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铁路建设中的岩土工程技术

史存林

(铁道部铁道科学研究院)

        中国幅员辽阔,地形、地质复杂,铁路通过的地区,会遇到各种复杂和困难的岩土工程技术问题。本文主要介绍铁路路堤、地基及路基支档建筑物有关问题。有关塌方滑坡等自然边坡的稳定和整治,另有专文介绍。
        1. 软土地基处理
        中国铁路建设历史过程中,遇到大量的软土问题[1]。软土地基处理从20世纪50年代到改革开放以来,随着经验的不断积累和设备技术的不断进步,地基处理技术也得到了极大的发展。
        1957年铁路部门在萧甬线进行了软土地基的路堤填筑试验,在当时的研究试验中,较早引入了砂井加固技术和预压固结方法,同时还应用了薄壁活塞取土器取原状土、原位十字板试验、孔隙水压测试、沉降板观测沉降等现场测试技术,为铁路软土地基处理积累了一定的经验[2]。1960年通过室内模型实验提出了软土路基极限高度和排水固结过程中路堤稳定性的计算方法。随后在软基加固的砂井成孔技术方面,应用了射水法(1966年)、爆破法、挤密法等成孔技术,推动了软土加固技术在设计和施工方面进一步发展。1967年贵昆铁路滥水段30km普遍存在山区残积、堆积饱和软土地层。铁路通过时,采取了多种处理措施。其中装排架坡脚挡处理斜坡软土路堤取得成功。1976年在天津新港进行了短密砂桩和生石灰桩处理吹填软土的原型实验,经受了唐山地震的考验,并在全港区推广应用。1982年在广茂线铁路软基加固中采用袋装砂井作为排水通道,提高了工效,得到了应用推广。1983年在三茂线应用土工织物垫层加固铁路软土地基,开创了土工合成材料在路基加固工程中应用的新局面。1984年引进开发成功粉喷搅拌法加固软弱土层技术,为国内地基加固处理技术增添了一种新的方法。1986年在连云港软基试验段中应用了塑料排水板处理软基,并进行了土工合成材料提高软土承载力的路堤破坏性试验。1999年在秦沈线的软基处理中,对一般的软弱地基采用了袋装砂井或塑料排水板的排水固结处理方法;对路桥过渡段沉降控制严格的地基全部采用了复合地基处理,处理方法有砂桩、碎石桩、粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩等;秦沈线对软基处理提出了控制工后沉降量的要求。
        铁路部门在大量的软基试验过程中,还进行了各种现场测试和观测工作,如十字板强度试验、动力触探试验、静力触探试验、复合地基承载力试验,以及沉降板的沉降观测、磁环分层沉降观测、全剖面沉降观测、土压力观测、孔隙水压观测、测斜观测等试验和观测。通过测试和观测的成果验证和调整软土地基处理的设计计算参数,达到控制施工期间的地基稳定和工后沉降量。
        1955年修筑肖穿线时,路基经过浙江沿海冲积平原,地层系属第四纪淤泥质湖沼土,淤泥深达62m,地表一般为可塑性粘土,厚约0.6~1.0m,下为流动性软粘土,部分地段夹有0.2~1.0m厚的泥炭。土质分析结果为W=40%~50%,e=1.0~1.2,WL=35%~40%,Wp=21%~23%,Ip=18~25,有机质含量为5%~8%,av>0.1cm2/kg,K=1.0×10-8,三轴试验快剪 φ=1°~2°,C=0.2kgf/cm2。地表允许承载力约为0.4~0.6 kgf/ cm2。当时铁路修筑在这样的软土上是无经验可寻的,路基开工一年之内软基段路堤陆续发生坍塌、整体滑动、坡脚隆起等问题。为了突破软土处理这一技术难关,1957年铁道部组织专家成立了“宁波软基试验组”, 在现场对反压护道法、砂垫层法、砂井加固法、柴排法 、电渗法、爆破成孔法等进行了整整两年的试验工作。
        本次试验是铁路首次应用砂井加固软土地基。试验段长89.0m,宽46.0m;井深18m,井径30cm,井距2.5m 梅花形布置;路堤填高8.0m,断面如图 1所示。砂井施工机具采用蒸汽打桩机,砂井打设施工中,桩头采用活瓣式桩尖[3]。

