高速铁路无砟轨道路基设计
——沪昆客专DK958+935-DK960+653.66
1 工程概况及重难点
1.1 沪昆客专工程概况
沪昆高速铁路（又称沪昆客运专线）是一条东起上海，西至云南昆明的东西向铁路大动脉。由沪杭客运专线、杭长客运专线、长昆客运专线组成，是设计时速为300/350km/h等级的客运专线。全长2264公里，连接华中、华东和西南地区。长度仅次于中国最长高速铁路的京港高速铁路，建成后将成为我国最长的东西向高速铁路。
1.2 本次设计范围
本设计涉及的路基段为沪昆客专DK958+935-DK960+653.66段，全长1718.66m，设计图中在DK959+304.301处存在短链，短链长为5195.699m，从而图中里程范围为DK958+935到D1K965+849.359。其中路基部分里程为DK958+935-D1K964+653.66（长522.961m）和D1k965+001.04-D1K965+235（长233.96m），总计756.921m。
1.3 工程地质概况
本段路基位于侵蚀构造低中山区，枝状沟谷发育，地形起伏较大，地面高程1800-1950m，相对高差50-150m。小里程处山势较陡，自然斜坡一般15-30°。斜坡上基岩多裸露、覆土薄，坡面上多杂草、灌木，坡麓及缓坡处覆土相对较厚，多辟为旱地、水田，种植以玉米、稻谷为主的农作物；大里程位于海子铺村农田之上，农田宽缓开阔，为坡洪积地貌，，多被垦为水田。
线路附近有乡镇、散落村舍，线路左侧400m为镇胜高速公路。有机耕道与国道相通，交通较为方便。
1.3.1 地层岩性
DK958+935-DK959+093.75段为路堤，地基表层覆土为淤泥质黏土和黏土，厚度约7m，下卧灰岩和泥灰岩的弱风化层。DK959+093.75-D1K964+653.66段主要为路堑，表层覆土为3-5m厚的红黏土，具弱-中等膨胀性，下接泥灰岩强风化层，厚5-12m，下卧泥灰岩弱风化层。D1k965+001.04-D1K965+235段为路堤，地表覆土主要为淤泥质黏土、黏土和松软土，软弱土层厚度为7-16m，下接泥灰岩强风化层，下卧泥灰岩弱风化层。
1.3.2 地质构造及地震动参数
1）地质构造
DK958+935-DK964+653.66段地质构造较简单，岩性单一，未见大的断裂。岩层产状为N50°E/12°N。DK965+001.04-DK965+235段地质构造简单，层理产状为N65°E/3°N ，节理产状为节N-S/65°N，节N60°W/90°。
2）地震动参数
根据《新建铁路沪昆客运专线玉屏至昆明段工程场区地震动参数区划报告》，测区DK958+935-DK964+653.66和DK965+001.04-DK965+235地震动峰值加速度为0.119g，地震动反应谱特征周期为0.45s。
1.3.3 水文地质
1）地表水
地表水主要为沟水及堰塘水，水量随季节性变化，受大气降雨补给，以蒸发和地表径流形式排泄。
2）地下水
地下水主要为土层中孔隙水及基岩裂隙水、岩溶水。碎石土层中含少量孔隙水，受大气降雨及地表水补给。可溶岩岩溶水较发育，主要受大气降雨及地表水补给。
3）水化学特征
测区范围内共取3组水样，其中一组地表水水质类型为HCO3--Ca2+.Mg2+型水，两组地下水水质类型为HCO3-- Ca2+.Na+、HCO3-- Ca2+型水。根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》，在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时，地下水对混凝土结构侵蚀无侵蚀性。由于关岭组一段含石膏，建议设计时按地下水对混凝土具SO42-侵蚀，侵蚀等级为H1考虑，施工时应加强地下水侵蚀性的复查。
