尤昌龍

（中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司 工程管理中心，北京 100844）

0 引言

京滬高鐵自2011 年6 月30 日開(kāi)通，至今已安全、舒適地運(yùn)營(yíng)10 年，并達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)速350 km 的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了“千里京滬一日還”的美好愿景。這條全世界最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速的輪軌式高速鐵路誕生于我國(guó)，不僅是時(shí)代的進(jìn)步，也是數(shù)代鐵路人辛勤耕耘、不斷創(chuàng)造和完善的結(jié)果。截至2021年12月，已有約4.09萬(wàn)km高速鐵路縱橫在我國(guó)廣袤大地。

我國(guó)高速鐵路技術(shù)體系孕育于20 世紀(jì)90 年代。從我國(guó)首條高速鐵路秦沈客專(zhuān)建設(shè)開(kāi)始，《新建時(shí)速200 km客貨共線(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)函〔2003〕439 號(hào)）、《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2003〕13 號(hào)、鐵建設(shè)〔2004〕157 號(hào)）、TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》、TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》、TB 10001—2016《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、TB 10751—2018《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、Q/CR 9602—2015《高速鐵路路基工程施工技術(shù)規(guī)程》、Q/CR 9230—2016《鐵路工程沉降變形觀(guān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》等一系列高速鐵路技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)路基技術(shù)體系不斷進(jìn)步、成熟和完善。

1 高速鐵路路基技術(shù)體系的建立與發(fā)展

從1990年我國(guó)開(kāi)始對(duì)京滬高鐵進(jìn)行初步建設(shè)構(gòu)想到2005年，我國(guó)相繼開(kāi)展了系列高速鐵路建設(shè)和試驗(yàn)施工研究。秦沈客專(zhuān)建設(shè)期間，全長(zhǎng)66.8 km、時(shí)速300 km的高速鐵路試驗(yàn)段建成于山海關(guān)—葫蘆島北，并鋪設(shè)了不同類(lèi)型的無(wú)砟軌道，“中華之星”號(hào)動(dòng)車(chē)組在該試驗(yàn)段創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)我國(guó)列車(chē)最高時(shí)速321.5 km［1］。在此基礎(chǔ)上，鐵道部組織鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司等單位編寫(xiě)了《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2003〕13 號(hào)）；2002—2003 年，軟土路基地基處理、路基填筑足尺試驗(yàn)在江蘇省昆山市和上海市安亭鎮(zhèn)展開(kāi)，試驗(yàn)表明，地基處理施工工藝、地基處理方案、路基填料選擇和路基填筑壓實(shí)施工工藝滿(mǎn)足試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)和《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2003〕13號(hào)）要求；2003年12月—2004年7月，在鐵道部開(kāi)展的“京滬高鐵部分區(qū)段施工圖設(shè)計(jì)方案國(guó)際咨詢(xún)”中，進(jìn)一步明確了路基設(shè)計(jì)方案和路橋、路隧過(guò)渡段方案標(biāo)準(zhǔn)，鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院的路橋、路隧過(guò)渡段設(shè)計(jì)方案在進(jìn)一步優(yōu)化和完善后，被納入《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2004〕157號(hào)）；京滬高鐵及我國(guó)多條高速鐵路的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，過(guò)渡段方案成熟、可靠。

2008年北京奧運(yùn)會(huì)前夕，建設(shè)京津城際鐵路建設(shè)提上議事日程；2005年7月4日，全長(zhǎng)125 km、設(shè)計(jì)時(shí)速350 km的京津城際鐵路開(kāi)工建設(shè)，并于2008年8月1日全線(xiàn)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，北京至天津運(yùn)行時(shí)間縮短至30 min。作為京滬高鐵前期試驗(yàn)段工程，京津城際鐵路承擔(dān)著驗(yàn)證京滬高鐵相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的重任。為滿(mǎn)足京津城際鐵路建設(shè)需要，鐵道部在《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2004〕157 號(hào)）的基礎(chǔ)上，結(jié)合引進(jìn)的無(wú)砟軌道技術(shù)，組織編寫(xiě)了《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)無(wú)砟軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》（鐵建設(shè)函〔2005〕754號(hào)）。該指南規(guī)定，一般地段無(wú)砟軌道路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為15 mm；對(duì)路堤、路橋或路隧交界處無(wú)砟軌道路基工后差異沉降，以及路基填筑壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也作了明確規(guī)定。

從Ⅰ級(jí)鐵路路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)200 mm，到無(wú)砟軌道路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)15 mm，鐵路建設(shè)真正實(shí)現(xiàn)了路基結(jié)構(gòu)物建設(shè)、設(shè)計(jì)理念的飛躍。歷經(jīng)京津城際鐵路、武廣高鐵、鄭西客專(zhuān)和京滬高鐵的建設(shè)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高速鐵路建設(shè)由“量變”到“質(zhì)變”。此后，以剛度、工后沉降為主要控制目標(biāo)的高速鐵路路基技術(shù)體系逐漸明確并貫穿于高速鐵路建造、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程，TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》進(jìn)一步明確了不同速度等級(jí)鐵路路基工后沉降標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1）。