        通过试验,对软土地区筑路的土质勘察、化验与施工控制观测工作取得了系统的经验。如对于软土地基勘测需用的活塞取土器、孔隙水压测定仪、十字板剪力仪及沉降观测设备等,取得了较多的应用经验。试验肯定了边桩位移和地面沉降观测对软土地基填土速率控制的意义和作用,为保证质量提供了条件。
        试验表明,反压护道法仅适用于路堤高度超过地基的“临界高度”不大的情况,施工简便,不需控制填土速率,不适于较高的路堤。 砂垫层法施工简便,但需要控制填土速率,不适于较高的路堤。砂井法加固软基效果好,适用于较高的路堤[1]。
        2. 砂土液化加固
        20世纪60年代铁路部门主要是针对列车振动作用下可能产生的砂土液化问题进行了研究。在过去的工程实践中,的确有粉、细砂路堤因列车震动液化而发生坍塌破坏的实例。因此在规范中不允许用粉、细砂填筑浸水路堤。
        在合理运距内,没有合适的填料只有粉、细纱。铁路部门通过大量的现场列车振动试验发现,饱和砂土在不同的振动强度作用下,存在着其对应的振稳密度;在相同的振动强度作用下,不同的砂土具有不同的振稳密度。试验表明砂土的密度大于其饱和振稳密度时,不会发生相应的振动液化。
        60年代铁路部门在横跨嫩江河滩修建长数公里、高8~14m的季节性浸水路堤时,根据振稳密度的概念,通过对现场填料的调查和试验,提出了防止粉、细砂浸水路堤振动液化的振稳密度设计原则,为嫩江路堤的设计提供了可靠的依据。1975年针对青藏线通过察尔汗地区的饱和粉细砂地基,应用饱和砂土振稳密度特性进行判断,其地基的在列车振动荷载作用下会产生振动液化问题,提出采用挤密砂桩加固的技术措施取得成功。1976年唐山大地震,南京地区地震烈度为7度,南京长江大桥为特大建筑物,抗震设计烈度应提高一度。引桥地基为饱和片状粉细纱,矿物组成为重矿物且含云母,其工程性质与一般石英质砂有很大差异。为了了解其振动后的液化特性,特对这种含云母的粉细砂进行了大量的室内外试验研究,提出了挤密桩法加固南京云母粉细砂的密度控制标准,为南京长江大桥抗震加固设计和施工提供了合适的依据。
        1)粉细砂地基加固
        青藏铁路遇到13公里多的风积和湖积粉细砂地段,地面上层3~5m极松,最松的表层用轻型触探,一击贯入90cm深,地下水位0.5~0.7m。根据1975~1976年的研究结论认为,该地层之粉细砂在列车振动作用下易于发生液化,必须采取措施,建议用挤密砂桩加固。
        1977年铁路部门在青藏线进行了挤密桩加固粉细砂的现场试验。挤密桩直径30cm,间距取1.0、1.2、1.5、1.8m,加固深度为2.4~3.6m,要求穿过软层到达较密实的下层。砂桩用料为砂砾,采用门架式振动挤密砂桩机施工。挤密砂桩加固前后的检测结果见图2,由加固前的极限承载力50kPa增大到容许承载力为150kPa,大的达300kPa [4]。

        2)大桥地基加固
        南京长江大桥是1968年12月建成通车的,当时南京地震烈度按6度考虑。60年代后我国陆续发生了邢台、通海、唐山等强地震,给国民经济发展和人民生命财产造成了巨大的损失,南京地震烈度达7度。南京长江大桥作为重要建筑物,其引桥桥墩基础是位于云母粉细砂地层之中,这种片状云母粉细砂的工程振动特性与其它地区的粉细砂完全不同。经试验大量的室内外研究表明,片状云母砂的比重大于2.72,含有大量重矿物的风化物。在相同相对密度下,片状云母粉细砂的抗液化强度低于福建石英砂。片状云母粉细砂具有明显的剪缩性,而石英砂为剪胀性,室内小砂箱中的贯入试验表明,砂的体变对深基础承载力有明显的影响[5]。当地震烈度按新的设防标准7度考虑时,片状云母粉细砂就会产生振动液化,造成桥基的失稳破坏。
        1989~1994年采用挤密砂桩对不符合抗震要求的47座引桥桥墩进行了地基加固处理。挤密砂桩的桥墩平面布置如图3所示,经过加固处理,原松散、稍密状的饱和粉细砂挤密达到了中密至紧密状态,使之各项原位测试指标比加固前大大提高,达到了规范要求。

