京津、武广、郑西客运专线工程咨询重大技术问题汇编

1 京津、武广、郑西 客运专线 工程咨询 重大技术问题汇编 铁道部工程管理中心 二六年七月 北京 2 1 京津城际铁路工程咨询重大技术问题 京津城际铁路为新建 时速 350 公里的 无碴轨道 客运专线铁路， 建设单位为京津城际铁路有限责任公司，线下工程由铁三院设计。为引进、消化、借鉴国外先进的无碴轨道技术和经验，工程试验段由中铁十七局与德国博格公司联合体设计施工总承包，由铁科院、铁一院与法国 SYSTRA公司 咨询联合体进行工程咨询。在施工图设计文件的咨询中，各方进行了沟通与协商，对因中外规范体系不同、设计 理念差异等难以达成一致的重大技术问题，京津公司以 书面汇报和京津铁工管 200664 号文上报了工管中心，涉及线路轨道、路基、桥涵和隧道专业，共 8个问题，其中轨道专业 2个，路基专业 1个，桥涵专业 5个。工管中心组织了专题研究，形成了专家意见，并以技委 200513 号、工管200649、 72号文进行了回复。为便于理解和应用，对这些问题按专业进行了汇总。 1.1 线路 轨道工程 1.1.1 曲线地段轨道超高设置 （ 1） 中铁十七局博格铁三院联合体意见 联合体认为：考虑到今后一段时间行车速度主要是在200km/h 和 300km/h 之间，建议曲线半径 5500m 时采用 165mm 的超高。 3 中铁十七局博格铁三院联合体超高设置方案 速度V(km/h) 曲线半径R(m) 均衡超高 h0(mm) 实设超高 h(mm) 过、欠超高hg/hq(mm) 过、欠超高 hg/ hq(mm) 350 5500 263 165 98 80 300 5500 193 165 28 80 200 5500 86 165 -79 80 350 8000 181 120 61 80 300 8000 133 120 13 80 200 8000 59 120 -61 80 350 9000 161 100 61 80 300 9000 118 100 18 80 200 9000 52 100 -48 80 （ 2） 外方（ SYSTRA公司）咨询意见 速度V(km/h) 曲线半径R(m) 均衡超高 h0(mm) 实设超高 h(mm) 过、欠超高hg/hq(mm) 过、欠超高 hg/ hq(mm) 350 5500 263 170 93 80 300 5500 193 165 28 80 200 5500 86 165 -84 80 外方咨询认为：假如今后一段时间内行车速度主要在300km/h到 350km/h之间，则建议在 5500m曲线半径下，选择 170mm的超高。 4 （ 3） 工程技术咨询研讨会专家意见 10 月 28 日工程技术咨询研讨会认为：考虑到京津线以300km/h 的动车组为主，同时兼顾 200km/h 上线车及今后速度提高到 350km/h，各方一致同意曲线地段轨道超高设置为：曲线半径 5500m超高为 165mm，曲线半径 8000m超高为 120mm，曲线半径9000m超高为 100mm。 （ 4） 工管中心回复意见 同意按 300km/h 运行速度为主进行曲线地段轨道超高设计，曲线半径 5500m 超高为 165mm，曲线半径 8000m 超高为120mm，曲线半径 9000m超高为 100mm。 1.1.2轨道扣件选择与无缝线路断缝取值 (1)设计情况 钢轨：时速 350km/h客运专线 60kg/m钢轨； 最高轨温 Tmax=+60.6； 最低轨温 Tmin=-27.4； 设计锁定轨温 Te=28 5； 动轮载： 300kN； 扣件纵向阻力 7 8kN/（ m轨），桥上扣件采用无挡肩型小阻力扣件； 钢轨断缝允许值 =10cm。 (2)规范规定 主要设 计依据是京沪高速铁路设计暂行规定，对钢轨断 5 缝允许值的规定为：“钢轨断缝值可取 cm；对于采用小阻力扣件的无碴轨道，当检算断缝值不能满足上述要求时，钢轨断缝值可适当加大，但不得超过 10cm。” (3)中方（铁科院）咨询意见 若桥上线路纵向阻力由 7 8kN/（ m轨）增加到 12kN/（ m轨），则无缝线路作用于墩台的纵向力约增加 40%，由此带来的影响有：修改桥墩的最小纵向刚度限值，墩台截面显著增大，桥墩配筋率显著增加，墩台基础加固，桥梁工程投资增加； 桥上扣件阻力减小，对墩台和轨道受力有利； 从运营实 践来看，桥上发生钢轨断缝的机率很小，恰巧出现近 30年最低轨温时发生钢轨折断的机率更小，我国仅发生的两次大跨桥上钢轨折断值分别为 5.16cm、 2.07cm，远小于检算值10cm。所以，用近 30年最低轨温检算断缝，已有很大的安全储备量； 从试验来看，环形线列车以 85km/h的速度通过 13.8cm的断缝时， 6项决定行车安全的轨道参数均满足要求； 京沪高速铁路设计暂行规定历经 2年研究、编写和反复讨论，并请德、法、日三家公司咨询，最后修改定稿，已正式发布，应作为我国修建高速客运专线的主要设计依据。 (4)外方 （ SYSTRA公司）咨询意见 “建议采用释放温度为 23 5时最小摩擦力 12 kN/m/rail的扣件”。