山区高速铁路路基结构体系及性能保障技术研究

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1、合同编号密级附件：铁道部科技研究开发计划课题合同课题名称：山区高速铁路路基结构体系及性能保障技术研究课题类别：重大课题□重点课题□引导课题□承担单位：中铁第三勘察设计院集团有限公司课题负责人：王永和吴斌起止年限：2011年至2013年中华人民共和国铁道部制第17页共17页填写说明1、本合同由铁道部科学技术司与课题承担单位签订,甲方为铁道部科学技术司，乙方为课题承担单位。2、本合同一式六份，铁道部科学技术司2份；财务司1份；课题承担单位1份；课题承担单位的上级单位1份；课题负责人1份。3、合同应用A4纸打印填报，宋体小4号字体。4、合同编号由铁道部科学技术司统一规定。5、合同密级由课题承

2、担单位提出建议，铁道部科学技术司审定。第17页共17页一、国内外现状及简要说明1.项目的背景和必要性我国是一个幅员辽阔，地形地貌复杂多变的多山地区，山地面积约占国土总面积的69％。随着我国交通基础设施建设力度的加大，特别是随着西部大开发战略的实施，山区高速铁路的建设已经成为我国近期高速铁路建设的重要内容。在山区修筑高速不可避免地需要进行深挖高填，由此形成由挖方构筑的路堑边坡和由填方构筑路堤边坡，这些路基边坡打破了岩土体原有的地质环境平衡，在环境与工程因素影响下，极易诱发坍塌、滑坡等地质灾害，砸坏路基及桥涵、中断交通，造成行车事故、引起人身伤亡，对高速铁路交通基础设施危害极大。工程实践表

3、明，在我国以往修建山区铁路实践中，几乎是“无路不坍、无路不垮”，特别是在雨季，铁路的坍方、滑坡更为普遍。我国新建的沪（上海）昆（明）高速铁路，沿线途经一区（上海）五省（浙江、江西、湖南、贵州、云南），特别是湖南省至云南省广大地区，地形地质条件极为复杂，环境条件恶劣。海拔在200m至2000m，起伏巨大，河谷深切，山体陡峻，布线困难。沿线出露的地层为寒武系的片麻岩、片岩、板岩等变质岩，其余为侏罗系、白垩系、二叠系的红色砂岩、页岩、泥岩地层，岩性软弱，风化严重，是我国有名的易滑坡地层。河流和沟谷两岸的自然滑坡、崩塌等不良地质现象十分发育。该地区地质构造复杂，受构造影响，岩体十分破碎，地震烈

4、度高，年降雨量大，地下水发育，环境地质条件特殊而脆弱，铁路一旦发生灾害，将引起巨大的经济损失，同时将极大地影响国家和地方的社会经济发展。对现有山区铁路使用状况的调查分析表明，在列车荷载、雨水等外部环境的共同作用下，其路基工程性质的变化机理非常复杂。路基土的蠕变性、弹塑性、浸水软化性，以及随列车荷载、自然荷载和雨水、环境气候波动变化，不仅产生永久塑性变形，而且也导致动刚度动强度产生变化即路基面刚度和强度随之不断衰减，致使路基性能不断衰变，进而影响铁路路基的整体性能。这些影响因素的作用是反复的，不断累积的，具有长期性。路基长期性能的衰减必将导致路基耐久性下降，最终引起铁路路基病害的产生。关

5、于排水技术方面，大量的研究都是从材料性质、水的渗入规律等方面着手，并对路基结构的水损害问题提出了许多预防和解决的措施，但是在水渗入路基土的过程中对基床及其下部路基本体的变化状态、所起的作用等却研究甚少。究其原因，主要是因为路基在高速铁路无砟轨道结构中主要起承载的作用，间接承受自然因素的影响，受外部因素的影响较小，通常情况下被认为是处于第17页共17页上部无砟轨道和基床表层结构的保护下，基床表层先于基床底层和路基破坏，而且无砟轨道结构直接承受行车荷载和自然因素的作用，容易在两者的交互作用下产生破坏，之后基床表层的性能下降，造成行车不舒适甚至不安全。但是，无砟轨道结构与路基同为高速铁路的一

6、部分，两者联系紧密，任何一方的破坏必然导致另一方性能的降低，反过来，要提高一方的使用性能，也可以通过对另一方的材料、结构等做优化设计。如地基压实不良、软土路基不均匀沉降、填方路基填方厚度不同等很多原因都可能引起无砟轨道水泥混凝土开裂，若通过各种处治措施（针对路基）将这些不良因素加以逐步排除，就可以降低整体道床产生裂缝的概率。路基含水量是影响路基稳定性的重要因素，即路基的稳定性与含水量密切相关。路基出现过量沉降时，既可能是路基地基次固结沉降（如软土地基上的高速铁路和公路），也可能是路堤填土自身的沉降（如高路堤或细粒土在高于最佳含水量条件下填筑的较低填方，在施工期间会产生相当大的超孔隙压力

7、，土堤建成后，超孔隙压力消散，导致沉降；或者由于环境因素使得路基土的含水量超过预期值而引起湿陷。Lowtton研究表明，几乎所有的压实路基土在某种条件下都会湿陷，Lowtton进一步指出，许多工程人员都忽视了压实路基土的湿陷潜势，因为他们相信压实土处于密实状态，实际上这只有在压实土保持含水量不变的情况下才是正确的。但是实际中路基的含水量受到当地的水温状况及其排水措施的有效性的影响十分大。路基的含水量一直在变化中。美国长期铁路和公路路基性能研究计