        3. 高压旋喷技术
        我国的高压旋喷加固技术于1972年开始试验研究,1975年铁道部通过了单管旋喷桩土体加固新工艺技术鉴定,1981年铁道部和基建工程兵联合通过TY-301型三重旋喷管技术鉴定,进一步加快了这项技术在铁路工程中的发展。高压旋喷加固技术在既有建筑物地基加固、既有线路基加固、桥墩加固以及新建线路的地基加固工程中得到了广泛地应用。
        1)浅埋黄土隧道塌方处理
        1985年军都山隧道塌方整治采用旋喷注浆加固处理。在拱部开挖线之外,旋喷桩连成2.0~2.5m厚的整体,在边墙开挖线之外,两侧各喷成一排墙体,形成如图4所示的加固体。在旋喷加固过程中,陷坑还在不断地下沉,随着注浆量的增加,下沉量逐渐减小,加固10天后地面基本停止沉降。用旋喷处理浅埋黄土隧道塌方是首次,处理效果很好[6]。

        2)桥梁墩台基础地基加固
        沟海线三岔河大桥,全长1192m,上部结构为31.7m预应力钢筋混凝土梁。下部为圆端型桥墩及T型桥台,承台为矩形钢筋混凝土结构,基础为6根钻孔灌注桩。基础土质为粉细砂,表层5m为淤泥质砂粘土。1975年辽南地区发生7.3级强烈地震,该桥基础遭到破坏,其中15号墩震害较严重,1#、2#钻孔桩断裂。
        为加固墩台基础,恢复桩的承载力,采用以旋喷帷幕为主,基底矽化和石笼平面防护的综合方案。旋喷帷幕采用旋喷直径0.8m,孔距0.6m,深度8.9m,形成连续帷幕;用旋喷固结体加固钻孔桩的断裂部分,并在迎水面补3根旋喷桩;为补强,在各钻孔之间旋喷6根桩。经过旋喷加固,桥基恢复了承载力[5]。
        4. 粉体喷射搅拌桩
        粉体喷射搅拌桩是通过搅拌机将水泥粉或石灰粉与地基土搅拌成桩,形成复合地基。铁路部门于1984年在广东省云浮硫铁矿铁路专用线单孔4.5m盖板箱涵软土地基加固工程中使用,后来相继在武昌和连云港用于下水道沟槽挡土墙和铁路涵洞软基加固,均获得良好的效果。