理由： 6 对于钢轨断缝允许值 ，考虑到安全因素，这个值必须限制在 7cm，日本和中国台湾的高速铁路规章也这样规定的，能够获得较满意的安全性指标； 取 =7cm，则扣件纵向阻力为： E A（ T） 2/ =12kN/（ m轨） 通过计算，当设计锁定轨温为 28 5时，允许伸缩的最大长度为 86m，若桥跨超过此值，就需要考虑设置伸缩调节器，而设计锁定轨温为 23 5时，允许伸缩的最大长度可达 108m。 (5)专家意见 9月 29日京津公司组织的专家论证会认为： 无碴轨道上使用扣件类型和扣件参数应尽快明确，建议采用无挡肩扣件； 桥上无缝线路设计，历年（近 30 年内）最低轨温下钢轨折断的允许断缝采用 100mm，设计锁定轨温：无碴轨道上限为30、下限 20；有碴轨道上限为 32、下限 22。扣件纵向阻力：无碴桥采用 7.5kN/（ m轨），有碴桥采用 8kN/（ m轨）。 (6)部与博格公司就无碴轨道技术引进谈判成功后，决定在京津全线采用博格板式无碴轨道，扣件采用 vossloh 扣件。Vossloh 扣件是有 挡肩型大阻力扣件，能保证钢轨断缝值限制在7cm。 （ 7） 工管中心回复意见 按部已明确的扣件进行轨道设计，无缝线路断缝值取 7 7cm。 1.2路基工程 1.2.1桩网结构 （ 1） 设计情况 铁三院按 初步设计审查意见进行的施工图设计，地基处理采用 CFG桩与一层土工格栅和一层 土工格室组成的桩 网结构， 桩顶设置碎石垫层，垫层内夹铺一层抗拉强度为 100kN/m的带凸点双向钢塑土工格栅和一层 GC-100-400土工格室。但目前我国没有成熟的计算桩网结构的理论和方法。 （ 2） 博格公司意见 可以采用土工格栅，但不能用土工格室。其原 因： 土工格室孔网较大，受力变形后孔内填料遗漏，将使格室变形超出标准要求； 格室的焊点强度仅 10kN/m，无法满足结构要求； 目前还没有土工格室在类似结构中成功运用的范例，而CFG 桩与土工格栅形成的桩网结构形式曾在德国柏林 汉堡高速铁路上成功运用（有碴，时速 250km/h，已运营约 5年），对本工程具有借鉴作用，在试验段地基处理工程中可以采用土工格栅结构。同样， CFG 桩与钢筋混凝土板组成的桩板结构形式，可以满足本工程要求。 （ 3） 联合体中方意见 CFG 桩与土工格栅形成的桩网结构形式在本工程中不适用， 8 其原 因： 国内常规材料的强度达不到设计要求，按德国 EBGEO方法计算，设计要求土工格栅的材料强度应达到 400 600kN/m，而国内厂家生产的土工格栅材料强度均不超过 150 kN/m，无法满足设计要求； 进口土工格栅可满足工程需要，但价格昂贵； 经调查，国内厂家也具有满足设计强度要求土工格栅的研发能力，但研发时间需要约半年时间，无法满足工程的工期要求，且因小批量供应，研发费用将直接转入材料，价格昂贵。 铁三院认为土工格室符合初步设计审查意见，但博格公司提出的 CFG桩与钢筋混凝土板组成的桩板结构形式与初步设 计审查意见不符。土工格室应用于软弱地基处理工程实例较多，应用于刚性桩顶尚属首次，虽然目前尚未有成熟设计理论，在试验段沉降控制中应用可积累相关经验。 （ 4） 中外咨询联合体意见 建议采用桩板结构形式，不同意采用任何 CFG桩网结构形式。原因是 CFG桩网结构没有成熟的计算方法和应用于高速铁路无碴轨道的经验，如采用风险较大。 （ 5） 京津城际公司意见 采用桩板结构。 （ 6） 专家意见 目前我国没有成熟的计算桩网结构的理论和方法。根据德 9 方提供的资料使用德国 EBGEO计算方法，专家认为比较可行，可供设计参考； 根据德国 EBGEO方法计算，要求京津试验段桩网结构中的土工格栅抗拉强度为 400 600KN/m； 采用土工格室 -桩网结构目前国内外没有成熟的计算方法，中方建议在试验段用原设计方案和 EBGEO方法进行工程对比试验，研究和总结理论计算方法。外方对此认为没有成熟的计算方法，采用风险较大，不同意在正线做试验。 （ 7） 工管中心回复意见 考虑到京津城际铁路工期十分紧张，同意在速度目标值300km/h 地段采用桩板结构。 1.3 桥梁 1.3.1抗震力计算 （ 1） 设计情况 在施工图设计中，桥墩地震力计算依据是铁路工程抗震设计 规范（ GBJ111-87）。 （ 2） 外方（ SYSTRA公司）咨询意见 国标 GBJ111 87 没有考虑塑性区，结构在地震条件下的表现仅考虑了弹性区，无法确定结构首先塑性变形的部分。国标GBJ111 87中采用的地震力计算公式得出的地震力过低，使用国际方法计算的地震值是国标的 3至 5倍（纵向 3.8倍、横向 5.77 10 倍），法国 SYSTRA公司认为国标 GBJ111 87不足以进行安全的抗震设计。 正在报批的新抗震规范（报批稿）与国标 GBJ111 87 相比，体现了其进步性，但仍需进行调整，以便和国际规范相一致。以永 定新河特大桥 276 号墩（ 7 度地震）为例，按国际规范和新抗震规范（报批稿）计算结果对比如下： 纵向地震力：采用欧洲标准的计算结果为 1338KN，采用新抗震规范（报批稿）的计算结果为 1240KN，欧洲标准下的纵向地震力是新抗震规范（报批稿）的 1.08倍； 横向地震力：采用欧洲标准的计算结果为 2939KN，采用新抗震规范（报批稿）的计算结果为 1769KN，欧洲标准下的横向地震力是新抗震规范（报批稿）的 1.66倍。 