第六节　高速铁路路基的地基条件

现代铁路修筑经验表明，作为支承路基的地基不允许发生基底破坏，也不允许发生过大的工后沉降和沉降速率。以往的铁路设计标准，只考虑对基底强度作要求，即不允许发生基底破坏，而对其变形的要求没有给予重视。我国铁路路基主要病害是路基下沉，除因填土压实度不足造成外，还有不少是因基底变形所致的。对支承高速铁路路基的地基来说，除了强度要求外，还有变形条件要求。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，减少养护维修工作量，高速铁路必须严格控制沉降变形，因此，对地基的要求相应较高。

日本东海道新干线建成后，由于软土地基沉降造成轨道状态不良，不能达到设计速度和运量的要求。在吸取了东海道新干线经验教训后，日本对支承高速铁路路基的地基提出了强度要求，如表3-9。对不符合强度要求的地基要采取加固或减少工后沉降的措施。许多国家对路堤（尤其是低路堤）的基底相应提出了强度和土质的要求，不符合要求者均要采取措施进行加固处理。前联邦德国在地基条件差的地方修建新线路基时，采取了各种加固措施，如振动捣固、混凝土喷浆、化学加固、砂桩或排水管构筑、土层加固、更换土层等。日本同时还规定，对于路堑及低路堤，除应满足上述条件外，路基面以下3.0m内还不得夹杂N（标准贯入试验锤击数）值小于4的软弱的冲击细粒土层。当不满足上述条件时，应进行地基改良。

我国首次在大秦重载铁路提出的地基要求如表3-10所示。现行《铁路路基设计规范》提出的路堤地基条件必须满足N≥4，Ps≥1MPa（N为标准贯入锤击数，Ps为静力触探比贯入阻力）。

根据日本的经验，工后沉降标准小于10cm时，路堤基底以下25m范围内的地基应符合表3-11条件，否则应做工后沉降分析。但沉降量与路堤高度、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。

高速铁路设计时可参照表3-11所列地基条件初步判定发生沉降的情况，若有可能应根据详细的地质勘察资料和土层参数、路堤高度等对总沉降和工后沉降进行分析计算。

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、沉降主要有：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沉降；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。我国高速铁路路堤的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0.1％～0.3％；当以细粒土填筑时，约为路堤高度的0.3％～0.5％。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，由于软土的压缩性大，渗透系数小等特性，路堤建成后，不仅沉降量大，而且沉降延续时间较长。例如，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的地质勘察，一般安排路堤施工工期比较长，以保证预压时间，达到稳定时间和沉降要求。

根据日本、法国及德国的经验，满足高速铁路的轨道平顺性除要严格控制路基的均匀沉降外，不均匀沉降控制更为关键。路基与桥台及路基与横向结构物过渡段、地层变化较大处和不同地基处理措施连接处，是不均匀沉降容易产生的常见部位，故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。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，年沉降速率应小于3cm，桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm；板式轨道路基容许工后沉降量在扣件调整范围内（即小于30mm），折角小于4/1000，沉降应观测至沉降稳定结束为止。德国无砟轨道路基最大容许工后沉降为30mm；有砟轨道，每年沉降不超过1～2cm，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Ra>0.4v2控制，如v=350km/h，在10m内不超过2mm。

借鉴国外高速铁路经验，为了满足高速铁路设计速度的要求，必须严格控制路基的工后沉降量，《高速铁路设计规范》要求路基工后沉降量应符合下列规定：

（1）无砟轨道路基工后沉降应符合线路平顺性、结构稳定性和扣件调整能力的要求。工后沉降不宜超过15mm；沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合式（3-4）的要求时，允许的工后沉降为30mm。

Rsh≥0.4v2　　（3-4）

路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后差异沉降不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。

（2）有砟轨道正线路基工后沉降应符合表3-12的规定。