【摘要】介紹北京地鐵八通線路基設(shè)計概況、工程地質(zhì)條件以及設(shè)計原則等,著重從路基填筑標(biāo)準(zhǔn)、整體道床路基處理、碎石道床與整體道床過渡段路基設(shè)計、路基擋土墻結(jié)構(gòu)及附屬工程等方面對設(shè)計工作進(jìn)行了分析總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】路基填筑　整體道床路基　路基過渡段　裝配式擋土墻
1 　路基概況
北京地鐵八通線路基段長度7.31 km , 約占全線38 % , 其中碎石道床路基6.24 km ; 鋪設(shè)整體道床路基0.087 km ; 設(shè)置擋土墻0.67 km ; 車站路基0.31 km ; 設(shè)置整體道床與碎石道床之間路基過渡段7 處。
2 　工程地質(zhì)條件
八通線工程位于永定河沖洪積扇東部邊緣地帶, 地質(zhì)構(gòu)成主要有人工堆積層、原公路路面及路基、第四紀(jì)沉積層等。人工堆積層需換填,原公路路面及路基或第四紀(jì)沉積層地基承載力均大于160 kPa , 可作為路基持力層。
除個別處有埋深大于3 m 的地下水外,沿線未見地下水。地震基本烈度8 度,地面以下20 m 飽和土和砂土均不液化。土壤最大凍結(jié)深度為0.8 m 。
3 　設(shè)計原則
(1) 路基在靜、動荷載及各種不利地質(zhì)、氣象和水文條件作用下,有足夠的強度和耐久性。
(2) 路基面寬度應(yīng)有足夠的安全空間,以保證行車安全和便于線路維修養(yǎng)護(hù)。
(3) 路基支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠,型式美觀。
(4) 路基排水與車站、橋梁及市政設(shè)施相結(jié)合,充分利用既有排水管涵。

4 　路基工程設(shè)計要點
4.1 　碎石道床地段土質(zhì)路基填筑標(biāo)準(zhǔn)
八通線的車輛荷載及速度,按國家鐵路的分類標(biāo)準(zhǔn),屬于中、輕型鐵路,但城市軌道交通工程與普通鐵路又有一定的區(qū)別。本線一次性鋪設(shè)無縫線路、行車密度大、使用壽命及安全可靠度要求高等,對路基提出了更高的要求。圖1 所示為根據(jù)線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定的一般路基的分層厚度。本線路基分層中基床表層厚度確定為0.50 m 、基床底層1.50 m 。
為減少路基后期的沉降,獲得較高的安全儲備,確保線路平穩(wěn)可靠,路基各層設(shè)計對土質(zhì)要求嚴(yán)格,并采用了較高的壓實標(biāo)準(zhǔn)。
路基基床表層規(guī)定選用A 組或B 組填料,且顆粒粒徑不得大于150 mm 。基床底層優(yōu)先選用A 、B 組填料,若A 、B 組填料缺乏,可采用C 組填料,但需加強壓實。

圖1 　碎石道床地段非滲水土路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位:m)

圖2 　整體道床地段路基設(shè)計橫斷面(單位:m)
　　　對細(xì)粒土和粘砂、粉砂采用壓實系數(shù)或地基系數(shù)作為控制指標(biāo),壓實系數(shù)(重型擊實試驗) 為: Kh ≥0.93 (基床表層) 、Kh ≥0.91(基床底層);地基系數(shù)為: K30 ≥ 93 MPa/m(基床表層) 、K30 ≥85 MPa/m(基床底層) 。
對于砂礫類土或碎石土等粗粒土則采用地基系數(shù)或相對密度作為控制指標(biāo), 砂礫類土的地基系數(shù)為K30 ≥110 MPa/m(基床表層) 、K30 ≥90 MPa/m( 基床底層);碎石土的地基系數(shù)為K30 ≥130 MPa/m( 基床表層) 、K30 ≥110 MPa/m(基床底層); 砂礫類土和碎石土的相對密度為: Dr ≥0.75(基床表層) 、Dr ≥0.70(基床底層) 。上述壓實標(biāo)準(zhǔn)比普通鐵路Ⅰ 、Ⅱ 級線路的路基壓實標(biāo)準(zhǔn)稍微要高一點,但對本線來說是必要的。
4.2 　整體道床地段路基處理
本線有兩段曲線一部分位于高架橋上另一部分屬于地面線,高架橋上采用的是整體道床。為使整個曲線范圍內(nèi)的軌道形式統(tǒng)一,同時為了便于今后的養(yǎng)護(hù)維修,該段曲線的地面線部分亦做成整體道床。與碎石道床不同,在地面線做整體道床需要對道床以下直至基底范圍內(nèi)進(jìn)行特殊處理,以滿足整體道床對其下基礎(chǔ)的強度及剛度要求。
路基頂面由列車動載及軌道結(jié)構(gòu)靜載產(chǎn)生的應(yīng)力并不大,但整體道床地段路基頂面需提供較大的剛度才能保證整體道床軌道結(jié)構(gòu)的正常使用。圖2 所示為整體道床地段的路基設(shè)計橫斷面,路基最上部為一層鋼筋混凝土板,往下是素混凝土層,再下是一層二灰砂礫層,最后,在二灰砂礫與天然基底之間全部填筑三七灰土。如此設(shè)計的整體道床地段路基,能把路基的剛度從上部的整體道床剛度逐步遞減到下部的天然基底剛度,同時也使線路上部荷載均勻分散地傳遞至基底。

