浅谈高速铁路路基设计方法及技术措施

浅谈高速铁路路基设计方法及技术措施
作者：靳绍岩
来源：《装饰装修天地》2016年第11期
摘要：我国国民经济水平的不断提高，推动了高速铁路行业的发展。

高速铁路建设的一个重要部分是路基设计，路基设计是否合理直接影响到高速铁路行车的稳定性与速度。

由此可见，采用科学、合理的设计方法及相关技术对高速铁路路基设计显得尤为重要。

现就高速铁路路基特征与路基条件进行阐述，分析路基设计方法与技术措施，以促进路基施工质量的提升。

关键词：路基设计；技术措施；设计方法
前言
在我国，高速铁路设计时速，控制在250～350km范围内，这要求轨道具备较高的平顺性，以此确保高速铁路行驶的舒适性与安全性[1]。

路基在整个高速铁路中占据重要地位，它主要是为轨道提供支撑，路基填筑质量给高速铁路形成平稳性与速度造成直接影响。

所以，在高速铁路设计中，要注重路基设计，要想设计好路基，就必须根据地形等相关因素选用合理的设计方法与设计技术。

一、高速铁路路基特征与地基条件
1.路基特征
就高速铁路路基而言，它是一个结构系统，具备多层次特征。

它能够为高速铁路运行提供稳定、均匀、平顺基础。

要想避免高速铁路轨道变形，就需要设计好路基。

因此，在线路与列车整个系统中，路基是重要组成部分之一，随着高速铁路建设逐渐增多，日益完善，对高速铁路路基提出的要求越来越高。

2.地基条件
就高速铁路路基的地基而言，它能够确保路基强度，起到避免路基变形的作用。

高速铁路在运行过程中，要确保运行的舒适性、安全性和高速性，避免出现故障，为了达到这一目标，需要防止路基沉降、变形，对地基的工后沉降进行控制，是控制路堤沉降的重要内容。

二、高速铁路路基设计方法概述
1.路基横断面设计
设计路基横断面时，需要做好以下两个方面设计，一是路基面宽度设计。

就直线地段路基而言，通常选用8.8m的单线与13.8m的双线，就曲线段路基而言，要依据曲线半径大小，增
加直线路基外侧宽度值，控制在0.3～0.5m范围内[2]。

二是路肩宽度设计。

选择的路肩宽度要符合接触网支柱安装，通信号设备安放、必要线路标志埋设及通行养路机具等要求标准。

确定路肩宽度时，要对以下几个因素进行考虑，与养护维修要求相符；确保行人安全，与安全退避距离要求相符；符合路基稳定性；在道床边坡及路堤压密处留有余地。

2.路基荷载设计
就路基荷载设计而言，主要包括动荷载设计与静荷载设计。

动荷载指的是列车在形式过程中，轮载力借助上部结构向路基面传递动应力。

设计高速铁路路基时，对动荷载的设计要与静荷载的处理方式要相互区分，需要采用动态分析法，对动荷载进行处理。

受到列车动荷载的影响，高速铁路实现长期稳定运行的重要基础是路基的长期稳定，要想保证路基维持这种状态，在正常运行状态下不会变形，不会给列车员及乘客造成威胁，就需要分析动应力在经过道床、轨枕、钢轨至路基表面的频率、幅值、位移、振动加速度、现阶段，对动应力的指标进行分析研究时，往往采用理论与实测结合的方法。

