TB10621-2009 高速铁路设计规范条文说明（6路基）.doc

6.1.1 详细的工程勘察是高速铁路路基设计的基础，必须高度重视。工程实践表明，路基工程必须通过地质调绘和足够的勘探、试验工作，查明基底、路堑边坡、支挡结构基础等的岩土结构及其物理力学性质，查明不良地质情况，在取得可靠地质资料的基础上开展设计，才能保证路基满足高速列车的安全、平顺和舒适。国内大量的铁路路基病害的产生也多为勘察不足，没有查明不良地质情况，设计和施工中路基填料来源和性质差别大，再加上路基施工管理、质量控制不严等造成的。高速铁路路基主要的工程风险为地基的复杂性和填料性质的变异性，因此必须加强地质勘察工作，查明地质条件和填料工程性质，提供满足评价地基和路基结构物变形的地质资料。6.1.2 路基工程与桥梁、隧道一样，是铁路轨下基础工程的重要部分，是影响列车高速、安全、舒适的系统中关键工程。路基主体工程一旦破坏，维修难度高，对于运营的影响大，因此，必须按结构物设计。其地基处理、基础结构及直接影响路基稳定与安全的支挡等工程必须具有足够的强度、稳定性和耐久性，其设计使用年限不应小于100年。填筑路基通过加强排水和防护、严格控制填料材质及压实质量，其强度及变形性能一般不随时间而衰减，甚至会出现增强和提高的情况。 6.1.4 高速铁路对路基填料的材质、级配、水稳性和密实度有着较高的要求。根据秦沈客运专线、武广客运专线、哈大客运专线、京沪高速铁路等施工中的经验，我国铁路对填料的划分较粗，尤其是粗颗粒填料在实际施工填筑中存在填料组别合格，但由于级配不良，直接碾压不能达到所规定的压实控制指标等问题。在勘测设计阶段，往往对于填料材质较为重视，对于粒径级配则重视不够，因此应结合土源具体情况进行可压实性能分析，提出具体的填料制备工艺并结合压实试验进一步积累资料，完善填料分类体系。6.1.7 为保证高速铁路轨道的平顺性需严格控制路基变形，不均匀沉降变形控制更为关键。路基与桥台及路基与横向结构物连接处、地层变化较大处和不同地基处理措施连接处，比较容易产生不均匀沉降变形，在地基处理和路堤设计中应采取逐渐过渡的方法，减少不均匀沉降，以满足轨道平顺性要求。由于高速铁路沉降变形控制要求很高，而影响沉降计算结果的因素较多，沉降计算分析的允许误差远远大于沉降变形控制值，为保证工程措施满足沉降控制要求，通常的做法是加强施工期的沉降观测与评估分析，据以确定铺轨时机。在日本，良好地基的有砟轨道路堤填筑后一般放置1个月以上，地基不良地段路堤放置6个月以上；黏土地基上的板式轨道路堤放置6个月以上，其他地基放置3个月以上；同时，进行必要的沉降观测，并测算沉降稳定时间。法国和德国强调要进行详细地质勘察，一般安排路堤施工工期比较长，以保证沉降变形稳定所需时间。根据有关资料，系统的分析评估包括三个方面的内容：1、测试数据和曲线回归确定的沉降趋势之间吻合程度的检验，相关系数r20.85时为“优”，说明观测数据有效，且沉降的趋势确实符合所回归的规律；2、预测稳定性检验：根据已有的观测数据和回归的曲线，推测一定时期（一般为6个月）后的沉降，当偏差8mm时，认为预测的稳定性达到了“优”，可以此模式作进一步的预测分析；3、预测时间的要求：预测时间t需满足s(t)/s(t=)75%。沉降预测一般至少在填土完成后，经36个月的测量时间才能建立。根据经验填土的蠕变随土性的不同一般也要经618个月才能稳定。因此，无砟轨道路基在填筑完成或施加预压荷载后经过618个月，既是路基变形调整的需要，也是沉降观测和预测、保证工后沉降控制的需要。无砟轨道的铺设，一定要在分析评估沉降稳定并且工后沉降满足要求后进行，而且预测值也要有足够的精度。6.1.11 路基上的轨道及列车荷载换算土柱高度和分布宽度根据直线地段计算确定。换算土柱高： （说明6.1.11）式中 P轨道荷载，kN/m； Q列车荷载，Q=2001.6=125kN/m； 换算土柱重度，kN/m3; 换算土柱分布宽度，m。无砟轨道荷载参见说明表6.1.11。