        广东省云浮硫铁矿铁路专用线,设计为单孔4.5m盖板箱涵,附近铁路路堤填土高度6.0m,地基承载力设计值为200kPa,涵基位于流塑的淤泥质粉质粘土上,地基承载力标准值仅为80kPa,且沉降量较大。对其基础采用石灰粉体喷射搅拌进行了加固处理,涵基宽度为11.7m,长度为16.89m,总加固面积198m2,加固土体1465m3,桩径0.5m,喷射搅拌成桩321根,累计2408m。粉体喷射搅拌桩在线路中线两侧各3.5m范围以内布置为2根/m2;在3.5m范围以外至涵基边缘布置为1根/m2,布置见图5。
        粉体喷射搅拌桩施工使用DPP-100型汽车钻机改制的搅拌机,石灰粉为当地刚出窑的粒径小于0.5mm的石灰粉,其氧化钙氧化镁的总量在80%以上,其中氧化钙为83.3%,流性指数在70%以上,并掺入3%的半水石膏。对粉体喷射搅拌桩进行了现场荷载试验,7天龄期单根桩的极限荷载为160kN,相当与极限应力为800kPa,加固效果理想。
        5. 土工合成材料应用
        土工合成材料具有反滤、排水、隔离和加固的作用,在铁路地基处理和路基工程中得到了广泛应用。例如,在软基处理中用塑料排水板和袋装砂井作为软基的排水通道;在垫层加固中用土工格栅和土工格室起加筋作用;在路基填筑中分层铺设土工格栅起到加固和控制边坡稳定的作用;在基床与道床间铺设无纺土工布、二布一膜、土工格室等土工合成材料起到隔离、反滤、排水和加固作用,防治路基翻浆冒泥、道碴囊、下沉外挤等病害;在路基的横纵向盲沟中用无纺土工布包裹碎石起反滤排水作用,等等。
        1980~1985年铁路部门最早应用无纺土工织物整治路基翻浆冒泥病害,1982年在广茂线铁路软基加固中采用了袋装砂井;1983年在三茂线应用编织型土工织物加固铁路软基;1986年在连云港软基试验段中应用了塑料排水板处理软基。1984年在大秦线应用高密度聚乙烯土工网格防护路基边坡。1987年在长大线应用无纺土工织物作横纵向排水盲沟,综合整治了路基冻害;1991年在滨绥线应用EPS板防治路基冻害。 1992年在兰新线盐渍土地区应用复合土工膜作为毛细水隔断层。1999年秦沈线在地基处理、路基加筋、边坡防护中大量应用了塑料排水板、袋装砂井、土工格栅、土工格室、编织布、复合土工膜等土工合成材料。
        1)防治翻浆冒泥试验
        路基基床翻浆冒泥是我国铁路既有线常见的路基病害之一,它严重影响铁路运输的安全和提速运能。1980~1985年铁路部门进行了应用土工合成材料防治翻浆冒泥的试验研究,长沙京广线试验段就是其中之一。该段地处亚热带,气候温和,雨量丰富,年降雨量为1230~1460mm。试验段地处路堑地段基床土为黏土及红色泥质砂岩的风化土,裂隙发育。轨道为50kg/m钢轨、无缝线路和混凝土轨枕。行车速度70~80km/h,年运量4000万吨左右。该段线路路基基床翻浆冒泥严重,1982年使用土工合成材料整治之前,曾用其它方法多次处理,但效果均不明显。
        该段铺设了美国杜邦公司的T-3401、C.Z.公司的400R和300R及上海912型等多种无纺土工合成材料,其铺设断面如图6所示。同时每隔5~10m设置了土工织物包碎石的横向排水盲沟,以提高线路的纵横向排水能力。

