摘 要：我国幅员辽阔，偏远山区众多，因此高速铁路由于地形地貌、工程造价、气候环境等原因不可避免的存在路基高于8 m的高填路段。而对于我国高速铁路路基来说目前采取的大多是粗颗粒填料，粗颗粒填料无论在压实性能、压缩变形层面均高于细颗粒填料，具有十分广阔的推广应用价值。为此，本文依托潍烟铁路DK92+993～DK110+833段高速铁路对高填方路基粗颗粒填料技术与沉降控制进行了研究，通过理论分析与数据分析计算相结合的方法系统研究了高速铁路高填方路基粗颗粒填料技术与沉降控制。

关键词：高速铁路;高填方;粗颗粒填料;沉降

中图分类号：U213.1                                文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）01-0010-03

0 引言

在我国高速铁路建设过程中，根据相关法律规定一般沿线路基的建筑高度不能超过8 m，但是由于我国幅员辽阔，偏远山区众多，因此高速铁路由于地形地貌原因、工程造价原因、气候环境原因等不可避免的存在路基高于8 m的高填路段[1]。而对于我国高速铁路路基来说目前采取的大多是粗颗粒填料，粗颗粒填料无论在压实性能、压缩变形层面均高于细颗粒填料，具有十分广阔的推广应用价值，但是我国目前针对于高速铁路高填方路基粗颗粒填料技术的研究还十分薄弱，因此针对高速铁路高填方路基粗颗粒填料技术与沉降控制进行分析具有十分重要的研究意义。

1 高速铁路路基沉降机理分析与沉降监测

1.1 工程简介

潍烟铁路位于山东省东北部潍坊、青岛、烟台市境内，本项目负责施工的五分部里程为DK92+993～DK110+833，线路总施工长度为17.84 km，范围内征地拆迁、路基工程、桥梁下部结构、桥面系、附属工程、施工辅助设施、涵洞、相关工程、部分大型临时设施和过渡工程的施工。全线共分为区间路基长度8.93 km，占线路总施工长度的50.05%。路基施工土方以本桩利用为前提，框架涵、盖板涵、地基处理应和对应路基同步开始施工，前期以完成涵洞施工为主，为路基段落提供前提条件，后期路涵、路桥以及路隧过渡段与路基兼顾施工。本路段施工位于丘陵山区，地形地质条件复杂，沿线存在淘金洞、倾斜路基等不良影响因素，导致铁路沿线变形控制难度大，主要难点表现在：（1）桥—堤—涵过渡段变形协调控制难度大。因此在高速铁路建设中，一般使用掺水泥级配碎石的改良填料填筑过渡段，以保证过渡段的质量，控制差异沉降，确保过渡段的平顺过渡。然而在铁路运行过程中，会出现过渡段填筑材料膨胀上拱引起变形的情況。填筑材料上拱问题原因复杂、理论研究较少、整治手段有限。另外，高速铁路对于基础平顺性要求极为苛刻，且高速铁路变形调整能力有限，尤其是可供向下调节的变形量极小，对过渡段的膨胀变形十分敏感。故过渡段填筑材料膨胀上拱是高速铁路运营亟需解决的问题;（2）山区倾斜路基坡度较大，断面形式较为复杂，虽然采取了一定的工程措施，但不均匀变形和抗滑稳定问题仍然较为突出，需要结合工程实际进行一定的施工调整;（3）烟台地区金矿民采活动广泛、历史悠久，采矿工程施工随意性强，未留下任何探采资料，导致民采井的数量、工程措施、开采深度及分布范围均不清楚且民采形成的采空区均未充填，部分已坍塌，无技术资料、隐蔽性强。线路DK93+000～DK119+000位于北截-灵山沟金矿成矿带上，成矿条件较好，地表民采较为集中，据调查主要为民采井、掏金洞及少量平巷等小型采空区，一般采深10～50 m，深者达100 m甚至更深，对铁路安全影响较大。

1.2 高速铁路高填方路基沉降机理分析

高速铁路高填方路基具有填方量巨大和填方高度较高的特点，因此在路段施工完成后，高速铁路路基会由于自身重力以及负荷压力的共同作用下产生整体或局部的路基沉降[2]。当高速铁路高填方路基沉降超过一定限制，将对轨道排布以及列车安全行驶造成严重影响。

高速铁路高填方路基沉降主要可以分为瞬时、主固结以及次固结沉降3个类别，路基沉降的计算方式如式（2-1）所示，式中由左到右依次代表总沉降、瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降。

1.3 高速铁路高填方路基沉降构成

1.3.1 填土造成的压密沉降

首先考虑的是高速铁路高填方路基在填土过程中填土自重导致的，无论是填土还是轨道铺设都会导致路基的下沉，对于这部分产生的路基沉降，本文采用德国通用经验公式（1-2）来进行计算[3]。

通过经验公式计算可以得知，填土造成的压密沉降将在列车正式通车后的1.5年可达到稳定，而其造成的高速铁路高填方路基沉降会达到路基建筑高度的0.1%～3%。

1.3.2 行车造成的基床累计沉降

其次考虑的是高速铁路高填方路基在通车后列车行驶导致的沉降，对于行车造成的基床累计沉降与列车的行驶速度、列车重量、路基填料、压实度以及填方高度有直接的关系[4]。

表1-1是日本学者得到的轨道沉降高度数据，从表1-1中可以看出：当基床底层的K30=68.6—108 MPa/m，列车标准作用荷载作用次数为150万次时，基床累积变形量约为1～2 mm;当基床底层之后K30>70 MPa/m，基床累积下沉   以将保持在1.5 mm左右。