说明表6.1.11无砟轨道荷载项 目CRTS型板式无砟轨道CRTS型双块式无砟轨道CRTS型板式无砟轨道kN/mkN/mkN/m钢轨1.21.21.2扣件0.63590.61540.6359轨道板11.413.3818.47CA砂浆1.81.530底座22.522.12525.5P37.5438.8545.80换算土柱分布宽度为支承层底部宽度，CRTS型板式无砟轨道、CRTS型双块式无砟轨道及CRTS型板式无砟轨道分别为3.0m、3.4m和3.25m。有砟轨道道床厚度35cm，分布宽度=3.3693.4m道砟重度20kNm3；钢轨重量0.6kNm；轨枕长2.6m；轨枕及扣件重量3.46kN根，计算得: 轨道荷载P=54.40kN/m。6.2.2、6.2.3 路基横断面宽度要考虑路基稳定、养护维修、安全、线间距、轨道结构型式、曲线超高设置、通信信号和电力电缆槽布置、接触网立柱基础位置、声屏障基础等因素的影响。（1） 路基稳定的需要：特别是浸水后路堤边坡的稳定性。经验表明，在降雨量大的地区，加宽路基宽度对于保证线路畅通有重要作用。一般路堤浸水后边坡部分土质软化，在自重与列车产生的震动加速度的共同作用下，容易发生边坡浅层坍滑，路肩较宽时，即使边坡发生坍滑，也不影响路堤的承载部分，从而可使因边坡坍滑而影响列车正常运行的事故大幅度减少。（2）满足养护维修的需要：在线路维修时，搁置或通行小型养路机械及维修作业，都需要有一定的宽度。（3） 确保人员安全避让距离的需要：尽管客运专线铁路是全封闭的，运行期间人员不能进入线路范围，但世界各国依然考虑人行的安全问题，德国在线路设计规范中把离线路中心3.5m以外作为安全区。此外，为路堤沉降（特别是高路堤和软弱地基地段）及道床边坡坍落适当留有余地，保持一定的路肩宽度是必要的。根据国外一些高速铁路路肩宽度设置来看，日本早期修建东海道新干线时，路肩宽度一侧为0.5m，另一侧为1.0m，但是1978年修订路基规范时，则提高到两侧路堤均为1.2m，路堑为1.0m；法国修建巴黎里昂TGV时，路肩宽为1.52.0m，大西洋TGV时就改为2.25m；德国两侧均为1.3m。有砟轨道路基距离轨道中心4.4m时的路肩宽度为1.4m。（4）路基面设备敷设的需要：接触网支柱、电缆槽、通信、信号设备等一般设置于路肩上，路基面宽度需满足敷设要求。6.2.4 有砟轨道路基曲线地段路基面加宽根据轨道超高设置确定。6.2.5 条文中给出的横断面示意图为一般横断面型式。具体工程设计时，应根据工程、水文地质条件、轨道类型选用。目前，国内多条无砟轨道客运专线采用了“路堤式”路堑横断面型式（说明图6.2.5），该型式的采用，对于保证基床条件较为有利，尤其适用于基床排水困难地段，但其应用并不限于无砟轨道路基。说明图6.2.5 “路堤式”路堑横断面示意图6.3.1、6.3.2 路基基床是路基上部受列车动力作用和水文气候变化影响较大的部位，其状态直接影响列车运行的平稳和速度的提高。（1）基床厚度路基基床厚度的确定主要依据动应力与自重应力的关系。国家“八五”科技攻关项目“高速铁路线桥隧设计参数选择的研究”“高速铁路路基设计技术条件研究”指出：路基面动应力幅值是与列车速度、轴重、机车车辆动态特性、轨道结构、轨道不平顺、距轨底深度及路基状态有关的一个随机函数，并提出了路基设计动应力幅值计算公式： （说明6.3.1-1） 式中 时速300350公里=0.003， 时速200250公里0.004；P机车车辆的静轴重（按ZK活载）；冲击系数；客运专线铁路最大的冲击系数为1.9。=0.26×200×(1+0.003×300)98.8kPa100kPa经过对日本资料及我国铁科院环行线和广深线实测数据图形分析，车辆最下方路基面动应力最大值max及最大值沿线路纵向扩散距离L存在如下关系式： （说明6.3.1-2）式中 max以 kPa计；L以 m计。说明图6.3.1-1 车轮最大动应力与纵向扩散距离的关系列车动应力由轨道、道床传至路基本体，沿深度逐渐衰减。在路基某一深度处，列车荷载引起的动应力只占路基自重荷载的一小部分，在此深度以下，动荷载对路基的影响很小，客运专线铁路路基基床厚度按列车荷载产生的动应力与路基自重应力之比为0.2的原则确定。动应力沿路基深度的分布，采用布氏(Boussinesq)理论计算。在长方形均布荷载作用下，荷载中心下深度为z处的垂直应力可用下式计算：（说明6.3.1-1）式中 m=a/b，n=z/bP0荷载强度；a，b长方形荷载的边长之半；z深度（m）。