        通过对全路使用土工织物处理基床翻浆冒泥各试验段的定期开挖调查和各种室内试验发现:土工织物的上部砂层可起到防止道碴顶破土工织物的作用。在使用初期曾发现饱和状况的基床细小颗粒土穿透下部砂层并污染土工织物的上部砂层,但只要土工织物与下部砂层及基床土匹配合理,上部砂层被污染的厚度是有限的,且经过一定的时间会停止发展。如不设置下部砂层,单靠土工织物将无法阻止基床翻浆冒泥的发展[7]。
        2)应用EPS防治路基冻害
        1992年在滨绥线应用EPS进行了防治路基冻害试验,试验段是处在1.0m高的低路堤段,两侧为水田,常年浸水。路基土为不均匀的粉黏土,含有腐殖质及砂砾夹层,液限WL=36%,Wp=24%,天然含水量W=25%~51%。该地区地基土的冻结深度为1.9m,年平均冻结指数(Frost Index)达1500℃.d,每到冬季路基都产生较严重的冻害,春季路基又产生严重的翻浆冒泥。过去曾采取路基注盐、挖横向盲沟、铺土工布等方法处理,效果不理想。该处在路基面采用铺设厚度5cm,宽度300cm,密度45kg/m3的EPS保温隔热板,并在两侧竖向下埋75cm深,EPS板上下铺设保护砂垫层。
        试验表明路基铺设5cm厚、300cm宽的密度为45kg/m3的EPS材料,当冻结指数小于1000℃.d时,路基土不冻结;当冻结指数在1000~1500℃.d时,路基土冻结深度约20cm。EPS材料是整治路基冻害行之有效的保温隔热材料,在铁路路基冻害处理中得到了有效地应用。
        6. 锚固技术
        我国铁路部门在线路通过深挖高填地段应用锚杆、锚定板、土钉等锚固技术修建了大量的支挡结构物。1966年开始于成昆线应用锚杆支挡技术修筑了锚杆挡墙,继而在川黔、鹰厦、太焦、枝柳等铁路线上的岩石地段修建多处,使用至今情况良好。1974年在太焦线稍院修筑了第一座锚定板结构挡墙,在不断完善设计和施工技术的基础上得到了推广应用。南昆线为解决软弱松散岩质高边坡的稳定性应用土钉墙支挡高边坡,最大高度达27m,随后在内昆线、株六线、渝怀线等边坡支挡工程中得到大量应用。
        1)锚杆挡墙
        1966年在修建成昆铁路时,铁路部门采用锚杆支挡技术修筑了17处小锚杆或大锚杆式路基挡墙,挡墙高度5~15m。小锚杆挡墙锚孔直径40~50mm,长度2~4.5m,利用普通手持式风动凿岩机施工,工艺简便。墙身采用钢筋混凝土、混凝土和浆砌片石结构,钢筋混凝土墙身的结构形式有整体式和柱板式两种。大锚杆挡墙锚孔直径100~150mm,长度8~16m,钻孔用YQ-100型潜孔钻机或改装后的100型地质钻机,墙身结构为钢筋混凝土柱板式结构。锚杆采用高强钢丝束或直径22~25cm的钢筋,锚孔用泥浆泵将膨胀水泥砂浆注满。
        锚杆在岩层中灌浆锚固已取得较多的经验。.土层锚杆是从岩层锚杆的基础上发展起来的。随着岩层锚杆技术的日趋成熟,土层锚杆技术的设计和应用也在不断发展。土层锚杆由于土层的抗剪强度低,需要对锚固段采取必要的措施,端部扩大锚固、连续球体锚固、增大灌浆压力、采取二次灌浆等,提高锚杆的极限抗拔力。1975年北京西直门地铁基坑开挖深度16m,采用土层锚杆进行基坑支护,保证了施工期间的周边建筑物的稳定[8]。
        2)锚定板结构
        锚定板挡土结构是一种有墙面系、钢拉杆、锚定板和填土共同组成的轻型挡土结构。具有结构轻、工程造价低、地基适应性强、柔型结构有利于抗震。
        1974年由铁道部门首创,在太焦线稍院修筑了第一座24m高的锚定板挡墙。1978年铁路部门在武豹公路、东陇海铁路、太岚铁路分别建成了多座锚定板桥台,如图7所示。锚定板在挡墙和桥台结构中得到了成功应用。

        1981~1984年经过大量的模型试验及现场试验与对比分析,编制了《旱桥锚定板桥台设计原则》。1984~1988针对挡墙特点,在实践经验与分析的基础上编制了《锚定板挡墙设计原则》。随着锚定板挡土结构设计和施工技术的不断完善,锚定板结构逐渐在公路、水利、煤矿等部门得到推广应用[8]。
        3)土钉墙
        南昆铁路土钉墙试验段位于地面横坡30°~40°,地层上覆第四系坡残积砂粘土(Qdl+el)厚0~4m;下伏三迭系木兰组(T2l)泥加砂岩,风化严重带(W3)~风化极严重带(W4)厚16~20m。段内为单斜构造,受区域构造塘兴—潞城大断裂带影响,岩体破碎,扭曲严重。泥岩加砂岩全风化带(W4)其力学指标为Φ=22.4°,C=28kPa,近于土体。铁路以路堑通过,中心最大挖深13.4 m,因地面横坡较陡,无法采取放坡开挖。从相邻路堑施工情况看,如按传统的方法先开挖再设挡土墙,在开挖过程中边坡就会出现坍滑。为确保该段顺利施工,在高边坡处进行了土钉墙支护试验段的施工。
        土钉墙试验段1996年4月开工,1996年12月完工,最大墙高21m,为两级土钉墙,土钉墙大部分位于泥岩加砂岩全风化带(W4)中,如图8所示。