以下是墩柱底部所需的纵向钢筋和桩基内所需的纵向钢筋的对比： 墩柱底部所需的纵向钢筋对比（ 276号墩） 墩柱底部 纵向钢筋的百分比 欧洲标准 0.2 新规范 0.5 国标 GBJ111 87 0.3 博格 0.3 11 桩基内所需的纵向钢筋对比（ 276号墩） 墩柱底部 纵向钢筋的百分比 长度 m 欧洲标准 1.5 25 新规范 0.5 25 国标 GBJ111 87 0.5 25 博格 0.9 35 结论 桥墩纵向钢筋和桩基承载能力满足要求，但桩基钢筋数量不够，建议采用欧洲标准（墩配筋率 0.2%，桩配筋率 1.5%），以确保设计既安全又经济。 （ 3） 专家意见 2005 年 9 月 29 日专家论证会认为：关于地震力的计算和下部结构的配筋布置，按 GBJ111-87抗震规范的设计与按欧洲规范的咨询结果有较大差别，而新抗震规范有较大改进，已报建设部审批。建议在本工程中采用新抗震规范（报批稿）。 （ 4） 铁三院按照新抗震规范（报批稿）设计情况 按照新抗震规范（报批稿）， 7 度地区墩身配筋率为 0.25%,桩基配筋率为 1.2%；8 度地区墩身配筋率为 0.38%,桩基配筋率为1.3%。增加费用（常规梁跨） 4亿左右。 （ 5） 工管中心回复意见 12 新抗震规范已颁布，未施工工程应按规范检算修改。 1.3.2制动力和牵引 力 （ 1） 设计情况 按京沪高速铁路设计暂行规定，桥上列车制动力或牵引力按 ZK竖向荷载的 10%计算。双线桥采用一线的制动力或牵引力。 （ 2） 外方（ SYSTRA公司）咨询意见 根据欧洲规范，制动和加速力是 ZK竖向荷载的 25%，适用于双线。 法国 SYSTRA公司坚持以下几点： 建议采用双线的制动和加速荷载，原因是在同一条铁路线上有一列车加速且另一列制动是经常发生的情况（如列车出站时或在有坡度的线路上）； 应该确定线路上运行的列车轴的类型和荷载。列车荷载的25应该低于 ZK竖向荷载的 10%； 任何比上述实际 列车重的列车在没有经过验证前不得在轨道上运行。此限制尤其针对轨道上运行的工程用车。另外，如果下一代型号的列车的制动和加速应力更大，可能影响远期运营。 （ 3） 中方设计意见 考虑到两列车同时在一孔梁上加速、制动的可能性很小，且制动力最大出现在即将停车的瞬间。设计认为应该按京沪高速铁路设计暂行规定执行。 （ 4） 专家意见 2005 年 9 月 29 日专家论证会认为，制动力和牵引力建议按 13 现行中国有关规范执行。 （ 5） 工管中心回复意见 原则同意按京沪高速铁路设计暂行规定进行制动力和牵引力的取值。 1.3.3承台及桩的钢 筋布置 (1)设计情况 施工图设计承台配筋采用上下各一层钢筋网布置，桩基采用12根 20mm 的 Q235光钢筋。 (2)外方（ SYSTRA公司）咨询意见 桩的设计符合中国规范要求，但设计采用的制动 -加速应力和地震应力不符合国外标准。 建议设计参考必要的国外桩基最小配筋率标准（ 1.5）。 (3)中方设计意见 桩基配筋是依据计算确定的，桩基采用构造配筋，与外方要求最小配筋率有差别，钢筋型号也有差别。中方设计认为，桩基配筋是合理的，承台满足刚性角的要求。因此，施工图配筋是合理的。 (4)专家意见 2005年 10月 28日工程技术咨询研讨会专家认为，关于承台及桩的配筋布置：为适应抗震要求，桥墩伸入承台的钢筋适当加长；承台按地震荷载进行检算；桩头附近适当提高配箍率。 （ 5） 工管中心回复意见 14 同意按新抗震规范和现行桥规进行承台和桩的钢筋设计，并适当提高桩头配筋率。 1.3.4钢轨伸缩调节器的设置 (1)设计情况与中方设计意见 京津城际多处设计有（ 60m+100m+60m）的连续箱梁，设计在跨中位置设置钢轨伸缩调节器。 钢轨伸缩调节器设置在连续梁梁跨中部可极大地减小桥梁墩台的附加纵向力，达到技术、经济系统优化的目的，理由如 下： 极大地减小墩台的纵向附加力； 此方案成功应用于钱塘江二桥、广深线、秦沈线等工点，至今运营良好； 钢轨伸缩调节器的设置方案涉及线路纵向阻力、断缝控制、不同轨道结构附加应力限值、桥梁墩台结构设计等诸多因素，国内具有多年的无缝线路铺设经验，形成较为成熟的、系统的轨道和桥梁结构设计理论与标准。 (2)规范规定 京沪高速铁路设计暂行规定关于钢轨伸缩调节器的设置原则是“钢轨伸缩调节器应尽量少用或不用”，对设置位置没有具体规定。 (3)外方（ SYSTRA公司）咨询意见 建议将伸缩缝安置在连续梁的两端，因为 不易受温度变化而引起桥面变形。理由如下： 15 伸缩缝远离轨道的应力最大区域，可能发挥不了作用； 当列车通过时，桥梁中部的伸缩缝将受到桥面纵向和竖向变形影响，接近固定支座的伸缩缝受变形影响较小； 如果伸缩缝远离“固定区”，可能不易调整； 9月 29日与中方专家讨论后，建议将钢轨伸缩调节器装在固定支座附近或在一个无自动力的桥跨上，以避免伸缩调节器固定部分的位移。 (4)博格公司意见 在 10月 28日工程技术咨询研讨会上，博格公司提出：在由简支梁或简支梁与连续梁组成的长桥上，在梁面上制作一个跨越桥梁端缝的连续承载 板，并在承载板上铺设与路基相同的标准轨道板（长度为 6.5m），并对轨道板进行纵向连接，采取这种设计可以不设置钢轨伸缩调节器。