其动应力随深度分布的曲线如说明图6.3.1-2。说明图6.3.1-2 动静应力随深度的变化计算结果表明：当动应力与自重应力之比为0.2时，深度约为3.0m。因此，将基床厚度定为3.0m。（2）基床表层厚度“高速铁路路基设计技术条件研究”提出基床表层厚度由以下两个方面原则确定：变形控制在列车荷载作用下，以路基顶面变形量不大于3.5mm为控制条件；强度控制以作用在基床底层顶面的动应力不大于填土允许应力为控制条件。1）对于由基床表层和基床底层所组成的双层弹性地基，其上作用长方形的均布荷载时，中心点的沉降可用下式计算： （说明6.3.1-3）式中 n1=h/b q=E1/E2h基床表层厚度；E1基床表层弹性模量；E2基床底层弹性模量；m荷载长宽比；泊松比。按W0<3.5mm作为控制条件。当基床表层变形模量E1=210 MPa，基床底层变形模量E2=34 MPa时，基床表层厚度70cm，能够满足W03.5mm的控制条件。2）按填土允许应力控制条件时，说明图6.3.1-2为根据“高速铁路路基设计技术条件研究”报告，得到基床下部填土允许动强度与基床表层厚度的关系。说明图6.3.l-3 基床表层厚度的确定由说明图6.3.1-3可知，当压实度K=1.0时，基床表层厚度约需0.6m左右；若压实度K=0.95，则基床表层厚约需0.8m左右。综合变形控制与强度控制两方面的计算结果，取基床表层厚为0.7m。（3）基床表层级配碎石基床表层的材料应具有较高的强度和弹性模量以及耐磨、透水等特性。级配碎石是德国、法国、西班牙、日本高速铁路基床表层普遍使用的材料。它们是用粒径大小不同的粗细碎石集料和砂各占一定比例的混合料，其颗粒组成符合密实级配要求，经压实形成密实结构，其强度的形成是靠集料间的摩擦力和细粒土的黏结力。只要保证组成材料质量，使混合料具有良好的级配，在施工过程中，将混合料搅拌均匀，在最佳含水量下压实，达到要求的密实度，就能形成较高的力学强度和水稳性。但对级配碎石必须严格控制其细集料的液限和塑性指数，亦即严格控制0.5mm以下细粒土的含量，细粒土含量过高，将使塑性指数增大，降低集料的强度和刚度，同时其水稳性也差。高速铁路基床表层级配碎石的主要功能有：1）传递、扩散轨道荷载，减振、隔振和降低噪声；2）隔温和防止基床及路基冻害；3）防止碎石道床面砟颗粒和路基土的相互渗混；4）防止瀑雨时地表水对路基面的冲刷和地下水的上渗。因此，级配碎石材料必须有严格的材质性能要求和适当的粒径级配。为了降低铁路建设成本、便于施工，基床表层选料原则上应就近取材。其料源可选用开山块石。开山块石其原料较单一，材质较均匀，只要加工工艺上采取有效措施剔除粘土及其它杂物，可以保证成品的清洁度，而且成品粗颗粒表面为破碎面，铺设碾压之后稳定性较好，不易被雨水冲刷流失等特点，是级配碎石的首选原料。粒径级配基本沿用了铁路碎石道床底砟标准，为协调基床表层与上部道砟粒径级配的匹配关系，将原铁路碎石道床底砟标准4.2条表1中的16mm、25mm颗粒粒径分别改为22.4mm和31.5mm。级配碎石层与上部道床之间应遵守防止渗混、穿透准则，保证相邻层粒径之间的良好的匹配，以及便于碾压密实等性能。1）层间反滤准则其具体检验公式如下： （说明6.3.1-4）特级道砟的级配曲线中D15对应的上限为34.8mm，而图6.3.2中级配碎石的d85对应的下限为17mm，代入公式1得2.05，故满足防止渗混、穿透准则。2）层间匹配为了保证散粒体相邻层粒径之间的相互匹配，不致相隔太远，造成层与层之间的级配间隙，国际上一般规定如下检验公式： （说明6.3.1-5）特级道砟的级配曲线D50对应的上限为44.5mm，而图6.3.2中级配碎石的d50对应的下限为2.0mm，代入公式2得21.7小于规定值25，说明特级道砟和级配碎石之间的具有良好的匹配。3）碾压、密实性为了便于碾压密实基床表层级配碎石，级配碎石材料应具有一定的不均匀性，我国没有该方面的研究资料，故参照德国高速铁路路基保护层标准，规定了高速铁路的不均匀系数Cu=不得小于15。