京沪线韩庄至利国间桥梁线路改造工程新筑路基侵入既有线施工方案的研究

提要：本文主要介绍在既有线改造工程施工中发生新筑路基侵入既有线时结合工程实际情况选择最有效的施工方案，解决施工对既有线的行车干扰问题。

关键词：新筑路基 侵入既有线 施工方案 研究

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

京沪线韩庄至利国间桥梁线路改造工程改建线路位于既有上行线右侧，改建里程K759+150K763+000，其中K760+750K761+046段路堤设计边坡高度8米，临近既有线侧路堤边坡高度5.5米，坡度1：1.5，新筑路堤侵入既有上行线防护栅栏内0.3-1.47米，覆盖既有路肩和道床坡脚，如图1。

既有京沪线为繁忙干线，如果按设计断面填筑路基，必然导致既有线道床断面减小，汛期排水受阻，影响行车安全，且只能利用周一至周五天窗点（2小时）施工，效率低，工期长，这就要求对路堤填筑施工方案进行研究，解决施工对既有线的干扰问题。

二、方案比选

通过现场调查，既有线受桥梁位置限制不能拨移，鉴于此，提出了两套方案进行比选。

（一）在既有上行线防护栅栏外侧新建路堤挡土墙方案。该方案的优点是路堤能够一次填筑成型，对既有线行车干扰小。其缺点：一是需开挖既有路基，影响线路稳定，安全性差；二是将会引起投资增加，且由于挡土墙施工周期长，影响路堤填筑进度。

（二）路堤两次填筑方案，新路堤第一次填筑至既有上行线防护栅栏外缘，待新线开通、既有上行线废弃后再进行二次帮填施工。该方案的优点是对既有线行车干扰小，安全性好，不增加投资。缺点是分两次填筑，施工工期加长。

通过比较，最终选定路堤两次填筑方案。

三、路堤第一次填筑边坡的选择与优化

（一）路堤边坡稳定的检算依据

1．地质条件

该段自地面以下依次为素填土、姜石土等。素填土厚约0.9米，以粉质黏土为主，硬塑，含姜石，基本承载力σ0=100kpa；姜石土层厚2.6米，基本承载力σ0=250kpa，Ⅲ级硬土。

2．路堤填料

路堤填料来源于附近荒山，经筛分试验，颗粒密度2.70g/cm3，细颗粒含量7.5%，属角砾土，根据不同取土地点，分为A组土和B组土。其中B组土用于基床以下路堤和基床底层，A组土用于路基基床表层。查《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）中表3.2.1-1选用填料的内摩擦角=35°，黏聚力c=5kpa，重度=21KN/M3。

3．附加荷载

改建线路铁路等级为Ⅰ级，双线，直线段允许速度160km/h，曲线段允许速度120km/h。钢轨采用60kg/m，Ⅲ型混凝土轨枕（长度2.6m），1667根/km布置，双层道床厚度0.5m ，铺设跨区间无缝线路。根据填土重度=21KN/M3，查《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）附录A，选用换算土柱高度2.9m，宽度3.7m。

4．路基边坡稳定的计算公式

因路堤填料为碎石类土，土体黏聚力很小，滑坡时土体抗剪强度主要由摩擦力部分提供，故采用直线破裂面法进行路基稳定检算。设在路堤横断面图（如图2）中，破裂面为AC，为破裂面与水平面的倾角，、c为破裂面上填料的内摩擦角、黏聚力，为破裂面上滑动土体的重力与附加荷载P之和，为破裂面AC的长度，则滑坡体沿破裂面的滑动力为，阻止滑坡体下滑的力为破裂面上的摩擦阻力和黏着阻力，即抗滑力，稳定安全系数：

以稳定安全系数、倾角为纵横坐标轴，绘制―曲线，得出设计边坡的最小稳定安全系数，当最小稳定安全系数为1.15~1.25时，路基边坡稳定。

（二）检算过程

1．选择临近既有线侧路堤第一次填筑的边坡坡度，绘制路堤横断面图。

路堤填筑作业应在既有线防护栅栏外侧进行，且施工机械不得碰撞防护栅栏。取第一次填筑路堤的坡脚A1距离防护栅栏30cm，该坡脚点A1与设计路肩边缘点B的连线A1B为第一次填筑的路基边坡线，对压覆既有线道床最多的路基断面进行测量放线并计算得路基边坡AB的坡度为1：1.2，按上下行线同时通过列车绘制第一次填筑的路堤横断面图（如图3）。

