浅谈高速铁路路基施工技术

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浅谈高速铁路路基施工技术

何 苗

中铁十五局集团有限公司计量测试中心，河南 洛阳 471013

摘要：路基是影响高速铁路行车速度和稳定性的关键因素，通过对路基施工要点的分析，从施工技术角度阐述了路基填筑过程中各工序的控制要点，只有在施工过程中实施全面质量控制，才能确保路基施工质量。 关键词：高速铁路；路基；施工技术；质量控制 中图分类号：U213.14 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）6-0161-02

我国高速铁路的设计时速为250～350km，为了实现高速行驶时的安全性和舒适性，对轨道平顺性提出了严格要求，而路基作为支撑轨道的基础，其填筑质量将直接影响线上行车速度和行车平稳性。 因此，对高速铁路路基的强度、刚度，稳定性都提出了更高的要求。如何保证路基填筑质量成为重中之重，本文将从以下几点进行简要分析。

1 高速铁路路基的技术特点

高速铁路路基必须按结构物来组织施工，并进行质量控制。高速铁路路基为多层结构，基床表层为级配碎石半刚性结构，基床表层以下采用A、B组填料或化学改良土进行填筑。对路基填料的材质、级配较普通铁路提出了更高的要求，加强了填料生产过程中的质量控制。高速铁路路基压实标准，基床以下采用压实系数K、地基系数K30物理、力学双指标控制；基床表层、过渡段除压实系数K、地基系数K30外，还增加了动态变形模量Evd控制指标。压实机械上选用自重在18t以上的重型振动压路机，级配碎石和改良土必须采用专门拌合设备进行拌合。高速铁路沉降变形控制要求高，施工期间应加强路基沉降观测与评估分析，为路基施工提供及时正确的指导。

2 高速铁路路基施工要点

高速铁路路基主要工程风险是地基的复杂性和填料性质的变异性，这是引起路基不均匀沉降变形的主要因素，是能否保证高速铁路轨道高平顺性的关键。

这就要求在施工前对高速铁路线路经过区域的地质情况进行详细了解，查明地质条件和填料工程性质，做好地基处理工作，选择材质、级配、水稳性符合高速铁路技术要求的路基填料。施工过程中控制好路基的填筑厚度，碾压遍数；对路基的压实质量按规定的检测指标、频率逐层检查，发现不达标的地段，及时返工处理，经检测合格后方可进行下道工序。按照以上几个方面去控制路基可以达到比较好的效果，也可以采用桩板结构对路堤加固，如果工期够可以采用加载预压的方式处理。

3 地基处理

原状土在风、霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变化的影响下逐渐风化，强度降低。为了使土体能承受路堤、轨道、行车荷载，必须对其进行加固处理。

高速铁路路基的地基处理主要采用以下方法：换填法、预压法、强夯法、深层搅拌法等。换填法是将地基中的软弱土层挖去，用强度较大的砂、碎石或灰土等回填，并夯实至密实，提高其承载力。预压法是在土层上施加或分级施加荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高其承载力和稳定性。强夯法是用几十吨重锤从高处落下，反复多次对地基进行强力夯实，使土体在重力作用下压缩，承载力提高。深层搅拌法是将水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，提高其承载力。

地基处理完成后，经检验符合设计要求后，才能进行路基填筑。

4 高速铁路路基质量控制要点 4.1 路基试验段

在路基大面积施工前，应选择有代表性的，长度大于

100m的路段，进行摊铺压实工艺试验。经试验确定机械设备组合，压路机碾压速度、碾压方式、填料施工允许含水量范围、松铺厚度等参数，为路基的全面施工提供理论依据。

4.2 基床表层以下路基填筑

路基应分层填筑，按照“三阶段、四区段、八流程”组织施工，区段长度应根据使用机械的能力、数量确定，一般在200m以上或以构造物为界，各区段内严禁几种作业交叉进行。

路基填筑时特别注意摊铺过程中填料的均匀性，避免填料在重力作用下大颗粒集中，造成填层的压实度不均匀。必要时应采取措施，将大粒径颗粒均匀分布于填筑层中，颗粒间的空隙由较小碎石、石屑等材料填充密实，并使填层厚度均匀、层面平整。

4.3 基床表层填筑

高速铁路基床表层级配碎石由粒径大小不一的碎石、石屑按比例掺配组成的密集配混合料，通过压实后颗粒间的摩擦力和细粒土的粘结力形成半刚性结构，起到传递上部荷载、减振、防止地表水对路基冲刷等作用。

基床表层级配碎石应具有较高的强度，通常采用材质均匀的开山块石进行加工。加工前保证块石的洁净，防止沾染粘土及其他杂物。生产过程中，加强对碎石级配、大于22.4mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒含量等各项指标的检验，确保填料质量满足设计要求。

级配碎石的拌合，应在开盘前检查拌和机称的计量状态，取有代表性的原材测定含水率，根据天气状况、运距远近、铺设工艺等，调整拌合时的加水量，使其施工时能达到或略大于最佳含水率。

级配碎石应分层填筑，每层的压实厚度最大不宜超过30cm，最小不宜小于15cm。采用摊铺机摊铺时，应根据摊铺机的摊铺能力合理配置运输车辆，保证摊铺作业的连续性。一台摊铺机分次摊铺时，应在满幅摊铺完成后一起碾压；两台摊铺机连铺时，前后应相距5-8m同步进行摊铺。

铺设时必须保证级配碎石混合料的均匀性，为了防止下层的颗粒进入上层，基床底层和表层两种材料之间的级配需满足太沙基反滤准侧要求，即D15<4d85，当两种材料之间不满足D15<4d85时，须在基床底层表面铺设无纺土工布。