4）渗透性基床表层要求具有良好的透水性能，德国控制粒径小于0.063mm的细颗粒份额不大于5%、同时破坏试验之后不大于7%，压实后渗透系数不小于5*10-5m/s。京津城际、沈大客运专线等寒冷地区铁路在设计过程中为提高防冻能力，借鉴了德国标准。为了保证基床表层级配碎石自身的防冻性能，根据Casagrande防冻准则，当不均匀系数Cu大于15时，0.02mm以下颗粒含量不得大于3%。同时借鉴秦沈线经验，寒区铁路细颗粒含量有必要进一步控制，粒径0.1mm以下含量应控制在5%以内。基床表层以下冻结区防冻也应加强，铁科院提出了针对我国一般铁路的填料冻胀分类标准，非冻胀填料要求砂类土细粒含量小于5%，碎石类土细粒含量小于15%.（4）防排水层日本在高速铁路路基表面设置沥青混凝土层以加强基床排水和防冻，德国由于强调防冻层的渗透性能，一般不设置防排水层。2007年7月13日在北京召开了 “京津城际铁路路基基床表层防排水结构方案”专家审查会，会议认为防排水层设置于基床底层顶面更为有利，因此在京津城际铁路在路基基床底层表面铺设1cm厚的单层沥青表面处治封层；正线无砟轨道混凝土支承层至电缆沟之间范围基床表层顶面铺设1cm厚稀浆封层+1cm厚单层沥青表面处治；车站到发线有砟轨道基床表层顶面铺设4cm密级配细粒式沥青混凝土（AC-13F）。（5）关于压实标准 对于高速铁路压实标准体系的确定，铁道部建设司采取了非常审慎的态度，组织了多次研究：1）2007年10月20日，铁道部建设司在北京组织召开由铁五院主持的“用Ev2评价客运专线路基压实质量研究”科研成果评审会。会议肯定了课题组提出的“地基系数K30和变形模量Ev2都可以作为路基压实质量控制力学指标，可在两者之间选择一个作为控制指标，不宜同时采用”。在指标取舍的问题上则存在不同意见，主张采用变形模量Ev2的专家认为 “变形模量Ev2更能反映土体自身模量参数，试验方法受影响的因素较少”，主张采用地基系数K30的专家认为“K30经过多年的研究和应用，已积累了丰富经验，且现行规范体系已经形成”。评审会同时指出K30试验方法需改进，采用Ev2时应增加Ev2/Ev1控制指标。2）2007年10月25日，铁道部建设司在合肥组织召开由铁科院主持的“铁路路基工程改良土有关参数及压实标准的研究”科研成果评审会。评审意见认为，考虑到K30、Ev2对化学改良土的压实质量不起主控作用的实际情况，建议采用无侧限抗压强度和压实系数作为化学改良土的压实质量控制指标。3）2008年1月4日，铁道部建设司在北京组织召开由西南交通大学主持的“用Evd评价路基压实质量研究”科研成果评审会。课题组通过室内填筑测试试验和试验数据的统计分析，研究了填料压实指标K30与动态变形模量Evd的对应关系。4）2008年9月9日，铁道部建设司在北京组织召开了“铁路路基压实标准研讨会”形成主要意见如下：压实系数是路基压实质量控制的基本指标，应作为压实质量控制的主控项目。基床表层级配碎石压实质量宜采用压实系数K及力学指标进行控制。目前级配碎石压实系数检验的试验规程及标准待研究确定，暂延续采用孔隙率n作为级配碎石压实质量检测的物理指标，建议Ev2检测增加Ev2/Ev1的控制要求。基床底层A、B组填料采用物理力学双指标控制，基床以下路堤以控制物理指标为主，化学改良土填筑压实的施工控制应以掺料剂量、压实系数和7天无侧限抗压强度作为控制指标。5）2008年11月19日，铁道部经规院在北京组织召开高速铁路设计规范（征求意见稿）审查会。审查意见认为，压实标准应取消“变形模量Ev2、孔隙率n”，增加“压实系数K”，并建议研究制订与压实系数有关的配套试验方法与规程。6）2009年2月25日，铁道部建设司在北京召开由铁科院主持的“铁路路基压实质量控制参数优化与控制体系的研究”科研成果评审会。该研究属于为高速铁路设计规范编制工作服务的专项配套课题。专家组认同了课题组提出的如下主要研究结论：（1） 路基的压实质量应采用物理和力学双指标控制；（2） 物理指标应统一采用压实系数；（3） 力学指标的K30与Ev2所反映的路基力学性能基本相同且具有较好的相关性，可以相互替代；（4） Evd可以作为力学指标K30或Ev2 试验的补充手段；（5） 高速铁路有砟轨道和无砟轨道可采用同样的压实指标和标准。