尤昌龍

（中國國家鐵路集團有限公司 工程管理中心，北京 100844）

0 引言

京滬高鐵自2011 年6 月30 日開通，至今已安全、舒適地運營10 年，并達到設(shè)計時速350 km 的運營目標(biāo)，實現(xiàn)了“千里京滬一日還”的美好愿景。這條全世界最高運營時速的輪軌式高速鐵路誕生于我國，不僅是時代的進步，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km高速鐵路縱橫在我國廣袤大地。

我國高速鐵路技術(shù)體系孕育于20 世紀(jì)90 年代。從我國首條高速鐵路秦沈客專建設(shè)開始，《新建時速200 km客貨共線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)函〔2003〕439 號）、《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2003〕13 號、鐵建設(shè)〔2004〕157 號）、TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》、TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》、TB 10001—2016《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》、TB 10751—2018《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(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測與評估技術(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)志著我國路基技術(shù)體系不斷進步、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年我國開始對京滬高鐵進行初步建設(shè)構(gòu)想到2005年，我國相繼開展了系列高速鐵路建設(shè)和試驗施工研究。秦沈客專建設(shè)期間，全長66.8 km、時速300 km的高速鐵路試驗段建成于山海關(guān)—葫蘆島北，并鋪設(shè)了不同類型的無砟軌道，“中華之星”號動車組在該試驗段創(chuàng)造了當(dāng)時我國列車最高時速321.5 km［1］。在此基礎(chǔ)上，鐵道部組織鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司等單位編寫了《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2003〕13 號）；2002—2003 年，軟土路基地基處理、路基填筑足尺試驗在江蘇省昆山市和上海市安亭鎮(zhèn)展開，試驗表明，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施工工藝滿足試驗研究設(shè)計和《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2003〕13號）要求；2003年12月—2004年7月，在鐵道部開展的“京滬高鐵部分區(qū)段施工圖設(shè)計方案國際咨詢”中，進一步明確了路基設(shè)計方案和路橋、路隧過渡段方案標(biāo)準(zhǔn)，鐵道第四勘察設(shè)計院的路橋、路隧過渡段設(shè)計方案在進一步優(yōu)化和完善后，被納入《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2004〕157號）；京滬高鐵及我國多條高速鐵路的建設(shè)、運營實踐表明，過渡段方案成熟、可靠。

2008年北京奧運會前夕，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125 km、設(shè)計時速350 km的京津城際鐵路開工建設(shè)，并于2008年8月1日全線開通運營，北京至天津運行時間縮短至30 min。作為京滬高鐵前期試驗段工程，京津城際鐵路承擔(dān)著驗證京滬高鐵相關(guān)設(shè)計參數(shù)的重任。為滿足京津城際鐵路建設(shè)需要，鐵道部在《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2004〕157 號）的基礎(chǔ)上，結(jié)合引進的無砟軌道技術(shù)，組織編寫了《客運專線無砟軌道鐵路設(shè)計指南》（鐵建設(shè)函〔2005〕754號）。該指南規(guī)定，一般地段無砟軌道路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為15 mm；對路堤、路橋或路隧交界處無砟軌道路基工后差異沉降，以及路基填筑壓實質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也作了明確規(guī)定。

從Ⅰ級鐵路路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)200 mm，到無砟軌道路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)15 mm，鐵路建設(shè)真正實現(xiàn)了路基結(jié)構(gòu)物建設(shè)、設(shè)計理念的飛躍。歷經(jīng)京津城際鐵路、武廣高鐵、鄭西客專和京滬高鐵的建設(shè)實踐，實現(xiàn)了我國高速鐵路建設(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、運營全過程，TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》進一步明確了不同速度等級鐵路路基工后沉降標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

表1 路基工后沉降標(biāo)準(zhǔn)

TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》在TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》基礎(chǔ)上，進一步總結(jié)我國高速鐵路建設(shè)成就和運營成果，規(guī)定了路基結(jié)構(gòu)應(yīng)按照土工結(jié)構(gòu)物的理念進行設(shè)計，高速鐵路路基結(jié)構(gòu)必須具有足夠強度、剛度，保證基礎(chǔ)穩(wěn)固不下沉；強調(diào)了加強路基防排水和邊坡防護設(shè)計，保證路基能經(jīng)歷天寒地凍、暴雨沖刷等不良氣候環(huán)境變化的影響；明確了在區(qū)域性地面沉降地區(qū)及鄰近線路兩側(cè)抽采地下水、深基坑開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，我國鐵路不斷完善相應(yīng)路基施工、質(zhì)量驗收等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國高速鐵路路基技術(shù)體系基本完善，完全滿足了不同速度等級鐵路的設(shè)計、建設(shè)及運營要求。