表1 路基工后沉降標(biāo)準(zhǔn)

TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》在TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》基礎(chǔ)上，進(jìn)一步總結(jié)我國(guó)高速鐵路建設(shè)成就和運(yùn)營(yíng)成果，規(guī)定了路基結(jié)構(gòu)應(yīng)按照土工結(jié)構(gòu)物的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，高速鐵路路基結(jié)構(gòu)必須具有足夠強(qiáng)度、剛度，保證基礎(chǔ)穩(wěn)固不下沉；強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)路基防排水和邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，保證路基能經(jīng)歷天寒地凍、暴雨沖刷等不良?xì)夂颦h(huán)境變化的影響；明確了在區(qū)域性地面沉降地區(qū)及鄰近線(xiàn)路兩側(cè)抽采地下水、深基坑開(kāi)挖及軟土地基路基兩側(cè)堆載等情況下應(yīng)采取的相關(guān)措施等內(nèi)容。另外，我國(guó)鐵路不斷完善相應(yīng)路基施工、質(zhì)量驗(yàn)收等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)高速鐵路路基技術(shù)體系基本完善，完全滿(mǎn)足了不同速度等級(jí)鐵路的設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)要求。

2 路基技術(shù)進(jìn)展

2.1 地基處理技術(shù)進(jìn)步

2.1.1 京滬高鐵建設(shè)技術(shù)準(zhǔn)備階段

針對(duì)分布于天津靜海、江蘇昆山、上海的軟土地基，鐵路沿線(xiàn)的膨脹性黏土及遇水易融、膨脹的石膏土，易受水環(huán)境影響的巖溶等特殊地基，以及A、B 組填料及C組改良土等路基填筑施工，鐵道部組織中國(guó)鐵道科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)鐵科院），以及各高校、設(shè)計(jì)院、相關(guān)施工單位等進(jìn)行了一系列試驗(yàn)、施工研究，并提出了針對(duì)性措施。

針對(duì)工后沉降變形難以控制的軟土地基等，鐵道部在京滬高鐵昆山試驗(yàn)段、安亭試驗(yàn)段組織開(kāi)展了水泥粉噴樁、水泥攪拌樁、插塑板聯(lián)合真空預(yù)壓處理地基、碎石擠密樁聯(lián)合堆載預(yù)壓、CFG 樁網(wǎng)復(fù)合地基等地基處理技術(shù)研究；在昆山試驗(yàn)段還組織開(kāi)展了路基A、B 組填料及C 組改良土填筑施工工藝、施工質(zhì)量檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力仿真、沉降變形觀(guān)測(cè)技術(shù)等研究，提出適用于軟土路基的地基處理方案和相關(guān)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

2008 年，京滬高鐵昆山試驗(yàn)段鋪設(shè)無(wú)砟軌道，為滿(mǎn)足路基工后沉降小于15 mm 要求，在施工中進(jìn)行二次堆載預(yù)壓，產(chǎn)生二次沉降約50 mm；數(shù)據(jù)分析表明，該方案處理的軟土地基靜置5 年后經(jīng)過(guò)二次預(yù)壓再卸載，滿(mǎn)足路基工后沉降小于15 mm 要求。目前，京滬高鐵昆山試驗(yàn)段運(yùn)營(yíng)效果良好。

2.1.2 京津城際鐵路建設(shè)階段

針對(duì)軟土與松軟土互層，首次采用CFG 樁筏板結(jié)構(gòu)和管樁樁板結(jié)構(gòu)，較好地解決了不均勻沉降問(wèn)題，并滿(mǎn)足鋪設(shè)無(wú)砟軌道路基工后沉降小于15 mm 技術(shù)要求。但是，受征地拆遷等因素影響，武清站部分區(qū)段路基預(yù)壓工期不足，局部區(qū)段路基預(yù)壓工期不足2 個(gè)月，評(píng)估認(rèn)為存在局部路基不均勻沉降和路基工后沉降超標(biāo)隱患。通過(guò)強(qiáng)化無(wú)砟軌道支撐層結(jié)構(gòu)等一系列措施，尤其針對(duì)工后差異沉降過(guò)大的路橋過(guò)渡段，采用加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)期變形觀(guān)測(cè)、適時(shí)軌面調(diào)整養(yǎng)護(hù)、注膠抬道等措施，保證了列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度和舒適度。

2.1.3 武廣高鐵建設(shè)階段

針對(duì)溝谷相松軟土、淤泥質(zhì)軟土等，主要采用CFG 樁網(wǎng)碎石褥墊層結(jié)構(gòu)方案，部分地段采用“CFG樁+樁帽+樁網(wǎng)碎石褥墊層”方案；對(duì)于巖溶地基處理，主要采用注漿或高壓旋噴樁處理方案。武廣高鐵運(yùn)營(yíng)后，路基沉降變形情況穩(wěn)定。

