引入既有客运专线新建车场路基设计

王兴荣 温晓鹏

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

引入既有客运专线新建车场路基设计

王兴荣 温晓鹏

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

论述石济客运专线引入京沪高速铁路德州东站路基设计过程，包括地基处理措施的选择、沉降分析步骤、路基填料的选用、施工注意事项等，为类似工程设计积累经验。

既有客运专线 无砟轨道 沉降分析 地基处理 设计

1 概述

新建石家庄至济南客运专线引入德州东站，与京沪高速铁路德州东站并站设置，石济客运专线与京沪高速铁路相邻到发线线间距6.9 m，车站新增2座岛式站台，4条到发线，于京沪高铁路左侧帮宽路基55.5 m，车站平均填高约6.5 m。站内2座框构桥、1座旅客地道、1座天桥接长。

最初的设想为石济客运专线引入京沪高速铁路德州东站路基在京沪高速铁路开通前与京沪高速铁路同步设计、施工，由于多种因素制约，仅在京沪高速铁路道岔区路基预留接入条件，车站路基没有同期实施。从而形成了新建客运专线车场路基与既有高速铁路路基近距离的工况。

德州东站位于冲积平原，地形平坦开阔，多为耕地，建筑物稀疏，局部地段分布沟渠、坑塘，大部分渠内无水。

(1)地层

粉质黏土(Q4al)：灰褐色、黄褐色及棕红色，软塑—硬塑，0.4 m以上为耕植土，含铁锰质氧化物、姜石或云母碎片，局部夹粉土、粉砂薄层，σ0=120～200 kPa。粉土(Q4al)：黄褐色、褐黄色，潮湿，稍密—密实，含少量锈斑或云母片，局部夹黏土、粉质黏土薄层，σ0=110～220 kPa。黏土(Q4al)：黄褐色、褐灰色，软塑—硬塑，含铁锰质氧化物、锈斑或白色钙质斑点，偶见姜石或螺壳，夹粉质黏土或粉土薄层，σ0=110～190 kPa。粉砂(Q4al)：灰褐色、黄褐色，密实，饱和，含云母或螺壳碎片，局部夹粉质黏土薄层，σ0=200～300 kPa。细砂(Q4al)：黄褐色、褐灰色，密实，饱和，含云母，偶间螺壳碎片，夹粉土、粉砂或粉质黏土薄层，σ0=300 kPa。中砂(Q4al)：黄褐色、灰褐色，密实，饱和，含云母，偶间姜石，砾石，σ0=450 kPa。

(2)水文

地下水为第四系孔隙潜水，勘测期间地下水埋深5.30～12.50 m；主要由大气降水及地表水补给，水位变幅1～5 m。具硫酸盐侵蚀性，环境作用等级H1，具氯盐侵蚀性，环境作用等级L1。

地震动峰值加速度为0.05g；土壤最大冻结深度0.5 m。

京沪高速铁路为时速350 km的铁路，车站内正线及到发线均为无砟轨道，路堤地基采用CFG桩加固，桩间距1.6 m，桩径0.5 m，正线下桩长28 m，桩顶设钢筋混凝土板；到发线下桩长16 m，桩顶设混凝土桩帽，帽顶设碎石垫层。目前已经建成通车3年，路基沉降已基本稳定。靠近石济车场的股道为京沪场7道，隔一站台为6道，右侧为5道正线。

2 设计方案研究

2.1 理论方案研究

(1)增大线间距研究

为减少新建石济客运专线对京沪高速铁路的影响，设计初期研究论证了拉开不同线间距的路基、桥梁等设计方案。表1为路基方案相同的地基处理措施时，不同线间距对京沪高速的附加沉降影响值，最终考虑到营运管理、占地等多种因素，采用了到发线线间距6.9 m的并站设计方案。

(2)并站方案研究

考虑到京沪高速铁路建设过程中地基处理施工并结合其他近似工程经验，拟定新建石济客运专线车场的工程措施：

①两端咽喉区以外远离既有线的路堤地基采用CFG桩加固处理，桩径0.4 m，桩间距1.8 m，正方形布置，桩长10～15 m；车站咽喉区采用螺杆桩加固处理，桩径0.4 m，桩间距2.0 m，正方形布置，桩长10～22 m。