2 路基技術(shù)進展

2.1 地基處理技術(shù)進步

2.1.1 京滬高鐵建設(shè)技術(shù)準(zhǔn)備階段

針對分布于天津靜海、江蘇昆山、上海的軟土地基，鐵路沿線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，鐵道部組織中國鐵道科學(xué)研究院（簡稱鐵科院），以及各高校、設(shè)計院、相關(guān)施工單位等進行了一系列試驗、施工研究，并提出了針對性措施。

針對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段、安亭試驗段組織開展了水泥粉噴樁、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；在昆山試驗段還組織開展了路基A、B 組填料及C 組改良土填筑施工工藝、施工質(zhì)量檢測、現(xiàn)場動力仿真、沉降變形觀測技術(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，京滬高鐵昆山試驗段鋪設(shè)無砟軌道，為滿足路基工后沉降小于15 mm 要求，在施工中進行二次堆載預(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)過二次預(yù)壓再卸載，滿足路基工后沉降小于15 mm 要求。目前，京滬高鐵昆山試驗段運營效果良好。

2.1.2 京津城際鐵路建設(shè)階段

針對軟土與松軟土互層，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題，并滿足鋪設(shè)無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 個月，評估認為存在局部路基不均勻沉降和路基工后沉降超標(biāo)隱患。通過強化無砟軌道支撐層結(jié)構(gòu)等一系列措施，尤其針對工后差異沉降過大的路橋過渡段，采用加強運營期變形觀測、適時軌面調(diào)整養(yǎng)護、注膠抬道等措施，保證了列車運營速度和舒適度。

2.1.3 武廣高鐵建設(shè)階段

針對溝谷相松軟土、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。武廣高鐵運營后，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。線路運營至今，路基沉降變形穩(wěn)定，線路狀態(tài)良好，并于2021年7—10月連續(xù)強降雨期間經(jīng)受住考驗。

2.1.5 京滬高鐵建設(shè)階段

針對京津城際鐵路、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議，在李窯、鳳陽設(shè)立2 個工程試驗段，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。試驗結(jié)果表明，采用該方案處理類似地基，可適當(dāng)擴大樁間距，節(jié)省地基處理費用［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)問題與對策

（1）針對松軟土為主的地基，當(dāng)?shù)鼗幚砩疃瘸^下臥層（計算樁底以下壓縮沉降厚度區(qū)），且路基安全穩(wěn)定系數(shù)滿足設(shè)計要求時，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、路基靜置時間或堆載預(yù)壓時間不小于6個月情況下（對于非飽和土地基路基應(yīng)至少經(jīng)歷1個雨季），其工后沉降滿足設(shè)計要求，可有效降低地基處理工程量，實現(xiàn)較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

（2）針對以軟土為主的地基，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，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 站場路基沉降變形研究

針對站場路基采取正線與到發(fā)線不同的地基處理方案可能帶來的橫向變形不均勻問題，在京津城際鐵路建設(shè)中，采取正線與到發(fā)線相同的地基處理方案，較好地解決了橫向差異變形問題。但沉降數(shù)據(jù)表明，盡管采取了上述措施，站場區(qū)段路基沉降仍遠大于站場兩端區(qū)間路基，且穩(wěn)定變形歷時長于區(qū)間路基。

針對以上問題，在京滬高鐵濟南西站建設(shè)中，北京交通大學(xué)欒光日等［4］和中鐵十二局集團有限公司張曉波［5］等分別進行了細致、深入研究，揭示了站場路基、咽喉區(qū)路基在建造過程中出現(xiàn)較大沉降變形的原因：站臺路基高于正線路基，其基底附加應(yīng)力相對區(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，該變形更加明顯、劇烈。

經(jīng)分析研究，區(qū)間路基與站場路基結(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)間路基進入道岔區(qū)、站場路基區(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)間路基進入站場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等均隨路基頂面寬度的增大呈逐漸增大趨勢。

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

（3）站場路基沉降變形計算分析及其處理深度不同于區(qū)間路基。

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

圖1 路基附加應(yīng)力與傳遞深度關(guān)系示意圖

站場路基設(shè)計時，應(yīng)充分考慮站場路基基底附加荷載相對區(qū)間路基更大、基底壓縮層更深，且容易受站場范圍內(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，增強地基處理方案、措施的針對性，適當(dāng)提高其安全冗余；施工時，應(yīng)考慮上述因素影響，確保滿足鋪設(shè)無砟軌道工后沉降變形要求為主線，加強施工組織設(shè)計和管理，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路基沉降變形穩(wěn)定的因素。

