第一节 路基工程主要技术标准和参数
京沪高速铁路正线路基主要技术标准和参数执行350km/h无砟轨道的有关要求,联络线、走行线、场区及其他线路标准按有关设计规范执行。
一、路基面宽度及标准断面形式
1.高速正线区间直线地段路基面宽度及线间距,见表3.1.1。
表3.1.1 路基面宽度及线间距表
2.高速正线路基面不考虑预留填料沉落加宽及地基工后沉降加宽。
3.路基面形状。
有砟轨道路基面形状为三角形,由路基面中心向两侧设4%的横向排水坡,路基面加宽时,仍保持三角形形状。基床底层顶面、基床以下路基顶面自中心向两侧设4%的排水坡。曲线超高通过调整道床厚度实现。
无砟轨道路基面形状,轨道混凝土底座范围向两侧设0.5%的横向排水坡,边缘外向两侧设不小于4%的横向排水坡。基床底层顶面、基床以下路基面自中心向两侧设4%的排水坡。曲线地段超高由基床表层调整实现。
4.区间直线地段路基横断面形式如图3.1.1~图3.1.7所示(本篇图中尺寸除标明外均为m)。
图3.1.1 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道路堤标准横断面
图3.1.2 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道弱~微风化硬质岩路堑标准横断面
图3.1.3 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道强风化硬质岩路堑标准横断面(京徐段)
图3.1.4 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道强~弱风化软质岩、强风化硬质岩路堑标准横断面(徐沪段)
图3.1.5 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道软质岩及土质路堑标准横断面(京徐段)
图3.1.6 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道土质、全风化岩石、强风化较软岩、极软岩路堑标准横断面(徐沪段)
图3.1.7 双线CRTSⅡ型板式无砟轨道下属黏土路堑标准横断面(徐沪段)
二、路基基床结构设计
1.基床结构形式及厚度
路基基床由表层及底层组成,基床结构及填料要求见表3.1.2。
表3.1.2 基床结构及填料技术标准
注:无砟轨道混凝土支承层外至电缆槽内侧设0.08m厚合成纤维混凝土防渗层。
2.基床填筑及压实标准
(1)路基基床表层采用级配碎石填筑,级配碎石的材质、粒径等性能指标满足《客运专线基床表层级配碎石暂行技术条件》的要求,压实标准满足表3.1.3要求。
表3.1.3 基床表层填料压实标准表
注:有砟轨道基床表层的K30、Evd、n三项指标要求同时检测,均必须满足压实标准。无砟轨道基床表层的K30、Evd、Ev2三项指标检测中,必须有两项满足要求。
(2)路基基床底层采用A、B组填料或改良土填筑,无砟轨道地段优先考虑A、B组填料。基床底层填料压实标准应满足表3.1.4要求。
3.路堑基床设计
无砟轨道基床及以下1m范围内不得夹有Ps<1.8MPa或σ0<200kPa的土层,且满足基床底层填料土质要求,否则采取换填(翻挖改良)或加固处理。换填层面以下分布下卧软层时,经强度及变形验算需深层处理的地段,结合深层处理(如复合地基、堆载预压)一并考虑基床加固措施。对不需要深层处理的地段基床底层挖除换填厚度见表3.1.5。
表3.1.4 基床底层填料及压实标准
注:(1)压实系数K为重型击实标准。
(2)改良土压实标准:当采用物理方法改良时,应符合本表规定;当采用化学方法改良时,除符合本表规定外,还应满足设计提出的技术要求。
(3)无砟轨道路基尽量采用A、B组填料,当不可避免采用改良土填筑时,要经过工程适应性检验才能使用。
表3.1.5 路堑地段基床表层以下处理措施一览表
注:路堑挖除换填填料及压实标准满足基床底层要求。
4.低路堤及浅路堑设计
京徐段低路堤及浅路堑基床设计原则需满足基床填筑及压实标准的要求。
徐沪段针对沿线广泛分布的对水作用十分敏感的下蜀黏土、全~强风化易风化软质岩路堑,基床必须处理好排除地下水、避免地表水入渗问题。因此设计“路堤式”路堑结构形式,即基床表层换填级配碎石厚0.4m,下部换填厚1.3~1.8m改良土或A、B组填料,边坡坡率为1∶1.5,改良土或A、B组填料下部铺设0.2m厚砂垫层,内铺设一层排水土工格栅。其目的在于:通过设置一定厚度的垫层,使作用于天然地基上的应力水平(含动应力)小于其允许承载力;通过设置路基面防水及0.2m厚砂垫层,隔断表水入渗,排除地下水,以确保路堑基床具有良好的性状,如图3.1.8所示。
图3.1.8 “路堤式”路堑结构形式断面示意
(1)低路堤