②站台区段临近京沪高速铁路地段，地基采用预应力管桩加固，桩间距2.0 m，正方形布置，桩长22～30 m，桩顶设C35钢筋混凝土板。

③与京沪高速路基搭接地段的路基应提前安排施工，拉长施工周期。管桩施工推荐采用静压法沉桩，从京沪高速铁路坡脚向外间隔进行，路堤填筑沿线路纵向按大致相同的高程进行，减缓路堤分层填筑的速率。管桩施工和路堤填筑需要一定的间隔。在施工过程中，应采取措施减少对京沪高速铁路运营的干扰，科学安排确定施工工艺和工序，并做好施工期监测工作。

④为减少上部荷载，减小路基沉降对既有路基的影响，充分利用泡沫轻质土容重小和强度适宜、施工速度快等特点，石济客运专线与既有线搭接地段的7道与9道间(包括站台下和部分到发线基床表层下1.0 m部位)，采用泡沫轻质土填筑，其他部位填筑B组远运土(见图1)。

图1 局部泡沫轻质土(单位：m)

泡沫轻质土具有轻质性、密度和强度可调节性、高流动性、直立性及施工便捷等特性，以减轻荷重或土压为目的，用于替代填土，是土建领域一种新兴的轻型材料，在建筑及支挡结构物基坑回填、公路及部分铁路路桥(涵)过渡段填筑和软基路基填筑中采用。设计泡沫轻质土重度4～6 kN/m3，立方体抗压强度0.8～1.5 MPa。

2.2 数值分析研究计算模型

计算采用岩土有限元程序Plaxis 8.2二维专业版。计算过程分为以下几步：首先将既有京沪高铁结构物作为基本初始状态，计算土层的初始应力状态。然后在这种状态下建立石济客运专线新建的结构物模型，计算土层的应力及沉降变化情况，进而计算土层变形对京沪高铁路基的影响(见图2)。

图2 几何模型示意

根据工点内路基与既有京沪高速线的关系、路基宽度和地质资料，共选取了5个代表性横断面进行变形分析，新建石济客运专线引起京沪高速铁路附加沉降的分析结果如表1所示，沉降云图如图3～图5所示。

表1 沉降计算结果

图3 自重应力沉降云图

图4 京沪高铁施工后沉降量云图

图5 石济客运专线德州东站施工后沉降量云图

不同地基处理深度，站台区既有线附加沉降计算结果如图6所示。

图6 地基处理深度与附加沉降关系

3 施工控制

3.1 施工工序

管桩施工从既有线坡脚隔桩向外侧压桩，地基处理完成后先填土，控制填土速率，注意填土的均匀性，最后施工泡沫轻质土。

3.2 监测

沿既有京沪高速线正线、紧邻的左侧到发线、最外侧到发线顺线路方向布置布置3条测线，利用自动观测传感器，对轨道形态进行全天候实时监测，利用行车天窗进行人工测量(包括高程、平面状态测量，轨检小车等)，并校核自动观测结果，确保行车安全。

施工前会同工务部门制定监测报警和轨道调整限值报批并备案，施工过程中根据实时监测结果，及时调整轨道状态。

3.3 轨道调整预案

由于7道受石济客运专线框构、旅客地道、路基等施工影响，建议施工区间停用，根据沉降分析，其附加沉降数值较大。为保持轨道的完好状态，施工完成后需要根据实测变形情况，对7道双块式无砟轨道进行整修，并根据实测的沉降值确定采用扣件、垫板调高或其他方案。

京沪正线及其临近到发线，按照理论计算的结果需对轨面高程进行调整，需根据施工过程中实测沉降变形值，确定采用扣件、垫板调高方案。

3.4 试验研究

结合本工点的施工，通过在不同部位埋设分层沉降仪、测斜管、土压力盒及沉降计等，对本段路基的地基，泡沫轻质土浇筑体进行应力、应变等测试，并结合理论计算、实测数据的对比开展试验研究，为无砟轨道路基引入新线、泡沫轻质土在铁路路基工程中推广应用积累经验。

4 结束语

新建铁路引入引起既有路基的沉降变形，可通过地基处理措施、路基结构优化减小；减少新建路基的荷载，特别是如泡沫轻质土等轻型填料的采用，可显著减少新建路堤的荷载，可以减低新建工程对既有铁路的沉降变形影响；采用有限元等理论分析结果可作为设计施工的参考，而加强施工过程的变形监测并据此调整相关的工程措施是保证既有线安全的必要条件。

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Subgradedesignonnew_builtparkinglotleadingintoexistingpassengerdedicatedline

WANG Xing-rong WEN Xiao-peng

2014-09-26

王兴荣(1962—)，男，1985年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业，工学学士，高级工程师。

1672-7479(2014)06-0023-03

U213.1

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