2.3 填料生產(chǎn)與填筑壓實

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：表征路基填料密實程度的物理指標(biāo)——壓實系數(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，凝聚成具有生命力的路基主體結(jié)構(gòu)，其路基填料構(gòu)成和壓實質(zhì)量決定了路基生命力的強弱，是路基生命力的本源［6］。路基壓實質(zhì)量取決于填料自身顆粒組成和相應(yīng)壓實機械的壓實能力；土體顆粒組成、土體含水量、填筑厚度是決定壓實質(zhì)量的內(nèi)因，壓實機械的壓實能力、路基填筑層平整度等是決定壓實質(zhì)量的外因，外因通過內(nèi)因起作用，通過壓實機械的物理壓實，使松散的路基填料堆積物形成相互嵌固、具有承載列車動荷載反復(fù)作用的路基結(jié)構(gòu)物。從高鐵運營實踐看，以上基本參數(shù)和路基填料構(gòu)成是確保路基壓實質(zhì)量的基本指標(biāo)，是不可突破的紅線。

2.3.2 路基填料技術(shù)

（1）填料分類及成果。

我國路基填料分類標(biāo)準(zhǔn)源于京滬高鐵預(yù)可研階段，葉陽升等［7］對我國鐵路路基填料進行分類研究，提出A、B、C、D組填料劃分原則并在秦沈客專建設(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TZ 212—2005《客運專線鐵路路基施工技術(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)的其他鐵路也有類似現(xiàn)象。針對該問題，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。

武廣客專建設(shè)期間，鐵道部組織開展路基填料粒徑控制研究，通過選用不同填料粒徑開展相應(yīng)的壓實試驗施工，以及壓實系數(shù)K，力學(xué)指標(biāo)K30、Ev2、Evd的對比研究，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)計規(guī)范（試行）》。采用相應(yīng)填料填筑壓實的路基，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（見圖2）。京滬高鐵建設(shè)期間，采用上述標(biāo)準(zhǔn)進行填料生產(chǎn)和填筑壓實，路基安全性、舒適性均滿足設(shè)計要求。

圖2 武廣客專建設(shè)期間的填料生產(chǎn)與填筑壓實

（2）化學(xué)改良土。

在京滬高鐵昆山試驗段，主要采用下蜀黏土、陽山風(fēng)化花崗巖，進行C 組填料改良。針對石灰改良下蜀黏土的含水量大、破碎、拌合質(zhì)量不易控制等問題，創(chuàng)造性地發(fā)明了“場拌法”施工工藝，即在場地中摻拌石灰進行破碎、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，增強其破碎、拌合的和易性，場拌后的填料運輸至路基進行攤鋪整平，再用高速路拌機進行二次破碎拌合（見圖3）。該工藝消除了下蜀黏土含水量較高時難以破碎、路拌過程中容易產(chǎn)生污染等問題，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)過程中擴大應(yīng)用該技術(shù)，并取得明顯成效。

圖3 石灰改良土生產(chǎn)

（3）填料分類標(biāo)準(zhǔn)深化研究。

在高速鐵路的建設(shè)實踐中，盡管已明確路基填料粒徑和分類標(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)境的路基施工實踐表明，其應(yīng)用過程還存在差異性。因此，鐵道部組織鐵科院等單位對路基填料再次進行分類研究［8］，提出更具體、更具適用性和針對性的分類標(biāo)準(zhǔn)。該分類標(biāo)準(zhǔn)基于基床表層對應(yīng)的凍脹、干濕循環(huán)、防滲等特點和技術(shù)要求，針對不同組別填料進行了更詳細的分類，使其更具針對性和目標(biāo)性。根據(jù)路基不同部位的使用功能和填料特點，原A組填料細分為A1、A2，B組填料細分為B1、B2，C 組填料細分為C1、C2、C3 等。TB 10001—2017《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》明確了適應(yīng)于不同路基結(jié)構(gòu)填層的填料類別，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)要求選擇填料類型（見表2、表3）。