4.4 过渡段填筑

由于路堤与相邻桥梁、隧道、横向结构物之间的刚度差异较大，以及沉降不一致，引起连接处轨道刚度突变，轨道平顺性变差，影响列车的高速行驶和安全。因此过渡段不但要满足高速铁路对地基的要求，还要满足刚度要求，通常采用级配碎石掺加3%-5%的水泥进行填筑。

过渡段的填筑要和相邻的桥梁、隧道、横向结构物同步进行，并采用相同压实功率的机械按相同厚度碾压。由于过渡段空间狭小，通常采用平地机进行摊铺，机械不能到达部位需人工配合布料。

过渡段与混凝土结构物连接时，应在结构物强度达到设计要求后，方可进行施工。过渡段两侧采用A、B组填料填筑时，级配碎石应和A、B组填料同步分层填筑，确保不同填料间无缝连接，安全稳定。

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种分布，如果系统天线如果彼此之间的间距越大、来波角域越宽、达角垂直于阵列方向时，空域相关性越差。

4 Matlab实验仿真分析及讨论

4.1 SISO、SIMO和MISO的仿真比较与分析 下面对SISO（1×1）、SIMO（2×1）、SIMO（4×1）、MISO（×3）和MISO（1×6）的确定性信道容量进行了仿真比较，仿真结果如下图1所示。分析比较仿真结果可知：

定的提高，其中SIMO（1×2）容量约为SISO容量的1.2倍，SIMO（1×4）容量约为SISO容量的1.6倍，这和理论结果基本一致。

在同一信噪比条件下，MISO系统较SISO系统的容量几乎没有提高，这主要是因为发射总功率被平均分到所有发射天线上，导致各发射天线的功率有所下降，在此情况下，其信道容量变化就不明显。

4.2 SISO和MIMO的仿真比较与分析

下面对SISO、MIMO（2×2）和MIMO（4×4）的确定性信道容量进行了仿真比较。假设发射天线和接收天线互不相关，仿真结果如下图2所示。通过仿真结果分析比较可知：在M=N=2和M=N=4的情况下，MIMO系统的信道容量近似为SISO的2倍和4倍，这一结果是由于MIMO系统通过空间复用在空间产生了M条并行的子空间信道，其总的容量等于各个子信道之和，从而大大地提高了信道容量。

5 结论

文章从MIMO体系信道模型下手，选用对信道矩阵进行奇异值分解办法，推导了信道无式微时MIMO体系的信道容量表达式，并对MIMO体系信道容量的MATLAB仿真测验，经过SISO、SIMO、MISO和MIMO体系的信道容量比较，分析了天线数目对MIMO信道容量的影响，表现出了MIMO体系关于提高无线通信体系的容量具有极大的潜力这一长处。

参考文献

[1]何柏青，严林波.基于MIMO技术的信道容量研究与设计[J].计算机光盘软件与应用，2011（21）：185.

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[3]马伐，郑植，周玉龙.一种MIMO智能天线融合方法研究[J].通信技术，2010（5）：173-175.

图1 SISO、SIMO和MISO信道容量比较图

图2 SISO和MIMO信道容量比较图

在同一信噪比条件下，SIMO系统比SISO系统容量有一 （上接第 161 页） 在雨天和气温5℃以下时，不宜进行过渡段掺水泥级配碎石的填筑，并在落雨前对已摊铺的水泥级配碎石尽快碾压密实后覆盖。

4.5 路堑开挖

开挖前应根据土质类型确定路堑开挖的具体方案，在开挖过程中保持排水通畅。路堑开挖应自上而下进行，边开挖边修整，严禁掏底开挖。不良地段应间隔开挖，及时做好支挡，保证施工安全。

4.6 路基沉降观测

工后沉降的控制是路基工程的关键。对于无砟轨道，要求工后沉降不应超过15mm，因此路基沉降观测应贯彻整个路基填筑过程，并在填筑完成或施加预加荷载后进行不少于6个月的观测和调整期。沉降观测点应选在同一横断面，以便于集中观测和对所测得的数据进行统计分析。

5 路基排水与防护

水是危害铁路路基的主要自然因素，在实际施工中，有相当一部分高速铁路路基病害是因排水不畅所致。因此修建完善的排水系统来最大限度地堵截、疏散各种来源的水是确保路基结构强度和稳定性的重要措施。

5.1 地表排水

地面排水主要采用天沟、侧沟、排水沟，高速铁路采用混凝土现浇或预制构件拼装的措施，防止水沟渗水对路基和

边坡的危害。为了水沟排水顺畅，避免淤积堵塞，水沟纵坡不应小于2‰；平坦地面或反坡排水地段，在困难情况下，可减小至1‰。

5.2 地下排水

地下排水主要采用暗沟、渗沟等渗透式排水方式。为了防止淤积，渗水暗沟纵坡不宜小于5‰，困难地段不宜小于2‰，并加强反滤措施，如加强反滤层，加大暗沟排水孔尺寸，缩短检查井间距等。

6 结论

通过对高速铁路路基施工技术要点的分析阐述，我们对于在施工过程中如何保证路基填筑质量有了清醒的认识，还需要广大施工技术人员把认识落实到行动，按照施工控制要点，严格控制填料质量，做好每道工序的技术指导，才能保证路基填筑完毕后的沉降在规定范围内，为后续的轨道施工奠定坚实的基础。

参考文献

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[3]代明溢.浅谈公路路基施工技术和质量控制[J].中国新技术新产品，2011（8）：86.

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