        土钉墙面板由喷射14cm厚的C20混凝土、1cm厚的水泥砂浆及Φ8钢筋网组成;墙顶堑坡设1m宽的喷射混凝土护顶,并用一排3m长的小锚杆锁定;墙脚设置厚0.6m、高1.2m的混凝土脚墙加固。土钉墙每隔15~20m,设置一道伸缩缝,间隔2.5m梅花形布置泄水孔。通过土钉墙工程试验表明,土钉墙应用于破碎软岩路堑高边坡是可行的,且经济合理。
        7. 既有线路基加固处理
        为了充分发挥既有铁路线的运输能力,铁路部门对主要的运输干线实行重载和提速改造,有大量的路基基床需要加固处理。既有铁路线路基基床加固处理考虑到安全问题,要求在作业时间短的情况下,施工机具应便于上下轨道,或尽量采用小型机械。目前既有铁路线路基加固可采用搅拌桩、挤密桩、注浆、换土等加固处理方法。
        1)搅拌桩加固         1988年铁路部门针对轨道结构研制了适应其路基基床加固的水泥浆喷和粉喷的DDG-2型搅拌桩机,在广州铁路局木根桥、安口进行了路基基床的加固处理试验。随后于1989~1991年分别在太焦线K21、段柳车站、太岚线K36等既有线改造加固工程中,用该搅拌桩机整治路基下沉外挤等病害取得了满意的效果。
        DDG-2型搅拌桩机,体积小重量轻,能在既有线的0.4~0.6m的路肩上自由行走,进出桩位灵活。既有线加固时,在枕木之间布置2~6个钻孔,它能够穿过道碴层对路基基床进行浆喷或粉喷搅拌加固,成孔直径大于20cm,路基加固深度达4.0m。图9为太岚线K36处既有线路基加固示意图[9]。

        2)挤密桩加固
        2001年京秦客运通道开始进行提速200km/h的改造工程。对路基基床及路桥过渡段采用水泥土挤密桩进行了231万延米的加固处理。加固方法是在枕木之间布置6个直径26cm的水泥土挤密桩(在每根钢轨的内、外侧及轨枕端头外各1根,均匀布置),加固路基基床承载力较低的路段。对于路基段,挤密桩加固长度为1.0m;对于路涵过渡段,挤密桩加固长度为1.5m;对于路桥过渡段,挤密桩加固长度分别为2.5m、2.0m、1.5m,图10是路桥过渡段的挤密桩布置图。