表2 一般路基基床表層級配碎石級配特征

表3 嚴(yán)寒、凍脹土路基基床表層級配碎石級配特征

2.3.3 填筑智能化施工

京滬高鐵等高速鐵路的建設(shè)和運營實踐表明，采用改進后的填料分類標(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質(zhì)量，實現(xiàn)了時速350 km 無砟軌道鋪設(shè)的技術(shù)需要。通過優(yōu)化、比選，建立以K、K30為主，Evd為輔的壓實質(zhì)量控制、檢測技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)了路基連續(xù)壓實檢測系統(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械輔助系統(tǒng)引導(dǎo)、控制機械姿態(tài)，利用連續(xù)壓實檢測系統(tǒng)判識每層的壓實質(zhì)量，基本實現(xiàn)少人化、無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

路基填料、壓實的質(zhì)量成果集中體現(xiàn)于TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》中（見表4—表6）。

表4 基床以下路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

表6 基床表層路基填料壓實標(biāo)準(zhǔn)

我國高速鐵路建設(shè)、運營的實踐效果表明，我國當(dāng)前的路基填料分類標(biāo)準(zhǔn)、壓實質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系合理，可保障路基在列車動荷載反復(fù)作用下的變形穩(wěn)定性，保障高速鐵路的安全、高速和舒適運營。

2.4 路基支擋與邊坡防護和路基防排水

2.4.1 路基支擋與邊坡防護

路基支擋結(jié)構(gòu)與邊坡防護和防排水之于路基類似人類防護自身安全的防護鎧甲，防護路基增強抵抗自然災(zāi)害、風(fēng)霜雨雪的抵抗能力；建設(shè)、運營實踐表明，對建于斜坡向的山區(qū)高速鐵路，采用支擋結(jié)構(gòu)進行防護，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（見圖4）。

圖4 路基支擋與邊坡防護

2.4.2 路基防排水

從長遠性、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穩(wěn)定即保障路基在相應(yīng)密實度狀態(tài)下的含水量處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，路基的彈塑性變化均會在動、靜荷載的作用下保持相對穩(wěn)定。

表5 基床表層路基設(shè)計標(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；臨近既有線深基坑開挖抽降水引發(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（見圖5），可使路基基底和主體結(jié)構(gòu)含水量相對穩(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)展和運營實踐的考驗，路基支擋、邊坡防護與防排水系統(tǒng)等為路基結(jié)構(gòu)的重要組成部分的建設(shè)管理理念越來越得到行業(yè)認可，《鐵路邊坡防護及防排水管理、設(shè)計、施工質(zhì)量驗收補充規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2009〕172 號）明確規(guī)定，鐵路路基邊坡防護與防排水工程應(yīng)按結(jié)構(gòu)物進行系統(tǒng)設(shè)計并作為鐵路工程的重要組成部分進行建設(shè)管理，并強調(diào)骨架、框架梁的嵌槽應(yīng)符合設(shè)計要求，同時對錨桿、錨索、骨架護坡鑲邊、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)和檢測規(guī)程》針對路基支擋防護結(jié)構(gòu)工程變形對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%。

補充規(guī)定和規(guī)程從思想上、認知上強化了路基支擋、邊坡防護與防排水結(jié)構(gòu)等對路基結(jié)構(gòu)的防護鎧甲作用。另外，在山區(qū)鐵路建設(shè)時，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路的幾何穩(wěn)定性，建設(shè)、設(shè)計中應(yīng)針對不同的支擋防護結(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 路基沉降變形觀測與評估

京津城際鐵路建設(shè)初始，為滿足線路鋪設(shè)無砟軌道的技術(shù)條件要求，鐵道部發(fā)布了《客運專線鐵路無砟軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》（鐵建設(shè)［2006］158 號），明確要求所有鋪設(shè)無砟軌道的線路均應(yīng)進行沉降變形觀測與評估工作，確認了滿足鋪設(shè)無砟軌道的路基沉降變形條件基本要求。高速鐵路建設(shè)的實踐經(jīng)驗和觀測數(shù)據(jù)分析成果驗證了我國采取的建設(shè)管理理念、設(shè)計理論、施工方案是正確的［10-13］，我國高速鐵路路基沉降變形觀測數(shù)據(jù)分析和評估取得的成果類型及相關(guān)基本條件如下。

2.5.1 Ⅰ類

山前沖洪積、坡積土地基路基沉降變形觀測曲線見圖6。如圖所示，沉降變形曲線為較平滑、規(guī)律的收斂曲線，其工后沉降一般容易滿足設(shè)計要求：

圖6 山前沖洪積、坡積土地基路基沉降變形觀測曲線

（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，觀測過程中外部條件未發(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)定時間一般為3~4個月，工后沉降變形量均滿足要求。

2.5.2 Ⅱ類

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

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個月沉降變形穩(wěn)定，其工后沉降滿足設(shè)計要求。