就静荷载线路而言，在路基面中上一步结构重量作用的应力，取决于轨道荷载与列车荷载，要想确定轨道荷载与列车荷载，需要对路基本体构造进行确定。

设计静荷载过程中，往往应用换算土柱法。

3.路基基床设计
路基基床设计，主要包括基床表层填料、基床结构与基床设计。

就基床表层填料而言，因路基基床表层对列车荷载起到直接承担作用，故对基床表层应用材料的要求越来越高，常用的材料包括不同类型结合材料稳定土、级配随时、级配砂砾石等。

高速铁路路基基床在通常情况下，由两层结构组成，分别是基床地层与基床表层。

特定条件下，可对基床表层进行进一步细化，细化两层或者以上，各个层所应用的结构、材料存在一定差异，包括素混凝土、填土、矿渣混凝土和道碴等。

对于高速铁路路基来说，基床是重要一部分，所以，需要确保其具备良好的防冻与排水性能，且刚度与强度充足。

三、高速铁路路基设计技术分析
1.过渡段施工技术
过渡段施工包括过渡段较软侧与过渡段较硬侧，对于过渡段较软侧，需要将基床竖向刚度增加，减少路基结构沉降[3]。

这种方法是采用增强路基结构的方式，尽可能将桥台与路基间沉降与刚度方面的差异减少，使路桥间线路尽可能平顺，过渡搭板法、碎石填料填筑法、加筋土路堤法等是常用的处理方式。

此外，还可以增加轨道竖向刚度。

这种方法是采用增强轨道竖向刚度方式，尽可能将轨道刚度变化率减少。

一般情况下，主要采用以下三种处理方法，其一，增加道床厚度；其二，增加轨排抗弯模量；其三，对轨枕间距与长度进行调整。

对于过度较硬侧，为了降低轨道竖向刚度，需要设置枕下、轨下、碴底橡胶垫板。

就铁路刚性结构物，如隧道、桥梁等线路而言，可以采取安置枕下垫块，对轨下垫板刚度进行调整方法，确保轨道
刚度值，满足较软侧刚度值要求。

例如，安装橡胶垫，以减少轨道竖向强度，进而降低轨道刚度差。

2.路堤施工技术
路堤施工技术包括以下三点，一是路堤边坡设计，所处环境与填土性质决定了路堤边坡坡度，通常边坡坡度控制1B1.5～1B2.0范围内。

二是压实标准要求，需要采取措施提升路堤碾压压实度，如在基床厚度高于路堤高度情况下，要对软弱地基实施换填等处理，以进行加固，另外，还要做好排水工作，以免基床因水浸泡降低其强度，这样才能确保路基变形稳定性。

三是填料要求。

受到路堤与列车自重荷载的影响下，能够维持长期稳定；其他因素不会给路堤力学性能造成一定影响，进而避免路堤出现不稳定；尽快完成路堤本体压缩沉降，通过这三种处理，能够降低工后沉降，确保路堤不发生病害，维持稳定。

3.路基防护与排水技术
给铁路路基造成危害的一个重要自然因素是水，具体施工过程中，高速铁路路基出现病害，主要是因为未做好排水工作。

所以，为了保证路基具备良好的稳定性与结构强度，需要建设完善的排水系统，尽可能疏散、堵截不同来源的水。

路基防护与排水技术主要包括以下两点，一是地下排水，通常采用渗透式排水方式，如渗沟、暗沟等。

对困难地段与渗水暗沟纵坡进行设计时，前者不得低于2%，后者不得低于5%，以避免出现淤积问题，同时，设置反滤措施，包括减少检查井间距，提高暗沟排水控尺寸，设置反滤层等。

二是地表排水，通常应用排水沟、侧沟、天沟，就高速铁路来说，采用预制构件拼装或混凝土现浇方式，以避免水沟渗水给边坡与路基造成危害，对水沟纵坡进行设计时，要保证其不得低于2%，以确保排水通常，防止淤积堵塞。

四、总结
高速铁路的迅速发展，要求施工技术与铁路设计越来越严格。

铁路设计过程中，要了解基床、横断面与路基荷载的设计方法，掌握路基排水与维护、过渡段施工与路堤施工技术，在高速铁路路基施工中合理应用，以满足人们对高速铁路舒适性、安全性及快速性的需求。

除此之外，在施工过程中要严格按照施工标准，对填料质量进行严格控制，以确保高速铁路路基的整体质量。

参考文献：
[1]苏谦.高速铁路路基设计理论体系及其关键技术的应用[J].学术动态，2014（1）：1-7.
[2]何苗.浅谈高速铁路路基施工技术[J].科研，2015（7）：161.
[3]狄佳.对高速铁路路基施工的几点认识[J].中国新技术新产品，2015（8）：117.。