并建议：关于力学指标的选择，有砟轨道路基采用K30控制，无砟轨道路基K30或Ev2 均可。 基于上述有关路基压实标准的系列深入研究和全路路基专家多次审慎讨论，本规范提出了压实标准。与之适应，地基系数K30和粗粒土最大干密度试验规程的修改完善是亟待解决的问题。 6.3.3、6.4.1 在秦沈客运专线路基填筑施工中，由于路基填筑压实要求比普通铁路高，因此，有些填料虽符合现行铁路路基规范中的填料分类标准，但由于填料的级配或压实后强度方面的原因，难以达到所规定的标准。通过秦沈客运专线施工中对这些土进行的室内试验及填筑试验，并进行了详细深入地分析研究，对粗粒土中的粉、细、中砂及粗砂和C组细粒土中的粉粘土得出了一些具体结果，设计中可参考。在填筑基床底层时，对粗粒土填料，细砂一般不宜直接填筑，而中砂以上砂、砾应级配良好，其不均匀系数Cu>20的填料可直接填筑。对不符合上述要求的填料，可采取改良措施，并应与远运土进行经济技术比较。粗粒土宜用物理改良方法，以改善其粒径级配。改良后的粗粒土其级配曲线接近圆顺，不均匀系数Cu>20。细粒土可采用物理改良方法或化学改良方法，当采用化学改良方法时，应根据不同性质填料选择适宜的外掺料，并进行不同配合比的室内物理、力学试验，优化配合比，满足最不利气候条件下的（如干湿、冻融循环后饱和）动应力要求，提出改良后的主要技术参数（如无侧限抗压强度qu等）。在填筑基床以下的路堤时，对粗粒土填料，粉、细砂一般不宜直接填筑。中砂以上砂、砾应级配良好，其不均匀系数Cu>12。C组细粒土中的粉粘土应使其粘粉比（粘粒重量/粉粒重量）>22，同时应满足无侧限抗压强度qu>170kPa(或粘聚力C>65kPa)。改良土的强度要求，根据科研项目京沪高速铁路路基结构形式及填料改良优化研究的研究成果，在大量的、系统的较为深入的室内静力、动力学试验及室外现场试验的基础上，经过秦沈线、朔黄线等验证，其浸水饱和静强度应满足下式要求： （说明6.3.3-1）当考虑冻融作用时： （说明6.3.3-2）式中 bcu改良土浸水饱和固结不排水强度（kPa），为28d三轴试验强度；动应力波动系数，高速铁路取=1.2；zl列车荷载产生的动应力（kPa），时速300350公里有砟轨道高速铁路路基基床任意深度的列车荷载产生的动应力可按说明表6.3.3-1查取；K安全系数，1.52.0；Rcr动静比（指在相同条件下，临界动应力与静强度之比）0.450.5；现场检测采用7天饱和无侧限抗压强度qu，即 qu=0.7bcu.。说明表6.3.31 列车动应力值路基面以下深度（m）动应力衰减系数列车荷载动应力（kPa）01.01000.30.75750.40.67670.50.61600.70.5501.00.39392.50.2222干湿循环强度衰减系数，可按说明表6.3.3-2取值。说明表6.3.32 改良土干湿循环强度衰减系数表素土土类土的塑性指数Ip失水率（%）强度衰减系数附注粉黏土Ip100451.0K=0.9510Ip17150.95K=0.95300.85450.7黏土17Ip20150.95K=0.90300.85450.7冻融循环强度衰减系数，；其中 冻融循环后的强度（kPa）； 冻融循环前的强度（kPa）。根据秦沈客运专线改良土冻融循环动力特性试验研究：由中科院寒区旱区国家冻土试验室试验结果，经五次冻融循环后，其强度趋于平稳。冻融循环后其强度衰减约为冻融前的50%左右，取。当实际试验所得的不能满足要求时，应重新调整配合比。根据以上步骤可以得出的设计允许值，但在实际应用中，为现场检测方便，常采用7天饱和无侧限抗压强度qu作为强度检测标准。根据京沪高速铁路路基结构形式及填料改良优化研究路基改良土现场试验，分别对水泥土、石灰土、水泥粉煤灰土、固化剂土28天的三轴与7天饱和无侧限抗压强度对比试验（每种改良土取不同分层处七组试样），其比值基本在0.6左右，取qu'=0.66.4 路 堤6.4.2为使列车高速、安全、舒适运行，并尽可能减少维修，严格控制路基的变形、沉降是很重要的因素。路堤建成后发生的变形主要有：路堤（主要是基床）在列车荷载作用下发生的变形；路堤本体在自重作用下的压密变形；支承路基的地基压密沉降。