同时，此方案与设置钢轨伸缩调节器的方案相比，对墩台的支座反力基本没有变化。 (5)中方（铁科院）咨询意见 按不同情况在连续梁的中跨跨中设置伸缩调节器是可行的。理由如下： 通过理论分析与实测得出：钢桥梁端伸缩量大（济南黄河大桥 232m跨度的梁端伸缩量达到 21.4 32.9mm），混凝土梁端伸缩量小（石龙大桥 112m跨度的梁端伸缩量仅 2.5 3.8mm）； 为补偿钢梁的较大位移，应在梁 端设置钢轨伸缩调节器； 联长不太长的混凝土连续梁梁端位移较小，没必要在梁端 16 设置钢轨伸缩调节器来补偿钢轨的位移量，设置钢轨伸缩调节器的目的是减小作用于墩台上的无缝线路纵向力； 在跨中设置双向钢轨伸缩调节器，可使调节器前后两个方向长轨条的伸缩量位移方向相反，作用于墩台的无缝线路伸缩纵向力相互抵消，近似为零； 只有在混凝土连续梁的联长很长或困难情况下才在梁的两端分别设置双向钢轨伸缩调节器。 (6)专家论证会意见 9月 29日京津公司组织的专家论证会认为：在连续梁的中跨跨中设置双向调节器是可行的。 (7)工程技 术咨询研讨会专家意见 10月 28日工程技术咨询研讨会认为：关于 60m+100m+60m长桥无碴轨道设计和钢轨伸缩调节器的设置，博格公司介绍了设计方案，与会专家认为其提供数据不够全面，难以对其解决方案进行评价，建议： 铁三院提供本线无碴轨道设计外部边界条件、 60Kg/m钢轨参数及大跨度梁设计参数，博格公司按中方提供的技术条件进行桥梁上无缝线路设计计算，同时铁三院及 SYSTRA公司针对博格板式无碴轨道的结构，进行桥梁无碴轨道无缝线路检算。各方将计算结果报京津城际公司汇总，适时组织专题论证。 博格公司尽快将无 碴轨道桥梁支座反力提供给铁三院，以便与原设计进行对比，进一步检算桥梁设计。 17 (8)工管中心回复意见 尽快组织对博格公司提出的（ 60 100 60） m 连续梁无碴轨道取消钢轨伸缩调节器的设计方案进行技术论证， 12 月 20 日前报部。 1.3.5 承台和桥墩设计问题 （ 1）博格公司意见 墩身和承台之间、承台和桩身之间属于 结构间的 连接， 根据震规分类， 应按 “ 设计地震 ”进行 检算， 地震动峰值加速度取 0.15g。 承台六个面 均配置 钢筋 ，以提高整体性和改善承台因混凝土水化热产生的裂缝，墩身钢筋伸入承台与承台底面钢筋连接， 配筋量 为 6.8t。 （ 2）设计院意见 墩身和承台之间、承台和桩身之间 不 属于 结构间的 连接， 铁路工程抗震设计规范中界定的桥梁上、下部结构连接指的是 支 18 座、伸缩缝、抗震档块、限位装置等 （震规条文说明中的解释）。承台应 按照 “ 多遇地震 ” 进行 检算 ， 地震动峰值加速度取 0.05g。承台顶、底面配置钢筋，墩身钢筋伸 入承台 的长度按钢筋混凝土锚固长度进行设计，锚固长度满足要求，构造上不要求必须与承台底面钢筋连接，配筋量 3.3t。 两个单位承台配筋情况对比见图 1： 图 1 两个单位承台配筋情况对比 （ 3）咨询单位意见 关于承 台配筋 铁三院确认其设计符合京津城际铁路承台地震力设计应用铁路工程抗震设计规范研讨会会议纪要 (工管 200649号 )及3月 22日建设司组织的专家会议意见，满足现行 铁路桥涵地基和基础设计规范，并按照有限元理论进行了检算。咨询方 SYSTRA公司认为有限元理论适用结构处于弹性状态，对于桥梁承台应按照国际通用方法双轴弯曲法 和 压拉杆法对承台底部钢筋进行检算。由于计算方法不同，目前 9种简支梁承台， SYSTRA公司确认1、 2 类（ 8 根 1.0m）承台设计底部配筋与咨询 方计算配筋量比较接近，同意 1、 2类承台设计，其 他承台应增设底部配筋 2至 3倍。承台配筋对比见下表： 20 20,HRB335 19 承台尺寸 （高度含加台高） 11.0 8.0 3.5m 12.5 8.1 4.0m 12.5 9.1 4.0m 11.0 8.0 2.5m 12.5 8.1 5.0m 桩基 12 1.0m 10 1.25m 12 1.25m 12 1.0m 11 1.25m 平行轨道方向 Asx(cm2/m) 设计 31.4 31.4 31.4 31.4 31.4 咨询 65.1 61 89.8 38 69.9 差别 2.07 1.94 2.86 1.21 2.23 增加量（ T） 2.35 2.39 5.31 0.46 3.13 垂直轨道方向 Asy(cm2/m) 设计 31.4 31.4 424 39.3 31.4 咨询 50.9 55.5 72.7 51.2 90.0 差别 1.62 1.77 1.73 1.30 2.87 增加量（ T） 1.36 1.96 2.76 0.82 6.27 关于桥墩配筋 铁三院认为 桥墩设计按照铁路设计规范进行了设计，满足京津城际铁路承台地震力设计应用铁路工程抗震设计规范研讨会会议纪要（ 工管 2006 49 号）及 3 月 22 日部建设司 组织的专家 会议意见。 