        挤密桩的成孔方法采用钻机钻孔或用洛阳铲人工挖孔。成孔后把拌制好的水泥土分层回填,用橄榄锤按试验工艺分层夯实。水泥与干土的配合比为1:10。实际挤密桩成孔时直径为24cm,经夯实挤密成桩后直径大于26cm,桩体对周边土起到挤密加固作用。同时水泥土桩的无侧限抗压强度(28天)不低于1MPa。
        8. 多年冻土路基处理原则
        青藏铁路西宁至拉萨全长1956km,其中西宁至格尔木814 km已于1979年铺通,1984年投入运营。新建的青藏铁路格尔木至拉萨段全长1142 km, 2006年投入运营。
        青藏铁路的成败决定于路基,而路基最大的问题就是多年冻土。在年平均地温较低的稳定型多年冻土区应采取了保持地基冻结状态的设计原则;在年平均地温较高、含冰量较少、路基沉降量可以得到有效控制的地段,采用了施工及运营期允许融化的原则;在极不稳定的冻土地段,采用了铺设保温层、通风路基、清除富冰冻土、热桩、以桥代路等综合技术措施;在不融沉或弱融沉的少冰冻土、多冰冻土地区采取不考虑建筑物热力影响的常规设计方法;在各类冻土地区都加强了对冻土的环境保护,对取弃土场、路基填筑方式等制定严格的技术要求。
          目前采用了多种解决多年冻土的措施与技术,一是适当提高路基填土高度,用天然土保温,这种方法价廉,可普遍采用。二是在路基埋设工业保温层(PU、EPS等),埋设5~10cm保温板,在工程实践中均取得极佳工程效果。三是埋设通风管,就是在路堤中埋设直径30cm左右的金属或混凝土横向通风管,可以有效降低路基温度。四是采用抛石路基,即用碎块石填筑路基,利用填石路基的通风透气性,隔阻热空气下移,同时吸入冷量,起到保护冻土的作用。五是在少数极不稳定冻土地段修建低架旱桥,工程效果有保证,但造价高。
        青藏铁路是世界第一条高海拔、多年冻土地带的铁路。其技术难度大、问题多,通过采用了多种加固处理措施,克服了高原冻土地区的地基处理和筑路技术难题,总结和积累了丰富的工程实践经验,将有专著介绍。
        9. 高速、重载铁路的路基问题
        现代铁路运输的发展趋势是客运高速和货运重载。法国客运列车运行速度已超过300km/h,南非矿山货运列车轴重达到35t。我国正建设的几条客运专线,设计速度为350km/h;建设的客货混运的铁路,客车为200km/h,货车轴重为25t。高速重载条件下,为保证运输的安全和旅客旅行的舒适度,铁路路基工程中提出了一系列与岩土工程有关的新问题,其中主要的有:
        (1)路基基床结构设计。基床系指路基上部受列车动载影响的部分,因而与列车的速度和轴重有密切的关系。在秦沈客运专线的设计和建造中,对路基基床结构曾进行了研究,提出了相对于客运列车200km/h速度的基床结构型式、标准及相应的设计施工方法,积累了一定的经验。但随着更高行车速度的要求,客货混合运输、无碴轨道和运营线路提速的出现,在不同条件下,路基基床应有合理的结构型式要求,在这方面的科研工作尚有待提高。
        (2)运营线路路基工程性质的评价。目前我国已有一些线路的局部区段,提速到最高250km/h。路基的工程性质是影响能否提速的重要因素之一。结合铁路提速工程,铁道部对已有路基的勘测、评估以及改良加固已做了一定的科研工作,取得了一定的成果。但结合我国不同地区、不同修筑年代的已建铁路路基,研究确定较完整成套的勘测手段,特别是评估标准,这项工作正在进行中。
        (3)路基过渡段的设计建造。高速条件下为保证旅客旅行的舒适性,对线路的平顺度有较高要求。因而在路基与桥梁、涵洞的过渡段,以及路堤与路堑的过渡段,由于地基刚度的差异较大,必需设置过渡段,使纵向刚度逐渐变化以减小列车的颠簸。
        上述三个方面的问题都涉及到土动力学。我国地质条件复杂,而对于填筑土和特殊土的研究较少。室内测试、模型试验和现场监测各方面的测试设备、方法和理论分析方面都有待加强。当然高速重载设计的岩土工程方面的问题也很多,不仅局限于上述三方面,还有抗震,自然灾害的预警和防止,以及特殊地区的工程水文地质问题等。
        10. 结束语
        铁路路基通过的特殊土有软土、易液化砂土、盐渍土、膨胀土、黄土等;通过的地质不良地段有冻土、雪害、风沙、滑坡、危岩落石、岩溶坑洞、浸水地区等。对于特殊土地区所采用的地基处理方法,除常用的袋装砂井、塑料排水板、挤密砂石桩、粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩外,还有,强夯、注浆、灰土挤密桩、真空堆载联合预压、桩网结构、爆破挤淤等方法。对于地质不良地段,一般应尽量绕避通过,不得不通过时应采用工程防护、支挡锚固等技术措施。
        在既有线铁路提速过程中,针对提速改造需要加固的路基采用搅拌桩、灰土挤密桩、注浆、换土、铺设土工合成材料等方法进行了加固处理。
        随着高速铁路的发展,铁路部门对路基工程越来越重视,特别是客运专线无碴轨道结构对路基提出了极高的要求,路基采用了水泥土挤密桩、CFG桩、打入桩及桩板结构等地基处理措施。随着大规模铁路客运专线的建设,还将遇到大量的岩土工程技术问题,这将进一步推动铁路岩土工程技术的进步和发展。

参考文献
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