变形问题成为高速铁路设计所考虑的主要控制因素。

日本东海道新干线的设计时速为220km/h，由于其在设计中仅采用了轨道的加强措施，而忽略了路基的防沉降变形措施，以至于从1965 年起，因为路基的严重下沉，线路变形严重超标，不得不对线路以年均30km 的速度进行整修，列车平均速度降到100-110km/h。

1 高铁路基线下基础工后沉降控制

有砟轨道路基下沉可采用填充道砟调整，路基允许出现工后沉降15-30mm；无砟轨道只能通过轨道垫板调整，垫板的最大调整范围不超过15mm，路基不允许出现超过垫板调整范围的沉降。

路基沉降一般包括地基沉降及路基本体填料的压缩沉降组成。

路基基底大部分采用CFG 桩、水泥搅拌桩、螺纹桩等处理手段，防止路基基底产生沉降；路基填料一般采用优选的A/B 组填料填筑，或采用水泥、石灰改良后的土填筑，施工过程中采用K30 及Eva、EVd 等指标控制整体强度及压实系数，且填筑完成后需不少6 个月的沉降预压处理，沉降评估合格后方可进行其上基床表层及无砟轨道施工，以上两个方面杜绝了大部分的路基沉降。

运营期间，路基不仅要承载轨道结构和附属建筑物的静活载，还要承受列车动活载及其反复冲击作用，抵抗外界气温变化、雨雪作用等自然因素的侵蚀和破坏。因此，必须具有抵抗这些不良因素的能力，保证强度不降低，变形不加大。

同时，路基支挡加固防护工程应满足高速铁路路基安全稳定，排水工程应系统规划，满足防、排水规定，并及时实施，注重防灾减灾，提高路基抵御持续强降雨、洪水及地震等自然灾害的能力。

由于我国幅员辽阔，各地区地质、天气及外界环境等变化较大，还会发生某些不可预见因素引起路基沉降及变形，影响后期运营安全。

现就某铁路工程路基加固补强，防止路基本体沉降及位移加大的方案措施进行探讨。

2 路基原设计情况

１１１高速铁路设计时速为350km/h，位于长江流域以南，多雨水，并受季节性地表水涨落影响。１１１车站范围里程为DK275+950～DK277+950，为四线路基车站，其中DK275+950-DK277+505 设计为路基形式通过，DK277+505-DK277+950 段为桥梁形式通过，设计纵坡为0%。

DK277+202.5～DK277+505.10 段地层主要为：

（2）3-1 Q4al+l 粉质黏土，软塑，σo=100kPa。

（3）1-2 Q2al 粉质黏土，硬塑，局部具弱膨胀性，σo=180kPa。

（3）8-2 Q2al 中砂，稍密，局部中密，σo=180kPa。

路堤基床表层厚0.4m，采用级配碎石填筑，基床底层厚2.3m，采用A、B 组填料填筑，基床以下路堤采用A、B、C1、C2 组填料填筑，路基防护高程22.27m 以下填筑渗水土，边坡采用全混凝土护面，洪水线以上采用混凝土拱形骨架及三位生态护坡。

轨道范围基底采用螺纹桩加固，桩间距2.0m，桩长8～14m。

原设计路基横断面图见图1。

图1 原设计路基横断面

3 路基加固变更原因

１１１站DK277+202.5～DK277+505.1 段路基填高6-8m，路基表层设计标高为26.147，基底高程为17.8，路基左侧为舒家湖，湖区地形发生变化，路基填方高度变大且汛期湖水水位上涨至路基两侧（据实测，2020-2022 年汛期水位为20.5-21.5），汛期期间该段落路基处于浸泡状态。洪水期线位照片见图2。

图2 洪水期线位照片

该段路基地基表层土为高压缩性软塑粉质粘土层，其下存在细沙层。为控制路基工后沉降，路局工务部门结合工点所处地理环境及开通运营项目管养案例等因素综合考虑，为避免运营期安全风险，要求对路基进行加固处理。

加固处理主要解决两个方面的路基病害，一是路基基底的细砂层，受洪水涨落及流动冲蚀影响，细砂层易出现流失及掏空，造成基底下沉；二是在洪水涨落潮汐作用下，路基本体内细颗粒易随路基内排水流失，造成本体空隙加大，路基在重复荷载作用下压缩沉降变形增大。

4 方案比选

方案一：路基邻湖侧坡脚外增设排桩防护，防止洪水期基底砂层掏空及路基本体发生滑移等病害；路基边坡采用原设计混凝土防护，加固至洪水位以上1.0m（标高22.5），防止洪水冲蚀边坡及本体；

方案二：路基邻湖侧增设排桩防护，路基本体采用注浆加固，路基防护维持原设计；

方案三：路基邻湖侧增设排桩防护，路基本体调整为高桩板结构，边坡防护维持原设计；

方案四：该路基段改为桥梁方案通过。

通过质量、工期、造价等方面分别进行综合比选见表1。

表1 路基加固方案对比表

根据综合比选，拟定采用第四种方案（抗滑桩+高桩板结构）对路基进行加固补强处理。加固横断面见图3。

图3 排桩及高桩板结构加固设计

图4 高桩板结构现场施工

5 施工方案

排桩防护及高桩板结构同时施工，桩基采用三台旋挖钻机施工。

5.1 排桩防护施工

首先进行工作面的填筑。由于路基坡脚位于水面以下，根据变更设计，距离坡脚6.5m 范围采用渗水土填筑，水面以上采用A/B 组土填筑，坡面为1∶1；为防止湖水升降冲击路基，土料外1m 范围采用抛填片石填筑，坡面为1∶2；水面以上逐层碾压密实。而后旋挖钻机进行排桩施作，按照桥梁桩基标准进行，待桩基施工完成14 天后，开挖进行桩检，合格后进行冠梁施做，而后进行混凝土平台护面施工。

5.2 高桩板结构施工

高桩板桩基在路基底层面上直接施作，完成后开挖结构板的基槽，待桩检合格后进行施作。

注意事项：桩板结构施工前仔细核对与其他专业接口位置，尤其是水沟、集水井、纵横向排水、电缆井、接触网、声屏障等的预埋预留，对相互交叉及影响需提前与设计沟通，确保不影响后方可进行结构板的施工。

结构板的施工与桩基施工交叉进行，注意预留进出场地及其他工序的施工配合通道。现场施工照片见图5。

6 处理效果

通过路基边坡外排桩及路基本体桩板结构加固，彻底解决了因季节性洪水涨落造成路基本体滑移及侵蚀造成的沉降位及移变形，经过6 个月的沉降观测，沉降变形为3mm，满足无砟轨道铺设要求及后期的运维要求。

7 建议

高速铁路路基与普通铁路路基的本质区别在于对沉降的要求更高，除路基本体填筑的材料及压实要求满足设计及规范要求外，考虑到填料本体的沉降压缩，路基施工必须提前安排，除满足预压时间要求外，还需尽量延长自然沉降时间，使路基尽量完成沉降，消除后期的变形调整。

对于路基基底的承载及沉降要求也更高，由于高速铁路的冲击及反复荷载较大，基底地层在满足荷载反复作用的要求外，还需考虑外界自然条件，尤其是水患的影响。

路基支挡及防护工程不但能抵抗自然外界因素的侵蚀变形，主要是水的侵害，防止雨季雨水浸入，还必须能保证路基本体内积水顺利排出，防止填料细颗粒的流失，防止路基本体沉降压缩变形增大。

高速铁路路基的设计及施工较桥隧等结构物更加复杂，受外界影响更多，在设计及施工过程中要引起高度重视，以提升中国高铁品牌质量。