2.1.4 鄭西高鐵建設(shè)階段

針對(duì)濕陷性黃土地基分布不均勻、濕陷厚度不均勻，部分采用孔內(nèi)夯擴(kuò)擠密灰土樁法；部分采用灰土擠密樁消除濕陷性、CFG 樁控制路基沉降變形量的長(zhǎng)短樁樁網(wǎng)碎石褥墊層方案；部分采用樁板結(jié)構(gòu)處理方案等。線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)至今，路基沉降變形穩(wěn)定，線(xiàn)路狀態(tài)良好，并于2021年7—10月連續(xù)強(qiáng)降雨期間經(jīng)受住考驗(yàn)。

2.1.5 京滬高鐵建設(shè)階段

針對(duì)京津城際鐵路、武廣高鐵等采用樁網(wǎng)碎石褥墊層復(fù)合地基的樁體承載能力冗余爭(zhēng)議，在李窯、鳳陽(yáng)設(shè)立2 個(gè)工程試驗(yàn)段，采用樁帽方案，盡可能發(fā)揮CFG 樁、PHC 管樁的單樁承載能力優(yōu)勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用該方案處理類(lèi)似地基，可適當(dāng)擴(kuò)大樁間距，節(jié)省地基處理費(fèi)用［2］。該方案在后續(xù)地基處理工程中取得了較好的應(yīng)用效果。

2.1.6 相關(guān)問(wèn)題與對(duì)策

（1）針對(duì)松軟土為主的地基，當(dāng)?shù)鼗幚砩疃瘸^(guò)下臥層（計(jì)算樁底以下壓縮沉降厚度區(qū)），且路基安全穩(wěn)定系數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采用樁帽方案且適當(dāng)增大樁間距。在周邊排水條件較好、路基靜置時(shí)間或堆載預(yù)壓時(shí)間不小于6個(gè)月情況下（對(duì)于非飽和土地基路基應(yīng)至少經(jīng)歷1個(gè)雨季），其工后沉降滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可有效降低地基處理工程量，實(shí)現(xiàn)較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）針對(duì)以軟土為主的地基，如采用上述方案，部分樁基易因單樁承載力不足，出現(xiàn)“穿刺”等現(xiàn)象，導(dǎo)致局部路基不均勻沉降。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制樁間距和處理深度，保證地基處理效果。

（3）目前，“CFG 樁、‘管樁+樁帽+樁網(wǎng)碎石’復(fù)合地基”施工已由“挖樁頭、截取樁頭、施作樁帽、回填樁間土、樁間土壓密”工藝，優(yōu)化為“壓密施工墊層、智能化控制樁頂高程、開(kāi)挖樁帽范圍土模、土模嵌槽法施作樁帽與墊層一體化”工藝，并形成“復(fù)合地基樁帽土模施工工法”推廣應(yīng)用［3］。

（4）在CFG 樁處理地基基礎(chǔ)上，為充分發(fā)揮樁間土優(yōu)勢(shì)，發(fā)展了螺桿樁施工工法，用于處理以松軟土為主的地基，水泥攪拌樁處理軟土地基工藝也由“單向水泥攪拌樁施工”發(fā)展為“多向水泥攪拌樁施工”，并取得較好應(yīng)用效果，智能化樁基施工技術(shù)也在地基處理中得到推廣應(yīng)用。

2.2 站場(chǎng)路基沉降變形研究

針對(duì)站場(chǎng)路基采取正線(xiàn)與到發(fā)線(xiàn)不同的地基處理方案可能帶來(lái)的橫向變形不均勻問(wèn)題，在京津城際鐵路建設(shè)中，采取正線(xiàn)與到發(fā)線(xiàn)相同的地基處理方案，較好地解決了橫向差異變形問(wèn)題。但沉降數(shù)據(jù)表明，盡管采取了上述措施，站場(chǎng)區(qū)段路基沉降仍遠(yuǎn)大于站場(chǎng)兩端區(qū)間路基，且穩(wěn)定變形歷時(shí)長(zhǎng)于區(qū)間路基。

針對(duì)以上問(wèn)題，在京滬高鐵濟(jì)南西站建設(shè)中，北京交通大學(xué)欒光日等［4］和中鐵十二局集團(tuán)有限公司張曉波［5］等分別進(jìn)行了細(xì)致、深入研究，揭示了站場(chǎng)路基、咽喉區(qū)路基在建造過(guò)程中出現(xiàn)較大沉降變形的原因：站臺(tái)路基高于正線(xiàn)路基，其基底附加應(yīng)力相對(duì)區(qū)間路基可能更大、更深地傳遞于地基處理層下臥層，當(dāng)受外界抽降水等因素影響時(shí)，該變形更加明顯、劇烈。

經(jīng)分析研究，區(qū)間路基與站場(chǎng)路基結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致路基基底附加應(yīng)力、地基土中附加應(yīng)力的作用深度、壓縮層深度不同。自區(qū)間路基進(jìn)入道岔區(qū)、站場(chǎng)路基區(qū)段，地基附加應(yīng)力、壓縮層深度、總沉降變形量等呈現(xiàn)如下特征：

（1）自區(qū)間路基進(jìn)入站場(chǎng)路基后地基中附加應(yīng)力分布、壓縮層厚度及沉降壓縮曲線(xiàn)等均隨路基頂面寬度的增大呈逐漸增大趨勢(shì)。