1.4 高速铁路高填方路基沉降监测

对于高速铁路高填方路基沉降监测的频次规范如表1-2所示。53FE68D1-B585-4AE3-BF06-B831F90F248A

由表1-2可以看出，路基填筑过程中每日观测1～2次，静置期前四个周每两天观测一次，第四周以后到两个月的时间里每周观测一次，从运营开始到观测期每隔三个月观测一次。

2  高速铁路高填方路基粗颗粒填料选择

2.1 粗颗粒填料的天然状态和结构

本文选取了8种粗颗粒填料，其中1号、4号、6号是未风化的岩样，2号、3号是土石混合填料，5号是粉质块状岩样，7号是强风化岩样和土混合的混合料，8号是原路基土。以上8种粗颗粒填料的粒径均小于5 mm，土石比例不同。

2.2 粗颗粒填料的矿物成分分析

X射线衍射分析是研究矿物成分的最有效方法之一，每一种矿物均有其独特的晶体结构和特殊谱线及其强度，同一种矿物，即使它和其他矿物混合在一起，其特殊谱线及其强度也有所不同，据此可以鉴定出不同矿物，本文所选取的8种天聊的成分分析如表2-1所示。

2.3 粗颗粒填料的室内浸水崩解试验

对本文所选取的8种填料中的1号、4号、6号、7号分别做3次干湿循环试验，所得结果如表2-2所示。

据表2-2得出：7号料在经历几次干湿循环后基本己经崩解，容易发生干湿循环，引起土石组成严重变化，造成加速沉降或不均匀沉降，影响路基的长期稳定性，因此7号填料被排除。

2.4 粗颗粒填料的颗粒分析试验

对于粗颗粒填料的颗粒分析试验，本文对2号、3号、5号填料进行混合后对粒度成分分析，分析结果如表2-3所示。

从表2-3中可以看出：三组土石混合填料的不均匀系数Cu>10，曲率系数Cc在1～3，天然级配良好;2号填料与3号填料大于5 mm的颗粒含量<30%，是为级配不良;5号料颗粒分布均匀，大于5 mm的颗粒含量占到80.6%以上，是优良的粗颗粒填料。

2.5 粗颗粒填料的抗压强度试验

粗颗粒填料的抗压强度试验试验结果见表2-4。

表2-4中可以看出：1号和6号料的软化系数均大于0.75，属于不易软化材料。对于4号料是较软岩。

3 结语

本文依托潍烟铁路DK92+993-DK110+833段高速铁路对高填方路基粗颗粒填料技术与沉降控制进行了研究，主要得出结论有：（1）路基填土越高，路基表面动荷载对地基的影响越小，路基填土越低，路基表面动荷载对地基的影响越大;（2）对于填高20.8 m的高填方路基，路基填料按照基床表层地基系数能够满足路基工后沉降要求;（3）含水率和颗粒组成是影响粗颗粒填料压缩变形的主要因素，在现场施工时保证填料具有较高的压实度[5]。

参考文献

[1] 张勇.探讨高速铁路路基粗颗粒填料冻胀特性[J].工程建设与设计，2020（03）：57-58+61.

[2] 刘鑫.粗粒料填筑高路堤稳定性分析及施工关键技术研究[D].长春：吉林大学，2019.

[3] 谭雪峰.高填方路基施工技术和沉降控制策略[J].绿色环保建材，2019（06）：149+151.

[4]田珂.高填方路基沉降控制关键技术分析[J].科学与财富， 2019（24）：302-303.

[5] 吴政轩，秦鑫.浅析高填方路基沉降分析及控制措施[J].汽车世界，2019（8）：87.

Coarse Grain Filling Technology and Settlement Control for High-Filled Subgrade of High-speed Railway

LIN Yonggang

（China Power Construction Road and Bridge Group Eastern Investment Co.， Ltd.， Jinan  Shandong  250000）

Abstract： My country has a vast territory and many remote mountainous areas. Therefore， high-speed railways inevitably exist in high-filled sections with subgrades higher than 8m due to topographical and geomorphological reasons， engineering cost reasons， and climate and environmental reasons. For the roadbed of my country's high-speed railway， most of the coarse-grained fillers are currently adopted. The coarse-grained fillers are higher than the fine-grained fillers in terms of compaction performance and compression deformation， which has a very broad application value. To this end， this article relies on the DK92+993-DK110+833 high-speed railway section of Wei-Yan railway to study the high-fill subgrade coarse-grain filler technology and settlement control， and systematically study the high-speed railway through the method of combining theoretical analysis and data analysis and calculation. Coarse particle filler technology and settlement control for high-fill roadbed.

Keywords：  high-speed railway; high fill; coarse-grained filler; settlement

收稿日期：2021-12-05

作者簡介：林永钢（1984—），男，江西萍乡人，工程硕士，高级工程师，研究方向：空间地理信息与工程管理。53FE68D1-B585-4AE3-BF06-B831F90F248A