2．计算各破裂面的稳定安全系数

因该段自然地面坡率缓于1:10，且地表下软弱土层厚仅0.9米，故既有路肩线AE以下2.5米路堤在挖除软弱土层后直接填筑，不需进行稳定性、沉降检算。设图3中A1C1、A1C2、A1C3、A1C4、A1C5、A1C6、A1D、A1C7为可能的破裂面，根据几何计算各破裂面上的滑坡体及附加荷载面积，破裂面倾角、破裂面长度，进而计算出稳定安全系数，如下表：

3.以稳定安全系数K、倾角为纵横坐标轴，绘制填筑边坡为1：1.2时的―曲线如图4。

通过以上分析，路基边坡坡度1:1.2时，路堤最危险破裂面在A1C1、A1C3之间，最小稳定稳定安全系数=1.74>1.25，路堤稳定。

4.临近既有线侧路堤第一次填筑边坡的优化

线路开通后进行路堤帮宽施工，需开挖台阶，逐层填筑，工效低，影响路堤稳定。因此，在线路开通前应尽可能按设计断面填筑路基，增强路堤稳定性，减少帮填工程量。图5中设A1点为坡脚，以坡度1:m填筑路基，则土体A1B1B在滑坡面A1B上的稳定系数：

解得：m>0.7，即填筑路堤边坡坡度缓于1：0.7时，滑坡面A1B上土体稳定。

路基基床是路基上部受列车动力作用和水文气候变化影响较大的土层，其状态直接影响列车运行的平稳和速度的提高。因此，基床部分应尽可能一次填筑成型。图5中，B1B=（1.5-m）h=5.5（1.2-m），当m=0.9时，h=2.75米，大于基床厚度2.5米，满足路堤基床填筑的整体性要求。

取m=0.9，按前述方法重新计算各破裂面的稳定系数，得K＇A1B=1.53、K＇A1C1=1.56、K＇A1C2=1.67、K＇A1C3=1.82、K＇A1C4=1.91、K＇A1C5=2.17、K＇A1C6=2.41、K＇A1D=2.72、K＇A1C7=3.57。绘制路基边坡坡度1:0.9时的―曲线（如图4），可得路堤最危险破裂面在A1C1和A1B之间，最小稳定安全系数=1.44>1.25，路堤稳定。

优化后变坡点F距路堤面2.75米，变坡点F以上按坡度1：1.5填筑，变坡点F以下路堤按坡度1：0.9填筑（如图6）。

四、实施过程中采取的措施

（一）该段路基于2011年6月2012年3月完成第一次填筑。为确保既有线行车安全，在加强施工质量控制的同时，采取了以下措施：1.在防护栅栏内侧用塑料编织袋装土后堆码成1米高0.6米宽的临时挡土墙，墙背填土防止路堤溜坍；2.对防护栅栏立柱加装斜撑加固，对防护栅栏进行加高至1.8米，防止闲杂人员进入既有线；3.安排驻站联络员和现场防护员，对大型施工机械实行“一人一机”防护；4.及时刷坡防止路堤坡面的松散土石滚落既有线内；5. 汛期防洪期间对临近既有线侧路堤坡面使用防水彩条布全覆盖，在路肩处设纵向临时挡水埂并每隔一定距离设出水口进行有组织排水，防止雨水对路堤坡面的冲刷浸泡；对既有线道床坡脚及路肩进行清理，保证排水通畅；6.在路肩设观测桩定期进行沉降和侧向位移观测。

（二）2012年11月26日新线开通既有线废弃，2013年3-4月进行了路基帮填施工，通过逐段开挖台阶，逐层压实作业方式，安全、有序地按路堤设计断面完成施工。

五、实施效果及建议

根据2012年3月路堤第一次填筑完成至2012年11月线路开通前9个月和2012年12月线路开通后至2013年4月路堤帮填完成期间5个月的路堤沉降和侧向位移观测以及路堤坡面变化的观察情况表明，邻近既有线侧变坡点以上按坡度1：1.5填筑，变坡点以下路堤按坡度1：0.9填筑，路堤稳定性良好。建议施工中发生新筑路堤侵入既有线情况时，可以通过选择适当的路堤坡面，进行两次填筑施工，解决新筑路堤施工对既有线的干扰问题。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部．铁路路基设计规范（TB10001-2005）．中国铁道出版社，2005

[2]中华人民共和国铁道部．铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）．中国铁道出版社，2010

[3]中华人民共和国铁道部．铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2006）．中国铁道出版社，2006

[4]中华人民共和国铁道部．客货共线铁路路基工程施工技术指南（TZ202-2008）．中国铁道出版社，2008

[5]杨广庆主编．路基工程．北京：中国铁道出版社，2007