4.3 　整體道床與碎石道床過渡段路基設(shè)計整、碎道床過渡段路基設(shè)計問題實質(zhì)上主要是線路下部基礎(chǔ)的沉降如何過渡的問題,過渡段的設(shè)計也就是在碎石道床與整體道床結(jié)構(gòu)相銜接的一定長度范圍內(nèi),通過加強路基以使土質(zhì)路基與高架橋之間的沉降差逐漸過渡。
過渡段路基設(shè)計通常有以下幾種方法:加筋土法、樁基礎(chǔ)處理法、砂礫碎石類優(yōu)質(zhì)填料處理法及剛性板法等。結(jié)合本線特點及地質(zhì)條件研究分析,本線過渡段路基采用級配砂礫填筑與在路基頂面設(shè)置鋼筋混凝土板兩種方法進(jìn)行處理,圖3 所示為典型的整、碎過渡段路基縱斷面圖。

圖3 　典型整碎過渡段路基縱斷面圖
　

4.4 　路基擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
八通線地面線大部分地段填土高度較小,但高架橋兩端路堤填土較高,且位于京通快速路隔離帶范圍內(nèi)的線路路基填土寬度受隔離帶寬度的限制,因此高架橋兩端高填土地段需設(shè)置路基支擋結(jié)構(gòu)及擋土墻。
為滿足城市景觀要求,加快施工進(jìn)度,路基支擋結(jié)構(gòu)采用部分預(yù)制裝配式擋土墻,擋墻由三部分組成:現(xiàn)澆基礎(chǔ)、預(yù)制墻面板以及現(xiàn)澆帽石,擋土墻基底設(shè)凸榫,預(yù)制墻面板通過聯(lián)接鋼板和鋼筋與現(xiàn)澆基礎(chǔ)的預(yù)埋鋼板焊接,使擋土墻的現(xiàn)澆部分和預(yù)制部分聯(lián)結(jié)為一個整體(見圖4) 。

圖4 　部分預(yù)制裝配式鋼筋混凝土擋土墻構(gòu)造圖
　
局部地段擋土墻頂設(shè)聲屏障,為使線路結(jié)構(gòu)物美觀,也為了施工方便,聲屏障把擋土墻作為其基礎(chǔ),不再單獨設(shè)基礎(chǔ),擋土墻結(jié)構(gòu)根據(jù)由聲屏障增加的風(fēng)力等荷載作穩(wěn)定性和強度檢算,進(jìn)行必要的加固設(shè)計。

5 　路基附屬工程
路基附屬工程主要包括路基邊坡防護(hù)和路基排水工程。
5.1 　路基加固和綠化工程以及線路防護(hù)設(shè)施
考慮城市綠化美化環(huán)境的要求及路基加固的需要,一般土質(zhì)路基邊坡采用六邊形混凝土框格種草護(hù)坡,以維護(hù)路基邊坡的穩(wěn)定并有利于沿線管線的鋪設(shè); 整體道床地段路基邊坡采用漿砌片石進(jìn)行護(hù)坡; 用地界范圍內(nèi)空地均種植草皮進(jìn)行綠化。
由于地鐵采用接觸軌供電,且列車高密度運行,為保證線路的正常運營,全線地面線地段均設(shè)置線路防護(hù)攔。
5.2 　路基排水工程
路基排水根據(jù)沿線的地形地勢、氣象水文條件及線路的平縱斷面,結(jié)合車站、橋梁及市政設(shè)施而設(shè)計, 充分考慮城市規(guī)劃對排水系統(tǒng)的影響,充分利用既有排水管涵。
位于京通快速路中央隔離帶內(nèi)的地面線一般路基兩側(cè)坡腳的天然護(hù)道外均設(shè)漿砌片石矩形排水溝,將沿線地表水引排至既有公路或附近的排水系統(tǒng)。
6 　結(jié)語
八通線路基在總結(jié)北京城鐵路基設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,針對線路標(biāo)準(zhǔn)及一次性鋪設(shè)無縫線路的要求,采取了適當(dāng)?shù)脑O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。通過施工過程的嚴(yán)格控制如填料質(zhì)量及填筑標(biāo)準(zhǔn)的把關(guān)等,全線地面線路基順利按期竣工,為后續(xù)鋪軌工作的展開及將來長期運營的安全穩(wěn)定奠定了良好的基礎(chǔ)。