（2）填土高度相同的站場(chǎng)路基無(wú)論處理與否，作用于地基的附加應(yīng)力影響深度遠(yuǎn)高于區(qū)間路基，對(duì)于寬度更寬的特大站場(chǎng)路基而言，其作用于地基的附加應(yīng)力影響深度更大。

（3）站場(chǎng)路基沉降變形計(jì)算分析及其處理深度不同于區(qū)間路基。

以2 臺(tái)4 線(xiàn)站場(chǎng)為例，一般路基頂面寬約40.5 m、站臺(tái)寬約8.0 m，站臺(tái)面高程高于路基頂面約2 m。不考慮站臺(tái)荷載影響，當(dāng)區(qū)間路基與站場(chǎng)路基高度相等時(shí)（7 m），路基附加應(yīng)力與傳遞深度關(guān)系示意見(jiàn)圖1。

圖1 路基附加應(yīng)力與傳遞深度關(guān)系示意圖

站場(chǎng)路基設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮站場(chǎng)路基基底附加荷載相對(duì)區(qū)間路基更大、基底壓縮層更深，且容易受站場(chǎng)范圍內(nèi)人行地道、天橋和雨棚柱基礎(chǔ)施工滯后干擾，以及地方市政工程基坑抽降水影響等因素，增強(qiáng)地基處理方案、措施的針對(duì)性，適當(dāng)提高其安全冗余；施工時(shí)，應(yīng)考慮上述因素影響，確保滿(mǎn)足鋪設(shè)無(wú)砟軌道工后沉降變形要求為主線(xiàn)，加強(qiáng)施工組織設(shè)計(jì)和管理，合理安排協(xié)調(diào)不同工序施工，盡最大可能消除不利于站場(chǎng)路基沉降變形穩(wěn)定的因素。

2.3 填料生產(chǎn)與填筑壓實(shí)

2.3.1 路基工程質(zhì)量

路基工程質(zhì)量的基本參數(shù)包括：表征路基填料密實(shí)程度的物理指標(biāo)——壓實(shí)系數(shù)K；表征路基受力變形特征的力學(xué)指標(biāo)——地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Evd，或路基一次變形模量Ev1、二次變形模量Ev2。路基結(jié)構(gòu)同土體結(jié)構(gòu)一樣，是由空氣、水、土顆粒組成的三相體，松散的路基填料經(jīng)壓實(shí)，凝聚成具有生命力的路基主體結(jié)構(gòu)，其路基填料構(gòu)成和壓實(shí)質(zhì)量決定了路基生命力的強(qiáng)弱，是路基生命力的本源［6］。路基壓實(shí)質(zhì)量取決于填料自身顆粒組成和相應(yīng)壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)能力；土體顆粒組成、土體含水量、填筑厚度是決定壓實(shí)質(zhì)量的內(nèi)因，壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)能力、路基填筑層平整度等是決定壓實(shí)質(zhì)量的外因，外因通過(guò)內(nèi)因起作用，通過(guò)壓實(shí)機(jī)械的物理壓實(shí)，使松散的路基填料堆積物形成相互嵌固、具有承載列車(chē)動(dòng)荷載反復(fù)作用的路基結(jié)構(gòu)物。從高鐵運(yùn)營(yíng)實(shí)踐看，以上基本參數(shù)和路基填料構(gòu)成是確保路基壓實(shí)質(zhì)量的基本指標(biāo)，是不可突破的紅線(xiàn)。

2.3.2 路基填料技術(shù)

（1）填料分類(lèi)及成果。

我國(guó)路基填料分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)源于京滬高鐵預(yù)可研階段，葉陽(yáng)升等［7］對(duì)我國(guó)鐵路路基填料進(jìn)行分類(lèi)研究，提出A、B、C、D組填料劃分原則并在秦沈客專(zhuān)建設(shè)期間應(yīng)用，取得了較好效果；京滬高鐵建設(shè)初期，鐵道部組織編寫(xiě)TZ 212—2005《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路路基施工技術(shù)指南》，首次明確了用于路基基床表層、基床底層、基床以下路基的填料劃分標(biāo)準(zhǔn)。其中，規(guī)定基床表層應(yīng)采用級(jí)配碎石，基床底層、基床以下路基采用A、B 組填料和C組改良土，用于基床底層的路基填料最大粒徑不大于150 mm，用于基床以下的路基填料最大粒徑不大于200 mm且不大于填層厚度的2/3。

京津城際鐵路建設(shè)期間，發(fā)現(xiàn)采用上述粒徑填筑的基床底層“集料窩”現(xiàn)象較突出，同期建設(shè)的其他鐵路也有類(lèi)似現(xiàn)象。針對(duì)該問(wèn)題，京津城際鐵路基床底層采用最大粒徑100 mm 控制路基填料粒徑，并輔以路基攤鋪、整平措施，初步解決“集料窩”現(xiàn)象。

