中老鐵路萬象平原路基工程“立體分層”設計

雷沖 李斌 馬騫

摘要 中老鐵路是“一帶一路”標志性工程，是泛亞鐵路的重要組成部分。為將中老鐵路打造為安全、高效、經濟、環保的鐵路，在設計過程中應綜合各項自然環境因素開展設計工作。文章結合萬象平原區水文、地質條件，提出了萬象平原區路基工程的“立體分層”設計理念，該設計方案在確保中老鐵路安全運營的基礎上，既滿足綠色通道的景觀需求，也節省了工程投資，設計的成果和經驗可為平原區、河湖內澇區等項目路基工程設計提供參考。

關鍵詞 中老鐵路；萬象平原；路基工程；“立體分層”設計

中圖分類號 U212文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0090-03

0 引言

目前，我國國內市場需求增長已明顯放緩，新一輪的產能過剩矛盾日趨明顯。中國高鐵在境外市場的擴張，也成為應對經濟放緩舉措的重要組成部分。中國正在加快鐵路“走出去”步伐，響應國家對外開放大局。在拓展境外鐵路建設市場的同時，境外鐵路項目工程設計階段也應因地制宜，打造更為經濟、合理、安全、高效的精品工程，從而進一步提升我國鐵路的國際競爭力。

1 項目背景

在“一帶一路”的合作倡議下，針對中國與周邊鐵路的互聯互通工程，開展了中國與東南亞互聯互通的泛亞鐵路通道研究，形成了東、中、西三大通道的規劃，其中包括中老鐵路在內的中線通道是路徑最短、最為便捷的通道[1-2]。中老鐵路是泛亞鐵路通道的重要組成部分，由我國昆明至老撾萬象，是第一條以中方為主投資建設、采用中國鐵路技術標準并與中國鐵路網直接連通的跨國鐵路，全長1 035 km[3-4]。

中老鐵路連接中老兩國，并通過在萬象設置的準、米軌換裝場與泰國米軌鐵路網的連接，實現了中國—中南半島鐵路的互聯互通，是“一帶一路”的標志性工程；中老鐵路完全采用中國鐵路技術標準規劃、設計、施工、運營，實現了中國鐵路技術標準體系的成套輸出，是中國鐵路“走出去”的典范工程[5]。

2 工程概況

中老鐵路磨萬段（老撾段）北起中國磨丁，南至老撾首都萬象，正線建筑長度414.332 km，設計時速160 km/h，

正線橋梁162座59.774 km、隧道75座196.705 km，橋隧比62.60%。沿途設有磨丁、孟塞、瑯勃拉邦、萬榮、萬象等共計車站31個（其中口岸站1個、中間站8個、客運站1個、會讓站21個）。正線路基長153.253 km，占正線建筑長度37.4%，以萬榮VangVieng至萬象Vientiane段最為集中，長101.16 km。路基工程主要工程量為土石方、擋墻、錨固樁、錨桿框架梁、水泥攪拌樁、CFG樁等。具體工程數量詳見表1。

3 路基工程難點

中老鐵路老撾段路基工程主要工點類型有陡坡路基、深路塹高邊坡、高路堤；特殊土路基主要有軟土及松軟土路基和膨脹土路基；不良地質路基主要有巖溶、順層路塹等。段內路基工程主要工點類型及分布范圍詳見表2。

路基工程中又以萬榮至萬象段最為特殊，該段地處河谷平原及緩丘區，受區域自然環境因素影響，路基工程設計中主要難點如下。

3.1 環保要求高

鐵路沿線為熱帶雨林區，動植物資源豐富，自然生態環境較好，環境敏感區及自然保護區分布較多，環境保護要求高；因中老鐵路老撾段在建設過程中備受海內外社會各界的高度關注，生態環境保護又作為全球共識，因此建設期的環保問題則是關注的焦點，在建設和運營中不允許出現環保相關問題。