在路堤填料的材质与施工质量有保证的前提下，前两部分的数值是有限的，路堤填土的压密沉降主要通过压实密度来控制。本规范提出的路堤压实要求与国外主要高速国家对路堤的压实要求基本相同。根据国外高速铁路的经验和实测资料，路堤填土压实沉降量，当路堤以粗粒土、碎石类土填筑时，约为路堤高度的0.10.3%；当以细粒土填筑时，约为路堤高度的0.30.5%。该部分沉降一般在路堤竣工之后一年左右完成。因此，控制路堤沉降主要是控制地基的工后沉降。对软土地基来说，由于软土具有高压缩、低渗透等特性，路堤建成后，不仅沉降量大而且需延续较长时间才能完成。路基工后的累计沉降与时间有关，本规定中工后沉降是指路堤建成后铺轨工程（包括铺砟）开始时计算至最终的路基剩余沉降。因此，必须采取有效措施，使路基工后沉降控制在允许范围内。 日本的经验表明，当路基的沉降控制在较小范围内，列车的正常运行才能保证。因此，在保证列车安全、舒适运行的前提下，路基允许工后沉降量的确定主要是经济问题，即为满足工后沉降量所进行地基的处理费用与运行期间线路养护维修费用大致平衡。法国高速铁路规定：滤水层验收后最初沉降应小于2cm，最后一次捣固之后和运行第一列高速列车前，或最晚在滤水层验收后18个月内沉降完全稳定；短距离内的沉降值要比长距离范围内的沉降值更难确定，规定30m范围内每年的最大沉降差为4mm，200m范围内每年的最大沉降差为10mm。日本新干线规定：有砟轨道路基工后沉降量一般地段不应大于10cm，沉降速率应小于3cm/年，桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm。德国有砟轨道要求路基每年沉降不超过12cm，桥墩周围不应有不均匀沉降，路基不均匀沉降造成的轨道变形按轨道竖向过渡曲线半径Ra0.4V2控制，如V=350km/h，在10m内不超过2mm。我国有砟轨道高速铁路工后沉降标准根据设计速度分250km/h和300、350km/h两个序列，并规定了工后沉降速率的控制，因为沉降速率过快，即在短时间内沉降过大，会造成维修困难而危及行车安全，同时，维修量加大会影响线路的通过能力，故应予以控制。无砟轨道对沉降变形，特别是不均匀沉降的要求很严格。对于调高量为26mm的扣件，扣除施工误差+6mm/-4mm，仅有20mm可以调整，再考虑列车运行时需要预留5mm的余量，实际留给运营期间路基沉降的允许调整量仅为15mm，路基的沉降量不大于15mm时才能保证设计的轨道高程。如果沉降量大于15mm，将不能调整到原来的轨面高程。根据德国的计算和经验，路基的允许工后沉降量为扣件留给路基沉降调整量的3倍时，在扣件调整后，通过圆顺线路（竖曲线半径），也能够满足运营要求。德国836.0401行业标准中“路基工程设计、施工与维护标准”（译名）规定，长度大于20m沉降比较均匀的路基，允许的最大工后沉降量为扣件允许调高量减去5mm后的2倍。如允许的扣件调高量为20mm，减去5mm后为15mm，这时允许的工后沉降为30mm。特殊情况下，如能够通过竖曲线调整来消除沉降的影响，60mm的最大沉降也是允许的。但在未经德国铁路公司总部特别许可的情况下，只局限于路堤高度超过10m并且与桥的距离不小于5000m的情况下使用。总之，路基的工后沉降量必须控制在扣件调整量和线路竖曲线圆顺要求的范围内。对于路桥、路涵等过渡段沉降造成的折角，日本新干线板式轨道线路规定不大于1/1000，德国高速铁路无砟轨道技术标准中规定不大于1/500。我国首次在路基上铺设无砟轨道，因此对铺轨工程完成后由于过渡段沉降而造成的折角，采用不大于1/1000进行控制。由于在不同结构物的连接处的差异沉降有时是不可避免的，在轨道结构中采用特殊的过渡措施可以承受5mm的差异沉降，因此，规定铺轨工程完成后路桥或路隧交界处的差异沉降小于5mm。应该注意到，以上所述的工后沉降均指无砟轨道铺设完成后路基可能继续发生的沉降，也就是下图中A点以后发生的沉降。所谓“铺轨工程完成以后”是指沉降的计算时间从铺轨工程完成时开始。对于铺轨时B点的情况，无论图中的沉降曲线是最初设计计算的，还是实测回归的，在曲线已知的情况下，A、B点的情况是能够相互确定的，铺轨时的要求也是明确的，而A点的要求是最终目的。