SYSTRA 公司认为目前墩身设计虽满足现有中国规范 ， 但其 配筋不能够保证足够的延性 ，对于新建高速铁路， 20 建议参照国际惯例对现有的混凝土桥墩承台以上 3米范围内加强勾筋，将混凝土桥墩底部配筋参照钢筋混凝土桥墩进行设计，使得地震作用下桥墩的延性得到保证。 对于圆端形桥墩 ， 建议改用 12mm的箍筋每 200mm对竖向主筋进行约束 ， 每层中这些勾筋的水平间距为 400mm（每墩约需要增加 1 吨钢筋） 。 桥墩箍筋 对比见下表 ： 圆端形桥墩配筋率 三 院 欧洲、美国 咨询方建议 纵向配筋率（平行轨道） 0.09% 1% 0.36% 横向配筋率（垂直轨道） 0.08% 1% 0.22% （ 4）研讨会主要意见 在 3 月 9 日的研讨会上，与会人员听取了博格公司、铁三院和铁科院咨询联合体就京津试验段桥梁承台地震力设计应用铁路工程抗震设计规范的情况介绍，经过充分的讨论和交流，形成下列意见 : 原则同意按照多遇地震进行桥墩抗震检算。 考虑到结构整体进入非弹性工作阶段后，结构振动特性发生了变化，仍按弹性阶段计算不尽合理，建议对墩身、承台、桩基连接的关键部位适 当加强，以提高结构的抗震性能。 .桩头配筋设计按照抗震规范的相关要求进行加强。桩头两倍桩径范围内箍筋加密，直径不小于 10mm，间距不大于 10cm； 21 主筋配筋率不小于 0.5。 .墩身的纵向钢筋伸入到承台应具有足够的锚固长度。 .加台和承台可按构造设置护面筋。 （ 5） 工管中心回复意见 按研讨会意见执行。 22 2 武广客运专线工程咨询重大技术问题 武汉至广州 客运专线 为新建 时速 350公里的 无碴轨道 客运专线铁路， 建设单位为武广客运专线有限责任公司，线下工程由铁四、二设计院设计。为引进、消化、借鉴国外先进的无碴轨 道技术和经验，武汉工程试验段由中铁八局与德国海德坎普公司联合体、新广州站工程试验段由中铁四局与日本 海外铁道联合体 设计施工总承包，由铁四院与德国欧博迈亚公司咨询联合体进行工程咨询。在施工图设计文件的咨询中，各方进行了沟通与协商，对因中外规范体系不同、设计理念差异等难以达成一致的重大技术问题，武广客专公司以武广工 200581、 200634、 38、 79号、武广函 200578、 200680号，广州新客站工程指挥部以新站指20063 号文上报了工管中心，涉及路基、桥涵和隧道专业，共27个问题，其中路 基专业 13个，桥涵专业 8个，隧道专业 6个。工管中心组织了专题研究，形成了专家意见，并以技委 200515号、工管 200620、 50、 62、 73、 81、 85号文进行了回复。为便于理解和应用，对这些问题按专业进行了汇总。 2.1路基专业 2.1.1基床换填厚度问题 (1) 设计情况 : 根据客运专线无碴轨道设计指南，路基基床厚度为水硬性砼层厚 (0.3m)+基床表层 (0.4m)+基床底层厚度 23 之和不小于 3.0m；路堑根据不同土质条件确定基床底层换填厚度，当基床土质条件不能满足基床底层压实要求时，应进行换填 ，换填厚度没有明确 (高速暂规为换填厚度不小于 1.0m)。 铁二院：在基床范围内，对不满足要求的土体全部换填 ； 铁四院 :无碴轨道路堑基床底层的换填厚度主要根据地基土的性质、状态和动荷载影响深度等因素确定：弱 微风化的硬质岩基床 , 应对开挖凹凸不平处以 C25的混凝土填平； 软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑基床（静力触探比贯阻 Ps 1.8Mpa或基本承载力 0 0.2Mpa）时，基床表层全部换填级配碎石，表层以下的换填材料、厚度详见表 1，并满足相应的压实标准。 表 1 客运专线无碴轨道路堑地段基床底层换填厚 度表 线路等级 换填厚 度 换填填料 适用的路基及地质条件 附注 200Km/h 以上无碴轨道 0.5m A、 B 组填料或改良土 强风化硬质岩路堑 主要指石英砂岩、花岗岩类 1.0m A、 B 组填料或改良土 软质岩路堑、土质（不含膨胀土、红黏土、极软岩）路堑 换填底部设复合土工膜 1.5m A、 B 组填料或改良土 膨胀土、红黏土、极软岩路堑 换填底部设复合土工膜 (2) 咨询意见： 无碴轨道路基基床厚度为水硬性砼层厚(一般为 0.3m)+基床表层 (KG2层，一般为 0.4m)+基床底层厚度之和不小于 2.5m 或轨顶至基床底层底部厚度不小于 3.0m；当路堑基床土质条件不能满足基床底层压实要求时，均需全部换填。见图 1、图 2。 24 图 1 德国 300km/h时速高速铁路无碴轨道路堤标准横断面 图 2 德国 300km/h时速高速铁路无碴轨道路堑标准横断面 (3) 设计 院 意见： 结合德铁 300km/h客运专线对基床换填的要求，综合考虑不同岩土条件认为， 200km/h 以上客运专线无碴轨道路堑基床底层厚度一般情况下 (地下水不育时 )可按表 2进行换填，地下水发育时路堑基床底层应全部换填并加强排水处理。 