（3）該類曲線常見于非飽和土路基或路基周圍環(huán)境突變的路基，路基的沉降變形歷時一般不少于6 個月，且至少經(jīng)歷一個雨季。

2.5.3 Ⅲ類

深厚松軟土地層路基沉降變形觀測曲線見圖8。如圖所示，以深厚松軟土地層為主的路基，填筑完成6個月后沉降變形曲線未見穩(wěn)定，后期逐漸趨于穩(wěn)定，其工后沉降滿足設(shè)計要求：

圖8 深厚松軟土地層路基沉降變形觀測曲線

（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）該類路基一般需延長預(yù)壓期或增強地基處理措施；其靜置或預(yù)壓期一般不少于6個月且至少需要經(jīng)歷一個雨季。

（3）此類曲線常見于軟土、松軟土互層或以松軟土為主的平原地區(qū)車站路基。

2.5.4 Ⅳ類

膨脹土（巖）路基持續(xù)上拱變形觀測曲線見圖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)含水量相對穩(wěn)定時，路基填筑完成后逐漸趨于穩(wěn)定；含水量持續(xù)增加時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飽和狀態(tài)或周圍環(huán)境處于相對穩(wěn)定狀態(tài)（見圖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（見圖9（b））。

圖9 膨脹土（巖）路基持續(xù)上拱變形觀測曲線

2.5.5 Ⅴ類

路基凍脹變形發(fā)展變化共分為5 個階段（見圖10）。路基凍脹變形曲線通常呈現(xiàn)為初始凍脹變形波動、持續(xù)凍脹上拱、凍脹變形趨穩(wěn)、春融時凍脹變形波動回落、再穩(wěn)定的特點［14］。

圖10 路基凍脹變形發(fā)展變化階段

無砟軌道路基對沉降變形的高精度要求，激發(fā)了我們對路基工程新問題的不斷探索實踐、認知，通過不斷地探索實踐、認識，再認識、再實踐，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測與評估技術(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測與評估管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠端傳輸、近距離查閱、及時提醒、實時分析等功能，為無砟軌道鋪設(shè)施工，夯實了基礎(chǔ)，完善了鐵路工程沉降變形觀測評估技術(shù)體系，豐富了我國高速鐵路路基技術(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，以及我國高速鐵路建設(shè)實踐表明，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、含水量和壓實后的密實程度是生命力的本源；路基支擋、邊坡防護與防排水系統(tǒng)決定了路基抵抗自然侵蝕和影響的能力，是保護路基的鎧甲；路基過渡段構(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)成了承載列車安全、高速、舒適運營的線下結(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體現(xiàn)。

盡管我國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似地基上建設(shè)高速鐵路網(wǎng)絡(luò)并成功運營的經(jīng)驗，但也經(jīng)歷、克服了軟土、濕陷性黃土、非飽和土過量沉降，巖溶地基路基陷穴、區(qū)域性地面沉降等帶來的路基不均勻沉降，寒區(qū)路基凍脹及膨脹巖、膨脹土路基隆起變形，以及大自然超強暴雨沖刷等帶來的難題和影響。高速鐵路路基工程任重道遠，繼續(xù)加強鐵路建設(shè)管理工作，繼續(xù)提升、完善我國的高速鐵路路基技術(shù)體系依然激勵我們前行。

3.2 技術(shù)對策與建議

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

（1）設(shè)計過程中，應(yīng)統(tǒng)籌考慮外界環(huán)境變化，充分評估路基尤其站場路基周邊市政工程（如深基坑施工抽降水、開挖卸荷、堆載加荷、臨近路基農(nóng)業(yè)灌溉抽降水等因素）對路基沉降變形的影響［14-15］；重點研究對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)對周圍環(huán)境變化的安全裕度。

（2）施工過程中，應(yīng)加強地質(zhì)核查、核對和路基填料核查。地質(zhì)核查核對應(yīng)重點核查膨脹巖、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渡段填筑的級配碎石，應(yīng)重點核查蒙脫石、伊利石、高嶺石、石膏等有害填料及SO42-含量，評估其對路基工程變形的影響。

（3）建設(shè)站場路基過程中應(yīng)根據(jù)各關(guān)鍵工序的安排，及時優(yōu)化、完善施工組織設(shè)計；用大施組的管理理念統(tǒng)領(lǐng)站場路基施工管理；以站場路基施工為主線、以沉降變形控制滿足無砟軌道鋪設(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；建立站場路基、站房、市政工程協(xié)調(diào)機制，統(tǒng)籌解決各關(guān)鍵工序問題。

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