说明图6.4.2 时间沉降曲线作为支承路堤的地基，不仅应有足够的强度，能安全地支承路堤，不发生基底破坏，同时，还应具有一定的刚度，使地基不致发生过量下沉。此外，即使发生地震，也不致发生破坏和下沉。为确保上部轨道结构的平顺性，并减少养护维修工作量，客运专线铁路必须严格控制沉降变形，因此，对地基的要求相应较高。日本对东海道新干线在经过10年运营后，对路堤基底的下沉量、路堤地基的状况、线路维修量多少及难易程度进行了分类调查，根据调查结果，提出了由地表起到约为路基宽度的2倍(以25米为限)的深度范围内支承路堤的地基的必要条件。满足这些条件的地基其路堤处于良好状态，没有发生有问题的下沉现象(下沉量<10cm)，作为支承路堤的地基是合适的，并纳入了规范。根据日本的经验，工后沉降标准小于10cm时，路堤基底以下25m范围内的地基符合说明表6.4. 2条件时可不作沉降分析。说明表6.4.2 路堤地基条件地 层地 基 条 件基 岩无条件碎、卵、砾石类无条件砂类土Ps5.0MPa或N10，且无地震液化可能黏性土Ps>1.2MPa或00.15 MPa注：N标准贯入试验锤击数。高速铁路设计时可参照此地基条件初步判定发生沉降的情况，但应根据详细的地质勘察资料和土层参数、路堤高度等，对于总沉降和工后沉降等进行分析计算。沉降量与路堤高度、地基土性质和压缩层厚度密切相关，一般情况下，软土地基压缩层厚度按附加应力等于0.1倍自重应力确定。秦沈客运专线规定：对松软土，当地基土层的IL0.5时，计算至附加应力与自重应力比为0.2的深度；当 IL0.5（即硬塑状），当硬塑土层下有厚度大于3.0m的软塑土时，应计算至松软土层底。根据京沪高速铁路设计国际咨询的有关资料，法国以路堤底宽的3倍来确定压缩层厚度；日本也有按路堤底宽35倍的确定压缩层厚度；德国与我国相似，采用按附加应力等于0.1倍自重应力确定。根据应力比法采用地基附加应力对自重应力之比为0.2确定的压缩层厚度，一般要大于根据变形比法确定的压缩层厚度。同时路堤底宽的3倍又远远大于附加应力对自重应力之比为0.1确定的压缩层厚度。由于深厚压缩层埋藏深，加固难且固结时间长，其沉降计算有可能在沉降控制设计和加固措施的选择中十分关键。由于我国地基条件变化较大，工后沉降分析时压缩层厚度不应笼统确定。我国的高速铁路设计速度比日本新干线高，必须对各种地层进行详细地质勘察和地基土的各项参数的现场勘察和原位试验及室内试验分析，详细划分地层，并应取得沉降计算深度范围内所需的各项计算参数和指标，使沉降计算更合理、准确。随着工后沉降控制标准的不断提高，对于压缩层厚度确定的精度提出了更高的要求，在今后的工程实践与科研中应不断积累资料，找出切实准确的确定方法。6.4.3 京沪高速铁路工程设计咨询时，外国专家认为，京沪高速铁路路基安全稳定性安全系数采用1.15过小。但提高路基稳定安全系数，必将增加地基处理工程投资。如采用复合地基处理方法时，一般满足1.25的安全系数；采用固结排水处理方法时，可能存在不能满足的情况。由于高速铁路路基沉降控制严格，为减少由于稳定系数过低而导致地基剪应力水平过大而造成附加沉降，适当加强地基处理，应该适当提高稳定系数，考虑列车荷载作用时，应将稳定安全系数提高到1.25以上，以保证达到路基工后沉降标准。在软土地基上修筑路堤，最突出的问题是在施工过程及竣工后路堤的稳定与沉降。因此，规定在施工过程中，必须对边桩和路堤地基的沉降观测设备按设计要求的观测频率及精度进行定期观测。一方面根据观测数据调整填土速率，以保证路堤在施工中的安全和减少附加沉降。国内外工程实践表明，填土速率过快，外荷载超过土体的允许强度后，即使地基未达到完全破坏，也会造成地基内部塑性变形区加大，地基侧向变形增大，从而增加了地基的沉降值。因此，严格控制加荷速率是确保路堤安全与减少沉降的有效措施。参考高速公路近几年来在软土地基路堤施工速率控制的经验，路堤中心地面沉降速率每昼夜不大于1.00cmm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cmm可以保证施工期路基的稳定。6.4.5 软土和松软土地段应选择地层和工程情况有代表性的地段提前修筑实验路堤，是掌握本地区软土和松软土地基特征与变形规律、验证地基加固设计和摸索施工工艺必不可少的。