1.3.4 不良地质
1）岩溶
DK965＋001-DK965＋235段和DK958+935-DK959+100段路基岩溶弱发育，属岩溶易塌陷区，从该区调绘看，局部地段存在岩溶塌陷问题。因此，需对该段路基进行加固处理。
2）顺层
DK959+094-DK964+624为路堑顺层，岩层产状N55°E/12°NW，岩层走向与线位走向夹角约6°，视倾角8°，地层岩性三叠系下统永宁镇组第三、四段（T1yn3+4）灰岩，层间综合φ=20°。
3）特殊岩土
A、红黏土（膨胀土）
主要为第四系全新统坡残积层（Q4dl+el），一般厚0-9m，具弱~中等膨胀性，自由膨胀率Fs=48-68%，阳离子交换量CEC（NH4+）=12.77-32.18mmol/kg，蒙脱石含量M=9.21-24.38%,其裂隙发育，裂隙中一般含有少量上层滞水，上层滞水对膨胀土路堑边坡影响较大。具有吸水显著膨胀、软化、崩解，失水急剧收缩、开裂，能往复胀缩变形的不良地质特点，易造成土体坍滑、边坡及基础失稳、基床翻浆冒泥等工程地质病害。
B、松软土及淤泥质黏土
淤泥质黏土主要分布于沟槽中，一般为灰黑色，软塑-流塑状，质不纯，手搓有砂感，液性指数0.5-1.3，天然孔隙比为1.8-3.1，厚3-8m，局部厚度达十余米，呈层状分布，埋深0-3m。松软土一般为黄褐色，软塑状，质不纯，手搓有砂感，局部含有角砾，主要分布在沟槽两侧，厚2-7m，呈透镜状分布，埋深0-2m，液性指数0.5-1.3。淤泥质黏土及松软土地基极易变形沉降，对工程影响大。
1.3.5 环境工程地质
施工弃土应置于专门的弃土场，尽量减少对周边农田、水利的影响，并加强弃土场边坡的挡护，避免边坡失稳或形成泥石流。施工应尽量避免对乡村道路的干扰，避免施工废水、油污对河流的污染，施工噪音影响群众休息。
DK959+200右7米左右有一暗河出口，位于水塘底部，由于被塘水覆盖，无法测量洞口大小，该池塘汇水面积约100m2,该暗河常年有水，当地老百姓一般用来灌溉，旱季偶尔用来饮用。施工时应避免堵塞暗河出口，及污染水源。
1.4 设计重难点
1.4.1 过渡段处理
本设计段路基中包含了隧道、路堤、路堑、涵洞和桥梁多种结构形式，由于各结构物刚度不一，沉降变形也不一致，若不做处理，列车高速行驶时会出现较大的跳车现象，影响乘坐舒适性，甚至危及行车安全，所以必须在不同结构形式间设置过渡段，使其刚度平顺过渡并控制差异沉降。本设计段过渡段较多，其妥善处理是本设计的重点之一。
1.4.2软土地基处理
高速铁路无砟轨道线路对路基的沉降变形控制很严格，所允许的路基工后沉降仅15mm，而软弱地层压缩性高，产生的沉降量大，若不进行处理很难满足路基变形控制的要求。本设计段中地基含较厚淤泥质黏土、黏土、松软土等软弱土层，它们对路基的变形控制影响很大，如何根据实际条件选择适当的地基处理方法进行地基处理是本设计的重点，也是难点。
2 设计依据
2.1 设计的主要技术参数
（1）铁路等级：客运专线
（2）正线数目：双线
（3）基础设施速度目标值：350km/h
（4）正线线间距：5.0m
（5）限制坡度：12‰，局部地段20‰
（6）最小曲线半径：7000m，枢纽范围可适当减小
（7）到发线有效长度：650m
（8）牵引种类：电力
（9）机车类型：电动车组
（10）列车运行方式：自动控制
（11）行车指挥方式：综合调度集中