路堤填高小于基床厚度的低矮路基,无砟轨道基床及以下1m范围内不得夹有Ps<1.8MPa或σ0<200kPa的土层,否则采取相应措施进行改良或加固处理。对需深层处理的地段,结合深层处理水平垫层一并考虑基床加固措施,垫层内铺设二层强度不小于100kN/m双向土工格栅,并要求筋材延伸率<10%。对不需深层处理地段,低矮路堤基床处理措施见表3.1.6。
表3.1.6 低矮路堤基床处理措施一览表
注:挖除换填部分分层压实,压实标准满足路堤相应部位的要求。
(2)浅路堑
挖方小于基床厚度(无砟轨道地段一般为3m)的浅路堑,经强度及变形验算需深层处理的地段,采用复合地基、堆载预压等加固处理,并结合深层处理一并考虑基床加固处理措施,垫层内铺设两层强度不小于100kN/m双向土工格栅,并要求筋材延伸率小于10%。对不需深层处理的地段,根据土质条件,采取适当加大基床底层换填厚度的措施。
5.基床检测
路堑开挖至设计标高时,采用静力触探、取样试验、载荷试验检测基床以下土质条件、强度条件等,必要时可布置物探和机动钻探(如灰岩路堑)。
6.堑堤基床结构过渡设计
除按一般要求设置堑堤过渡段外,对堑堤基床结构突变的地段设基床厚度渐变式过渡段,过渡梯度不大于0.5m/10m。
三、路堤设计技术标准
1.路堤填筑及压实标准
基床以下路堤优先选用A、B组填料和C组碎石、砾石类填料,当选用C组细粒土填料时,应根据填料性质进行改良后填筑。基床以下路堤填料及压实标准见表3.1.7。对无砟轨道铁路路基填高大于8m地段,基床以下路堤采用A、B组填料,压实标准同基床底层要求。
表3.1.7 路堤填料及压实标准
注:(1)压实系数K为重型击实标准。
(2)改良土压实标准:当采用物理方法改良时,应符合本表规定;当采用化学方法改良时,除符合本表规定外,还应满足设计提出的技术要求。
(3)无砟轨道地段路堤填料宜优先考虑A、B组填料和C组块石、碎石、砾石类填料。
(4)地震区路堤填料选用抗震稳定性较好的填料,浸水部分采用渗水性填料。
(5)路基填筑时应分层摊铺、分层压实。
2.路堤边坡形式及坡率
路堤采用梯形断面,一般情况下路堤边坡坡率见表3.1.8,浸水路堤边坡坡率放缓一级。
表3.1.8 路堤边坡坡率
3.稳定及沉降控制标准
(1)路堤稳定安全系数考虑列车荷载作用时大于1.25;架桥荷载条件下,稳定安全系数大于1.15;预压荷载条件下,稳定安全系数大于1.15。
(2)有砟轨道工后沉降控制标准。
有砟轨道路基工后沉降不大于15cm,沉降速率小于2cm/年,桥台台后过渡段路基工后沉降不大于3cm。大型场地路基工后沉降不大于30cm。
(3)无砟轨道工后沉降控制标准。
无砟轨道铺设完成后路基地段工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降一般不超过扣件允许的沉降调高量为15mm;有足够资料证明、沉降比较均匀、长度大于20m的路基,允许的最大工后沉降量为30mm,且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下式要求:
式中 Rsh——轨面圆顺的竖曲线半径;
vsj——设计最高速度。
路桥或路隧交界处的差异沉降不大于5mm,过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不大于1/1000。
四、路堑设计技术标准
1.路堑边坡形式及稳定控制标准
(1)路堑边坡采用分级宽平台缓边坡形式。根据工点工程地质条件,尽量减少或不使用支挡结构,执行“扩大路堑平台、减少支挡防护、增加绿色景观”的设计理念。路堑地段在侧沟与堑坡坡脚之间设置宽度不小于2.0m的侧沟平台。侧沟平台采用M7.5浆砌片石封闭。由不同地层组成的较深路堑,在边坡中部、不同地层分界处(特别是土石分界、透水与不透水层交界处)支挡结构物顶部等设置宽不小于2.0m的边坡平台,并在平台上设置截水沟。路堑地段加强防排水系统设计,包括天沟、侧沟、截水沟、支撑渗沟、吊沟、盲沟、仰斜排水孔以及路基面防排水措施。
(2)路堑天然边坡最小稳定系数Kmin不小于1.25。
(3)路堑挖深大于3.0m时,原则上不进行地基加固(一般也不进行沉降检算)。但当路基换填底面以下分布下卧软弱层或发育岩溶时加固处理。
2.路堑支挡防护设计参数及土石等级
路堑边坡及支挡建筑物设计参数见表3.1.9。
表3.1.9 路堑边坡及支挡建筑物设计参数
注:(1)土层、全风化岩层及泥质软岩,当地下水发育时,坡率及φ值应降低一级或选用低限值;一般岩层,当节理较发育,岩层较破碎时,选用低限值。
(2)土质(特别是下蜀黏土)、软岩全~强风化层(如元古界千枚状板岩、绢云母板岩、泥质板岩;白垩系、下第三系泥质粉砂岩、泥岩等强风化极软岩;二迭系、石炭系软、硬互层)及花岗岩全风化层地段,工程指标选取需考虑最不利情况,如墙后土体由于长期浸水可能达到饱和状态,致使力学参数降低的不利情况。
(3)抗滑桩、锚索等支挡参数需结合工点地层岩性、地下水、挖方深度等特征,参照《铁路路基支挡结构设计规范》(TB 10025—2006)选取。
(4)顺层工点软弱层强度等设计参数需结合试验、反演分析,参照《铁路工程地质手册》选取。