武廣客專(zhuān)建設(shè)期間，鐵道部組織開(kāi)展路基填料粒徑控制研究，通過(guò)選用不同填料粒徑開(kāi)展相應(yīng)的壓實(shí)試驗(yàn)施工，以及壓實(shí)系數(shù)K，力學(xué)指標(biāo)K30、Ev2、Evd的對(duì)比研究，基床底層填料最大粒徑按60 mm 控制，基床以下路基填料最大粒徑按75 mm 控制，并納入TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》。采用相應(yīng)填料填筑壓實(shí)的路基，其剛度均勻性、變形均勻性大幅提高，從根本上消除了“集料窩”現(xiàn)象（見(jiàn)圖2）。京滬高鐵建設(shè)期間，采用上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填料生產(chǎn)和填筑壓實(shí)，路基安全性、舒適性均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

圖2 武廣客專(zhuān)建設(shè)期間的填料生產(chǎn)與填筑壓實(shí)

（2）化學(xué)改良土。

在京滬高鐵昆山試驗(yàn)段，主要采用下蜀黏土、陽(yáng)山風(fēng)化花崗巖，進(jìn)行C 組填料改良。針對(duì)石灰改良下蜀黏土的含水量大、破碎、拌合質(zhì)量不易控制等問(wèn)題，創(chuàng)造性地發(fā)明了“場(chǎng)拌法”施工工藝，即在場(chǎng)地中摻拌石灰進(jìn)行破碎、拌合，利用下蜀黏土摻加石灰后吸水含水量降低、初步鈣化的特點(diǎn)，增強(qiáng)其破碎、拌合的和易性，場(chǎng)拌后的填料運(yùn)輸至路基進(jìn)行攤鋪整平，再用高速路拌機(jī)進(jìn)行二次破碎拌合（見(jiàn)圖3）。該工藝消除了下蜀黏土含水量較高時(shí)難以破碎、路拌過(guò)程中容易產(chǎn)生污染等問(wèn)題，拌合后填料均勻性、顆粒粒徑等技術(shù)指標(biāo)大幅提高，同時(shí)消除改良土施工中的素土夾層隱患，施工質(zhì)量較大提升。在鄭西高鐵等建設(shè)過(guò)程中擴(kuò)大應(yīng)用該技術(shù)，并取得明顯成效。

圖3 石灰改良土生產(chǎn)

（3）填料分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)深化研究。

在高速鐵路的建設(shè)實(shí)踐中，盡管已明確路基填料粒徑和分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，但哈大高鐵、滬昆高鐵、蘭新高鐵等不同氣候、不同環(huán)境的路基施工實(shí)踐表明，其應(yīng)用過(guò)程還存在差異性。因此，鐵道部組織鐵科院等單位對(duì)路基填料再次進(jìn)行分類(lèi)研究［8］，提出更具體、更具適用性和針對(duì)性的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。該分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)基于基床表層對(duì)應(yīng)的凍脹、干濕循環(huán)、防滲等特點(diǎn)和技術(shù)要求，針對(duì)不同組別填料進(jìn)行了更詳細(xì)的分類(lèi)，使其更具針對(duì)性和目標(biāo)性。根據(jù)路基不同部位的使用功能和填料特點(diǎn)，原A組填料細(xì)分為A1、A2，B組填料細(xì)分為B1、B2，C 組填料細(xì)分為C1、C2、C3 等。TB 10001—2017《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》明確了適應(yīng)于不同路基結(jié)構(gòu)填層的填料類(lèi)別，如基床表層填料，明確要求根據(jù)不同氣候帶，按防滲或防凍技術(shù)要求選擇填料類(lèi)型（見(jiàn)表2、表3）。

表2 一般路基基床表層級(jí)配碎石級(jí)配特征

表3 嚴(yán)寒、凍脹土路基基床表層級(jí)配碎石級(jí)配特征

2.3.3 填筑智能化施工

京滬高鐵等高速鐵路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，采用改進(jìn)后的填料分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范路基填料，采用K、K30、Evd、Ev1和Ev2管理路基分層填筑壓實(shí)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了時(shí)速350 km 無(wú)砟軌道鋪設(shè)的技術(shù)需要。通過(guò)優(yōu)化、比選，建立以K、K30為主，Evd為輔的壓實(shí)質(zhì)量控制、檢測(cè)技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上，相繼開(kāi)發(fā)了路基連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)系統(tǒng)、路基智能填筑成套工藝，其基本思想建立在“三階段、四區(qū)段、八流程”的路基傳統(tǒng)填筑工法基礎(chǔ)上，利用衛(wèi)星定位和智能化施工機(jī)械輔助系統(tǒng)引導(dǎo)、控制機(jī)械姿態(tài)，利用連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)系統(tǒng)判識(shí)每層的壓實(shí)質(zhì)量，基本實(shí)現(xiàn)少人化、無(wú)人化的路基智能攤鋪、平整、碾壓及邊坡整形施工［9］。

2.3.4 路基填料、壓實(shí)

路基填料、壓實(shí)的質(zhì)量成果集中體現(xiàn)于TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中（見(jiàn)表4—表6）。

表4 基床以下路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

表6 基床表層路基填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)高速鐵路建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐效果表明，我國(guó)當(dāng)前的路基填料分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)、壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系合理，可保障路基在列車(chē)動(dòng)荷載反復(fù)作用下的變形穩(wěn)定性，保障高速鐵路的安全、高速和舒適運(yùn)營(yíng)。