通过实验与比较，可以筛选出合理的处理方案与相应的设计参数、验证计算方法的合理性、合理确定填筑速率控制方法，为软土和松软土地段路堤设计与施工提供依据。实验工程是以验证、修改、完善设计和指导施工为主要目的。实验工程至少有一年半以上的观测期，因此，应在全线开工前，即取得实验成果。6.4.6根据我国既有铁路现状的经验教训分析，受洪水或河流冲刷及长期受水浸泡的路堤，由于易发生冲刷边坡、坍塌等灾害，路基安全稳定性低，经常发生断道、影响正常运营事故。根据2005年8月1日铁道部建设司主持召开 “铁路路基防洪标准、变形模量Ev2纳规及路基施工质量检测方法”讨论会上专家意见，客运专线的设计必须适当提高路基抗洪标准，应采用水稳性好的渗水性材料填筑，并应采用放缓边坡坡率、设置边坡平台、加强边坡防护等措施。6.4.10 德国的RIL836规范中规定的填料最大粒径为63mm，可以满足Dpr测试的需要。填料最大粒径的限制对于保证路基工程质量非常重要，但是填料控制标准的提高对于投资控制带来了一定难度符合将路基作为结构设计的理念。由于K30检测方法要求最大粒径不大于荷载板的1/4即75mm，在武广、哈大等客运专线铁路建设过程中为加强路堤填筑质量控制，均提出了从严控制填料最大粒径的建议。本次规范编制按照有利于填筑质量控制的原则，提出基床底层宜应控制在60mm以内，基床以下宜应控制在100mm75mm以内。6.4.11 从国内外路堤震害的情况分析，当采用粉、细砂作填料时容易产生路堤坍塌、边坡溜滑、下沉、开裂等震害。所以在地震区修建客运专线应选用抗震稳定性较好的填料填筑，不应采用粉、细砂作填料。由于压实强度的原因，粉、细砂一般不宜直接填筑路堤，当不得不采用时，应掺拌粗颗粒填料进行土质改良或采取加固措施。浸水部分当采用粉细砂时，应采取防止振动液化的措施，如掺拌粗颗粒改良、提高填土密度等方法。采用粉、细砂等细颗粒材料作基底垫层，在饱和状态下和地震时可能产生液化现象，导致垫层强度降低或消失。因此，规定了路堤基底应采用碎（卵）石或粗砂夹碎（卵）石作垫层。6.4.12 本条参照现行铁路工程抗震设计规范(GB50111)编写。6.4.13 黄土是一种以粉粒为主、多孔隙、天然含水量小、呈黄红色、含钙质的黏质土。黄土的湿陷性是在外荷载或自重的作用下受水浸湿后产生的湿陷变形。湿陷性随深度、含水量、干容重的增大或孔隙比的减小而减小。水是引起湿陷的外因，因此防止黄土湿陷引起路基变形的首要措施就是加强防排水，采取封闭防水、拦截、分散的处理原则。防排水与防护工程的设计要以防冲刷、防渗和有利于水土保持和环境保护为目的，并处理好进出水口。近几年在黄土地区高速公路和铁路建设中均做了许多关于沉降的科研与监测工作，但仍未形成较为合理的理论计算方法。由于压实机械功能的增强、优质填料的应用、填筑压实标准的提高，使路堤本体的沉降可较好地得到控制。路基工后的沉降量主要为湿陷性黄土的湿陷量和其增湿压缩沉降。因此对湿陷性黄土地基处理，应以控制压缩变形和增湿变形为主。总结铁路部门以及有关各省高速公路部门在黄土地区的实践经验，考虑到湿陷性黄土在一个项目中往往分布很广泛，处理原则和标准对工程投资影响很大，而其他高速铁路国家和我国没有时速300km及以上客运专线铁路路基黄土湿陷性地基处理的经验，因此确定处理措施设计原则时既要满足路基对不均匀沉降的要求，减轻路基的变形，同时又要考虑地基处理对工程造价的影响。应结合地区降雨量和蒸发量、气候影响深度、地下水、黄土湿陷性等级和起始压力、湿陷性土层条件、填方高度、地表排水等地形条件、施工条件及材料来源，进行路基变形和沉降计算分析，并经济技术比较确定处理深度和处理方案。但与桥台相连的过渡段、高挡土墙路基等变形控制标准严格必须采取消除地基的全部湿陷量或处理深度穿透全部湿陷性土层。对路堑应重点加强防排水，采取换填、封闭防水措施。路堤基底的处理应在作好防排水措施的基础上，加强上部土层的处理、部分消除湿陷性和控制压缩变形；对大厚度自重湿陷性黄土地基的处理，当工后沉降分析不能满足设计要求时，可采用桩基穿透湿陷性土层或以桥代路等方案。地基处理设计应结合客运专线铁路路基变形要求特点，可参照我国现行建筑地