25 表 2 客运专线无碴 轨道路堑地段基床底层换填厚度表 线路等级 换填厚度 换填填料 适用的路基及地质条件 附注 200Km/h 以上无碴轨道 1.0m A、 B 组填料或改良土 强 -弱风化软质岩、强风化硬质岩路堑 设复合土工膜一层 1.8m A、 B 组填料或改良土 一般土质（含全风化岩层）、极软岩路堑 设复合土工膜一层 2.3m A、 B 组填料或改良土 膨胀土、红黏土等特殊岩土路堑 设复合土工膜一层 注： 根据 OPB 咨询意见， 路堑基床换填底部的复合土工膜在高速列车长期动载作用下，由于地表极少部分水的下渗和地下毛细水的上升将在复合 土工膜上下膜面附近形成积水区，水流很难排出，长期作用下将引起路基基 床病害；铁四院 建议 将 复合土膜 设与基床底层侧沟底以上 0.2m 处，设 PVC 引排水 。 (4) 公司意见： 同意咨询意见 。 (5) 专家意见： 同意铁四院提出的路堑基床底层换填厚度表2，但对表中划分应细化，复合土工膜的位置应结合排水考虑。 (6) 部批复意见 :同意铁四院提出的路堑基床底层换填厚度，但对表中划分应细化，复合土工膜的位置应结合排水考虑。 2.1.2路基工后沉降控制问题 (1)设计情况 : 无碴轨道路基工后沉降量不应大于 30mm，不均匀工后沉 降量不应大于 20mm /20m。 桥台 (涵 )与路基过渡段、隧道基础与洞口外路基的工后差异沉降错台不应大于 5mm。路桥、路隧过渡段或任意两段路基沉降差异造成的折角不应大于 1/1000。 所有土质地基均需进行工后沉降分析，对不满足工后沉降控制标准的地基需进行处理，要求路基填筑完成或施加预压荷载后，应有 6 18个月的沉降观测和调整期， 且必须至少经过一个雨季， 经工后沉降评估分析满足要求时方可铺设无碴轨道。 26 (2) 咨询意见： 由于无碴轨道线路状态的只能通过扣件系统进行调整，因此，与有碴轨道相比对下部基础变形的要求 更为严格。以下为德铁路基残余变形量的具体规定： 长期运营中路基工后残余沉降量必须小于等于扣件的调高量减去 5mm；无碴轨道扣件本身最大可调量为 20mm(已考虑相关施工、测量误差等 )，无碴轨道路基允许的工后残余沉降应 15mm。 如果在路基长度大于 20m的线路范围产生较均匀的轨道下沉，则路基工后残余沉降允许达到第项的 2倍，即 30mm，并且在某一线路区段上的路基的下沉能按竖曲线 Ra 0.4Ve2进行圆顺（式中 Ra为竖 曲线半径， Ve为线路设计最高速度），允许工后差异沉降值应 13mm/50m。 路桥或路隧 交界处的差异沉降不应大于 5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁等的折角不应大于 1/500。 对于使路基产生不可预测的残余变形区段、地下水位高出钢轨顶面以下 1.5m的路基区段均不应铺设无碴轨道。 对所有土质地基均需进行工后沉降分析，对不满足工后沉降控制标准的地基需进行处理，要求路基填筑完成后至少应有 6个月的沉降观测期，经工后沉降评估分析满足要求时方可铺设无碴轨道。 (3) 设计 院 意见： 德方提出的路基工后沉降标准充分考虑了不同地基条件、线路设计条件及轨道结构可调性等实际情况，更 27 适合于无碴轨道路基设计要求，基本同 意按德国标准进行设计。但对于德方提出的允许工后差异沉降值 13mm/50m 则应为轨道结构需要的条件，建议纳入施工验收范围，过渡段沉降差异造成的折角改为不应大于 1/1000。 (4) 公司意见 : 同意咨询意见 。 (5) 专家意见： 鉴于我国目前无碴轨道设计指南中路基工后沉降的标准与德国设计标准基本一致，同意按正式颁布的 客运专线 无碴轨道设计指南中的标准执行。 (6) 部批复意见 :按正式颁布的客运专线无碴轨道铁路设计指南 (铁建设函 2005754号 )中的标准执行。 2.1.3 地基加固处理设计差异问题 (1) 设计情况 : CFG 桩网复合地基按中国 建筑地基处理技术规范 (JGJ79 2002)进行设计与沉降估算；桩上碎石垫层与土工格栅主要起均布应力与均匀沉降作用，不作为受力结构进行设计； 堆载预压 土柱高度根据轨道荷载 +列车静力荷载、路基填筑高度、地基土（可压缩层）厚度、性质通过工后沉降估算确定，用来消除后期荷载产生的沉降， 预压土柱高度一般 1 1.5m左右。 (2) 咨询意见： CFG桩网复合地基应按群桩理论进行设计，拉筋是用来传递桩所承载的应力的，应作为受力结构设计，土工格栅桩间形成的拱形应力重分布作用与 薄膜作用 (桩与土之间沉降差异引起土工格栅的应变和张应力 )，路堤稳定性计算还应考虑 28 路堤沿土工格栅面滑移破坏；堆载 预压土柱高度 应充分考虑动荷载影响， 根据高速铁路的动力荷载特征，列车动载和轨道静载之和一般不小于 50 kPa，因此预压荷载 高度不宜小于 2.5m。 (3) 设计 院 意见： 采用 CFG 桩进行地基处理，设计桩间距较小 (一般 3 5 倍桩径 )情况下的房建基础按复合地基进行设计取得了成功，设计桩间距较大时可考虑按群桩理论进行设计；堆载预压土柱高度应不小于动静荷载应力之和 (同意德方观点 )，填土较高时预压土柱高度可采用较 高的超载预压高度。 (4) 公司意见 : 同意咨询意见 。 (5) 专家意见： 对于 CFG桩加筋垫层，采用复合地基理论设计时，现场应做大直径的复合地基载荷试验，以验证和确定地基加固后的地基复合模量值。 关于堆载预压土柱高度，应根据具体工点情况并结合施工工期要求具体设计。 (6) 部批复意见 : 对于 CFG 桩加筋垫层，采用复合地基理论设计时，现场应做大直径的复合地基载荷试验，以验证和确定地基加固后的地基复合模量值。 堆载预压土柱高度，应根据具体工点情况并结合施工工期要求具体设计。 2.1.4 无碴轨道路基曲线地段超 高问题 (1) 设计情况 : 初步设计鉴定意见（初稿）确定在轨道支持层（水硬层）中实现。 (2) 咨询意见： 为便于施工，无碴轨道路基曲线地段超高粗 29 调 在路基基床表层实现（即在路基防冻层顶部实现），精调在轨道水硬性混凝土 支撑层实现，这在德国是通用的方法。 (3) 设计 院 意见： 为便于施工，同意按德方咨意见办理。 (4) 公司意见 : 同意咨询意见 。 (5) 专家意见： 执行部有关规定。 (6) 部批复意见 :无碴轨道路基曲线地段超高粗调在路基基床表层实现，精调在轨道水硬性混凝土支撑层实现。 2.1.5 路基附属设施的设置 问题 (1) 设计情况 : 按 客运专线无碴轨道设计指南 设计。 (2) 咨询意见： 为避免浅埋过轨钢管对火车高速运营产生不利的影响（轨道纵向刚度跳跃引起），根据德国铁路规范一般其埋置深度应不小于2.5m（以轨枕顶起算）。如果无法满足上述要求，应分析火车运营时轨道、路基和钢管的动力相互作用对机车运营的影响。 对 PVC 排水管，为了避免因火车运营引起的重复动力荷载产生疲劳破坏，一般其埋深应大于 1.5m。应根据水文勘察报告提供的设计水流量 Q确定 PVC排水管的直径和纵向坡度。 无论是过轨钢管还是 PVC排水管，必须对预 埋管件进行静力分析设计并考虑交通荷载。铺设管道时，应严格按预埋管件静力分析假定的土类和刚度要求施工，同时在过轨钢管的顶部构造设置缓冲弹性板。 (3) 设计 院 意见： 30 站后相关工程与站前路基专业的接口问题，如电缆槽设置、管道过轨设置、集水井设置等应充分考虑列车运行动荷载、地基与管线间的刚度跳跃 (差异 )、静载作用的影响等，鉴于中国在这些方面还缺乏相应的经验，建议采用德国标准进行设计；但有关管线在路堑地段埋得太深不利于施工，当埋深在 2.5m以内时，目前还无法计算列车运行动荷载、地基与管线间的刚度跳跃 (差异 )、静载作 用等对管道影响作用。 (4) 公司意见 : 同意咨询意见 。 (5) 专家意见： 路基过轨管道埋深原则，按轨底下不小于1.5m考虑，具体设计还应考虑过轨管道构造和耐久性。 (6) 部批复意见 : 路基过轨管道埋深原则，按轨底下不小于1.5m考虑，具体设计还应考虑过轨管道构造和耐久性。 2.1.6边坡稳定性问题 (1)设计情况 : 路基边坡稳定通常情况下采用瑞典条分圆弧法计算，部分特殊边坡采用有限元法分析法计算边坡稳定安全系数，路堤荷载按双线双荷考虑，一般只计算路基运营期间稳定安全性； 一般情况边坡坡率根据铁路路基 设计规范(TB10001-2005)第 27页和第 31页执行，当路基边坡高度大于 20m时，边坡坡率应通过稳定分析检算确定，最小稳定安全系数为1.15 1.25(浸水路基则应大于 1.25)，高速铁路边坡最小稳定安全系数一般取 1.25； 路堤边坡加筋 土 工格栅主要作用为防止边 31 坡局部溜坍和路基填筑施工管理层，因不加土工格栅的边坡，其稳定性也满足设计要求，所以不进行检算。 (2) 咨询意见： 路基边坡稳定通常情况下采用瑞典条分圆弧法计算，边坡稳定安全考虑不同工况条件 (边坡施工完成最终阶段 LF1、施工阶段 LF2、考虑地 震力影响 LF3)，采用分项安全系数 (如永久荷载、活荷载、岩土内摩擦角和内聚力、土工织物等 )进行计算； 对于软土路基、高路基及路基基底采用土工织物加固的路基，还应考虑边坡基底面剪应力破坏安全问题，计算方法一般为边坡块体受到类似库仑主动土压力 (采用逐点追索图解法寻找最不安全的点 )为滑动力，基底产生的摩擦力为抗滑力，按极限平衡法进行计算；作为边坡施工管理层的路堤边坡土工格栅应按边坡加筋进行检算。 (3) 设计 院 意见： 根据德铁规范，一般情况下 德国路基边坡坡率较中国缓。路基边坡稳定性计算方法，德国采用的是对各设计参数 的分项安全系数法，中国采用的是整体安全系数法，二者之间从计算数值上较难比较。通过代表性工点设计对比发现，采用瑞典条分圆弧法的计算结果， 铁四院 与 海德坎普 的稳定计算 结果基本上都是符合稳定要求的。因此，铁四院认为中国铁路路基边坡坡率设计经过 50多年几十条铁路的实践验证，其计算理论是符合实际要求的，具体到设计工点则应根据工点地层岩性、地质构造、风化程度、边坡浸水、地下水发育情况等综合选取合理的计算参数，确保边坡安全稳定。 32 (4) 公司意见 : 同意咨询 意见 。 (5) 专家意见： 路堤边坡稳定性检算，按现行 规范执行 。建议 选取典型工点与德方检算结果进行对比分析。 (6) 部批复意见 : 路堤边坡稳定性检算，按现行规范执行。并选取典型工点与德方检算结果进行对比分析。 2.1.7过渡段问题 (1) 设计情况 :按 客运专线无碴轨道设计指南 设计。 (2) 咨询意见： 在桥桥、桥隧和隧隧过渡段间的短路基 (长度 60 m)上 设置 C15混凝土板渐变厚度进行过渡是不经济的， 过渡区的路基采用级配砂砾石或级配碎石 +3 5水泥进行填筑，其刚度足以满足设计要求 (具体值尚未提供 )，并认为过渡段设计的控制参数是刚性结构和填土的工后长期沉降差，如果沉降差 得以控制，就可减少刚度变化引起的附加动荷载。