2.4 路基支擋與邊坡防護(hù)和路基防排水

2.4.1 路基支擋與邊坡防護(hù)

路基支擋結(jié)構(gòu)與邊坡防護(hù)和防排水之于路基類(lèi)似人類(lèi)防護(hù)自身安全的防護(hù)鎧甲，防護(hù)路基增強(qiáng)抵抗自然災(zāi)害、風(fēng)霜雨雪的抵抗能力；建設(shè)、運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，對(duì)建于斜坡向的山區(qū)高速鐵路，采用支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)，可增大路基結(jié)構(gòu)物的橫向穩(wěn)定性，約束路基結(jié)構(gòu)的橫向位移，提高了路基安全穩(wěn)定性（見(jiàn)圖4）。

圖4 路基支擋與邊坡防護(hù)

2.4.2 路基防排水

從長(zhǎng)遠(yuǎn)性、持久性及環(huán)境變化等方面考慮，維持穩(wěn)定的地基含水量，是保證路基安全穩(wěn)定、變形穩(wěn)定的前提，也是保障路基生命力的基礎(chǔ)；保持路基含水量相對(duì)穩(wěn)定即保障路基在相應(yīng)密實(shí)度狀態(tài)下的含水量處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，路基的彈塑性變化均會(huì)在動(dòng)、靜荷載的作用下保持相對(duì)穩(wěn)定。

表5 基床表層路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

膨脹巖土地基吸水膨脹產(chǎn)生上拱變形；濕陷性黃土、非飽和土地基增濕后沉降變形增加；含有硫酸鹽的水泥褥墊層吸水后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引發(fā)路基上拱變形；臨近既有線(xiàn)深基坑開(kāi)挖抽降水引發(fā)路基產(chǎn)生持續(xù)的工后沉降及相關(guān)區(qū)域性地面沉降漏斗等，均影響路基生命力。

建立可靠的路基排水系統(tǒng)，以及適用于凍脹土路基的滲水盲溝、保溫出口等設(shè)施（見(jiàn)圖5），可使路基基底和主體結(jié)構(gòu)含水量相對(duì)穩(wěn)定，保持路基生命力持續(xù)穩(wěn)定。

圖5 路基防排水

2.4.3 路基結(jié)構(gòu)工程的重要組成部分

隨著高速鐵路建設(shè)的發(fā)展和運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的考驗(yàn)，路基支擋、邊坡防護(hù)與防排水系統(tǒng)等為路基結(jié)構(gòu)的重要組成部分的建設(shè)管理理念越來(lái)越得到行業(yè)認(rèn)可，《鐵路邊坡防護(hù)及防排水管理、設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2009〕172 號(hào)）明確規(guī)定，鐵路路基邊坡防護(hù)與防排水工程應(yīng)按結(jié)構(gòu)物進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)并作為鐵路工程的重要組成部分進(jìn)行建設(shè)管理，并強(qiáng)調(diào)骨架、框架梁的嵌槽應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)對(duì)錨桿、錨索、骨架護(hù)坡鑲邊、截水緣與骨架的連接等也提出明確要求；TB 10450—2020《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)和檢測(cè)規(guī)程》針對(duì)路基支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)工程變形對(duì)路基橫向變形的影響，明確要求路基支擋結(jié)構(gòu)物建造完成后，保證其縱橫向變形穩(wěn)定，且路基結(jié)構(gòu)物水平傾角不大于1%。

補(bǔ)充規(guī)定和規(guī)程從思想上、認(rèn)知上強(qiáng)化了路基支擋、邊坡防護(hù)與防排水結(jié)構(gòu)等對(duì)路基結(jié)構(gòu)的防護(hù)鎧甲作用。另外，在山區(qū)鐵路建設(shè)時(shí)，抗滑支擋結(jié)構(gòu)物的傾角關(guān)系到路基的水平位移和線(xiàn)路的幾何穩(wěn)定性，建設(shè)、設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)不同的支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)形式，明確路基抗滑支擋結(jié)構(gòu)的工后水平傾角大小標(biāo)準(zhǔn)，確保路基安全、水平位移穩(wěn)定。

2.5 路基沉降變形觀(guān)測(cè)與評(píng)估

京津城際鐵路建設(shè)初始，為滿(mǎn)足線(xiàn)路鋪設(shè)無(wú)砟軌道的技術(shù)條件要求，鐵道部發(fā)布了《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》（鐵建設(shè)［2006］158 號(hào)），明確要求所有鋪設(shè)無(wú)砟軌道的線(xiàn)路均應(yīng)進(jìn)行沉降變形觀(guān)測(cè)與評(píng)估工作，確認(rèn)了滿(mǎn)足鋪設(shè)無(wú)砟軌道的路基沉降變形條件基本要求。高速鐵路建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)分析成果驗(yàn)證了我國(guó)采取的建設(shè)管理理念、設(shè)計(jì)理論、施工方案是正確的［10-13］，我國(guó)高速鐵路路基沉降變形觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和評(píng)估取得的成果類(lèi)型及相關(guān)基本條件如下。

2.5.1 Ⅰ類(lèi)

山前沖洪積、坡積土地基路基沉降變形觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)見(jiàn)圖6。如圖所示，沉降變形曲線(xiàn)為較平滑、規(guī)律的收斂曲線(xiàn)，其工后沉降一般容易滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求：

圖6 山前沖洪積、坡積土地基路基沉降變形觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)

（1）地基土層為山前坡積土、黏土、粉土、粉砂土等一般土、松軟土，觀(guān)測(cè)過(guò)程中外部條件未發(fā)生改變。

（2）地基處理方案為粉噴樁、漿噴樁、CFG 樁、PHC管樁并處理到硬土持力層。

（3）路基填筑高度3~5 m；最高7 m。

（4）路基沉降變形穩(wěn)定時(shí)間一般為3~4個(gè)月，工后沉降變形量均滿(mǎn)足要求。

2.5.2 Ⅱ類(lèi)

干旱地區(qū)路基連續(xù)降雨期間產(chǎn)生二次沉降變形見(jiàn)圖7。如圖所示，沉降變形曲線(xiàn)表現(xiàn)存在發(fā)生沉降變形突變的明顯拐點(diǎn)、呈臺(tái)階狀發(fā)展的收斂曲線(xiàn)，變形發(fā)生后再持續(xù)預(yù)壓或靜置2~3個(gè)月后，其工后沉降滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求：

圖7 干旱地區(qū)路基連續(xù)降雨期間產(chǎn)生二次沉降變形

（1）該類(lèi)地基一般為干旱、半干旱地基，即非飽和土地基，地基處理至硬層地基。

（2）路基沉降變形發(fā)展過(guò)程中常伴有加載、地基處理后連續(xù)降雨形成積水浸泡、地基處理結(jié)構(gòu)受周邊施工環(huán)境影響發(fā)生變形調(diào)整等，路基在沉降突變后經(jīng)歷2~3個(gè)月沉降變形穩(wěn)定，其工后沉降滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（3）該類(lèi)曲線(xiàn)常見(jiàn)于非飽和土路基或路基周?chē)h(huán)境突變的路基，路基的沉降變形歷時(shí)一般不少于6 個(gè)月，且至少經(jīng)歷一個(gè)雨季。

2.5.3 Ⅲ類(lèi)

深厚松軟土地層路基沉降變形觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)見(jiàn)圖8。如圖所示，以深厚松軟土地層為主的路基，填筑完成6個(gè)月后沉降變形曲線(xiàn)未見(jiàn)穩(wěn)定，后期逐漸趨于穩(wěn)定，其工后沉降滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求：

圖8 深厚松軟土地層路基沉降變形觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)

（1）深厚軟土、軟土與松軟土互層地基路基，或受水條件影響的濕陷性黃土地基或干旱、半干旱深厚松軟土地基路基。

（2）該類(lèi)路基一般需延長(zhǎng)預(yù)壓期或增強(qiáng)地基處理措施；其靜置或預(yù)壓期一般不少于6個(gè)月且至少需要經(jīng)歷一個(gè)雨季。

（3）此類(lèi)曲線(xiàn)常見(jiàn)于軟土、松軟土互層或以松軟土為主的平原地區(qū)車(chē)站路基。

2.5.4 Ⅳ類(lèi)

膨脹土（巖）路基持續(xù)上拱變形觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)見(jiàn)圖9。如圖所示，膨脹土（巖）路基填筑完成后，出現(xiàn)持續(xù)的上拱變形，有的逐漸穩(wěn)定（Ⅳ-a型）；有的持續(xù)發(fā)展（Ⅳ-b）：

（1）Ⅳ-a 型主要存在于膨脹土地基中，當(dāng)含水量相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，路基填筑完成后逐漸趨于穩(wěn)定；含水量持續(xù)增加時(shí)的膨脹土地基的變形一般持續(xù)發(fā)展，直至地基土含水量達(dá)飽和狀態(tài)或周?chē)h(huán)境處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)（見(jiàn)圖9（a））。

（2）Ⅳ-b 則主要發(fā)生于膨脹巖地基中，常伴隨含水量增加其膨脹變形量增加（見(jiàn)圖9（b））。

圖9 膨脹土（巖）路基持續(xù)上拱變形觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)

2.5.5 Ⅴ類(lèi)

路基凍脹變形發(fā)展變化共分為5 個(gè)階段（見(jiàn)圖10）。路基凍脹變形曲線(xiàn)通常呈現(xiàn)為初始凍脹變形波動(dòng)、持續(xù)凍脹上拱、凍脹變形趨穩(wěn)、春融時(shí)凍脹變形波動(dòng)回落、再穩(wěn)定的特點(diǎn)［14］。