对于 桥桥、桥隧和隧隧间 长度大于 60m而小于 150m路基过渡段则和一般性过渡段设计要求一致即可。 (3) 设计 院 意见： 德方的意见是可行的，建议采用。 (4) 公司意见 : 同意咨询意见 。 (5) 专家意见： 对于桥桥、桥隧和隧隧间长度小于 60m的短路基过渡段，在满足沉降要求的条件下，可将混凝土渐变段改为掺 3-5%水泥的级配碎石填筑。 (6) 部批复意见 : 对于桥桥、桥隧和隧隧间长度小于 60m的短路基过渡段，在满足沉降要求的条件下，可将混凝土渐变段改 33 为掺 3-5%水泥的级 配碎石填筑。 2.1.8路基工后沉降控制标准执行问题 武广客运专线无碴轨道路基工程工后沉降控制标准，根据我国无碴轨道铁路设计指南， 路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求， 对于调高量为30mm 的扣件，扣除施工误差后仅有 20mm 的 可调量，再考虑列车运行中动荷载影响需要预留 5mm的余量， 工后沉降一般不应超过15mm；沉降比较均匀、长度大于 20m的路基，允许的最大工后沉降量为 30mm，并且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足24.0 sjsh VR 。此规定与 德 铁 DS836和 AKFF相一致。 (1)咨询 意见 :施工图咨询期间，咨询联合体外方德国欧博迈亚公司专家认为，铺设无碴轨道地段路基工后沉降横断面设计应按 15mm控制（在德国也是按照这个标准执行的），只有当检算路基工后沉降 15mm时，才同意对施工图签署确认。 (2) 设计院意见 :设计中一般地段按工后沉降 15mm 进行控制，沉降均匀地段若长度大于 20m（如路堤高度相近，基底土层厚度及性质相近），工后沉降按 15 30mm控制 。全线路基工后沉降设计标准执行情况见下表： 34 武广客运专线路基设计工后沉降标准执行情况表 工 程分段 路基总长度 （ km） 按 15mm 控制的路段长（ km） 按 15 30mm 控制的路段长（ km） 天兴洲工程试验段 8.308 6.103 2.205 天兴洲综合试验段 20.960 6.291 14.669 乌龙泉至韶关段 323.112 257.239 65.873 韶关至花都段 37.682 23.567 14.115 合计 390.062 293.200 96.862 (3) 专家意见 :原则上按无碴轨道铁路设计指南执行。设计中一般应按 15mm控制，对设计中出现工后沉降 15 30mm的路段，必须进行整体沉降分析和判断。 根据专家意见，武广线有近 100km 路基地段工后沉降超过15mm，要进行整体沉降分析和判断。 (4) 部批复意见 :建设、设计、咨询、施工、监理要统一思想，建立起趋于“零”沉降的理念。原则上按客运专线无碴轨道铁路设计指南（铁建设函 2005754号）第 4.1.4条执行。设计中一般应按 15mm控制，对设计中出现工后沉降 15 30mm的路段，必须进行整体沉降分析和判断。 2.1.9地基沉降估算方法与压缩时间的估算问题 (1)咨询 意见 : 1.沉降估算：采用有限元法或 Boussinesq 附加应力理论分层总和法进行沉降估算。 35 2.工后沉降与地基压缩时间估算：对于饱和土地基与非饱和土地基，均应按太沙基固结理论进行地基固结时间和工后沉降估算。经 2006年 3月 3日对武汉工程试验段 DK1230附近金谌公路跨铁路立交桥钻探和 DK1229+777.03 DK1230+770已开挖路堑进行现场调查，外方咨询专家也认为按太沙基固结理论进行地基固结时间估算可能不太合适，同时指出，目前还没有非饱和土的工后沉降以及沉降完成时间的计算方法，只能参考饱和土固结理论进行工后沉降以及沉降完成时间的估算。 (2) 设计院 意见 : 沉降估算：采用 Boussinesq 附加应力理论分层总和法，考虑地基土的应力历史进行地基总沉降估算；沉降经验系数根据建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002)中的当量模量法进行选取。 工后沉降与地基压缩时间估算： (1)对于饱和土地基，按太沙基固结理论进行地基固结时间与工后沉降估算； (2)对于非饱和土地基，根据建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002)中的经验值进行路基工后沉降和地基土压缩时间估算，一般认为在路基填筑完成后放置半年一年时间内，其地基压缩性完成 60%80%。 鉴于国际土力学研究理论的相对滞后，对于地基土层沉降变形完成时间分析，理论计算依据还不是十分充分。在设计阶段， 36 地基总沉降及工后沉降只能参照现有理论及工程经验进行估算分析。为满足客运专线无碴轨道工后沉降控制要求，通常采用理论估算与现场沉降观测相结合的方法进行分析。因此，路堤填筑完成后应根据沉降观测情况进行综合分析，推算地基的最终沉降量，及时调