圖10 路基凍脹變形發(fā)展變化階段

無(wú)砟軌道路基對(duì)沉降變形的高精度要求，激發(fā)了我們對(duì)路基工程新問(wèn)題的不斷探索實(shí)踐、認(rèn)知，通過(guò)不斷地探索實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐，掌握了一般土路基、特殊土路基（如膨脹土、凍土、濕陷性黃土等土體）的變形特點(diǎn)和發(fā)展變化規(guī)律，并將相關(guān)成果納入《鐵路工程沉降變形觀(guān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9230—2016）。目前，我們已建立了高速鐵路工程沉降變形觀(guān)測(cè)與評(píng)估管理系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端傳輸、近距離查閱、及時(shí)提醒、實(shí)時(shí)分析等功能，為無(wú)砟軌道鋪設(shè)施工，夯實(shí)了基礎(chǔ)，完善了鐵路工程沉降變形觀(guān)測(cè)評(píng)估技術(shù)體系，豐富了我國(guó)高速鐵路路基技術(shù)體系的內(nèi)涵。

3 結(jié)論與建議

3.1 路基生命力的基石

京滬高速鐵路的建設(shè)發(fā)展歷程，以及我國(guó)高速鐵路建設(shè)實(shí)踐表明，路基是有生命力的結(jié)構(gòu)物。地基基礎(chǔ)是路基生命力的基礎(chǔ)條件、是根基；路基本體、基床底層和表層是其軀干，路基填料、含水量和壓實(shí)后的密實(shí)程度是生命力的本源；路基支擋、邊坡防護(hù)與防排水系統(tǒng)決定了路基抵抗自然侵蝕和影響的能力，是保護(hù)路基的鎧甲；路基過(guò)渡段構(gòu)建了路基與橋梁、與隧道等橫向結(jié)構(gòu)物間的紐帶，它們共同構(gòu)成了承載列車(chē)安全、高速、舒適運(yùn)營(yíng)的線(xiàn)下結(jié)構(gòu)。以京滬高鐵為基礎(chǔ)建立的高速鐵路路基技術(shù)體系，正是上述理念的具體反映和真實(shí)體現(xiàn)。

盡管我國(guó)已建立了成熟的高速鐵路路基技術(shù)體系，而且取得了在全世界類(lèi)似地基上建設(shè)高速鐵路網(wǎng)絡(luò)并成功運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)，但也經(jīng)歷、克服了軟土、濕陷性黃土、非飽和土過(guò)量沉降，巖溶地基路基陷穴、區(qū)域性地面沉降等帶來(lái)的路基不均勻沉降，寒區(qū)路基凍脹及膨脹巖、膨脹土路基隆起變形，以及大自然超強(qiáng)暴雨沖刷等帶來(lái)的難題和影響。高速鐵路路基工程任重道遠(yuǎn)，繼續(xù)加強(qiáng)鐵路建設(shè)管理工作，繼續(xù)提升、完善我國(guó)的高速鐵路路基技術(shù)體系依然激勵(lì)我們前行。

3.2 技術(shù)對(duì)策與建議

高速鐵路是我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)纳€(xiàn)工程，面對(duì)各種復(fù)雜多變的自然環(huán)境，以及周邊市政工程建造等影響，需要通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)對(duì)策，使路基工程具備一定的安全裕度：

（1）設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)統(tǒng)籌考慮外界環(huán)境變化，充分評(píng)估路基尤其站場(chǎng)路基周邊市政工程（如深基坑施工抽降水、開(kāi)挖卸荷、堆載加荷、臨近路基農(nóng)業(yè)灌溉抽降水等因素）對(duì)路基沉降變形的影響［14-15］；重點(diǎn)研究對(duì)路基沉降變形敏感的咽喉區(qū)區(qū)段的沉降變形及上拱變形的控制措施，確保工程措施應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境變化的安全裕度。

（2）施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)核查、核對(duì)和路基填料核查。地質(zhì)核查核對(duì)應(yīng)重點(diǎn)核查膨脹巖、膨脹土、非飽和土、軟土等特殊地基的分布特征，并做好相應(yīng)的地基處理和防排水工作；路基填料尤其用于過(guò)渡段填筑的級(jí)配碎石，應(yīng)重點(diǎn)核查蒙脫石、伊利石、高嶺石、石膏等有害填料及SO42-含量，評(píng)估其對(duì)路基工程變形的影響。

（3）建設(shè)站場(chǎng)路基過(guò)程中應(yīng)根據(jù)各關(guān)鍵工序的安排，及時(shí)優(yōu)化、完善施工組織設(shè)計(jì)；用大施組的管理理念統(tǒng)領(lǐng)站場(chǎng)路基施工管理；以站場(chǎng)路基施工為主線(xiàn)、以沉降變形控制滿(mǎn)足無(wú)砟軌道鋪設(shè)條件為基準(zhǔn)，合理安排統(tǒng)籌規(guī)劃各關(guān)鍵工序施工；建立站場(chǎng)路基、站房、市政工程協(xié)調(diào)機(jī)制，統(tǒng)籌解決各關(guān)鍵工序問(wèn)題。

（4）膨脹巖（土）路基和黃土、非飽和土地區(qū)等隧道與路基過(guò)渡段，應(yīng)做好周邊水環(huán)境變化對(duì)路基、隧道結(jié)構(gòu)間沉降變形影響評(píng)估，并據(jù)此在建設(shè)過(guò)程中完善過(guò)渡段、防排水等設(shè)計(jì)、施工管理工作。