3.2 填料匱乏

萬榮至萬象段多為平原，為節省工程投資，路基工程占比較大；受萬象市沖積平原的地貌影響，其地勢普遍較低，又緊鄰湄公河，路基工程則以填方為主，填料需求量相應增加，區域內填挖分布不均勻，填料極其缺乏，符合路基基床要求的填料更加匱乏。

3.3 低海拔

萬象平原海拔高程約為160～180 m，其間分布有長圓狀丘包，地形平坦開闊，公路網相對較發達，沼澤湖泊廣泛分布，雨季極易受湄公河水位倒灌影響，且洪水位普遍偏高，致使整個平原形成內澇。

3.4 降雨量大

老撾氣候炎熱，雨季長達5個月，各地年平均降水量在1 250～3 750 mm之間，90%的降雨量集中在雨季，平均年降雨量達到3 000 mm。尤其老撾首都萬象市降雨導致的內澇在鐵路沿線地區最為嚴重。沿線各地氣象情況詳見表3。

3.5 軟土、松軟土分布廣泛

萬象平原區域內湄公河的支流眾多，水網和沼澤地密布，松軟土及軟土主要分布于萬象平原和丘間谷地。且平原區內軟土、砂土液化問題較為突出，軟土厚度深、范圍廣，對路基工程影響較大。

4 主要創新設計

結合萬象平原地形、地質及湄公河水文情況等基礎資料，考慮該區域地下水位較高，在線路兩側設置取土坑挖取填料極其困難，難以實施。經實地調查分析和數次方案的優化比選，最終采用“立體分層”設計（如圖1所示），以確保該區域路基工程設計方案經濟、合理，又能避免路基工程不受湄公河倒灌的影響。

4.1 基底設計

結合萬象平原區路基基底軟土深度不一的特性，根據地質勘探結果，針對不同深度、不同軟土性質，分別采用“基底換填+水泥攪拌樁、CFG樁等復合型樁基”進行地基加固的方法，對路基基底進行加固設計，防止原地基在上部荷載及受洪水浸泡軟化雙重作用下發生失穩。

4.1.1 水泥攪拌樁加固

水泥攪拌樁樁徑φ50 cm，采用正三角形布置，樁間距1.1～1.2 m，加固深度結合實際地質情況，應打穿軟弱土層，樁底置于持力層內不小于0.5 m（如圖2所示）。樁身采用普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量擬為被加固土體質量的12%～15%，粉煤灰摻入量宜為水泥重量的20%，水泥漿水灰比根據現場試樁試驗及水質復查報告綜合確定，一般為0.45～0.55。要求水泥加固土試塊標準養護條件下28 d齡期立方體抗壓強度不小于1.2 MPa，90 d齡期強度不小于1.6 MPa。樁頂鋪設0.4 m厚的碎石墊層夾一層50 kN/m雙向拉伸塑料土工格柵，并在加固區內間隔50～100 m設置沉降監測斷面。

4.1.2 CFG樁加固

CFG樁樁徑φ50 cm，采用正方形布置，間距1.6 m，加固深度結合實際地質情況，應打穿軟弱土層，樁底置于持力層內不小于0.5 m（如圖3所示）。CFG樁采用長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注法施工。樁體混合料試塊標準養護28 d立方體抗壓強度平均值不小于15 MPa。樁頂設置直徑為1 m的樁帽，采用C35混凝土現澆。樁頂鋪設0.6 m厚的碎石墊層夾二層50 kN/m雙向土工格柵。并在加固區內間隔50～100 m設置沉降監測斷面。

4.2 填料設計

結合萬象平原地形及地質條件，考慮路基填料匱乏的外部因素，對路基填料進行了分層設計。針對路基本體填料按五年一遇內澇洪水位標高加0.5 m安全高進行劃分，安全高以下部分（洪水浸泡層）采用不易風化硬塊石或水穩性好的滲水性填料進行分層填筑，防止路基本體填料長期受洪水浸泡而致使力學性質變差發生垮塌。安全高以上部分路基本體則考慮填料匱乏的外部因素，路基采用“普通填料或改良土”進行分層填筑，以節省工程投資。當上下兩層填料粒徑相差較大時，在分界面上鋪設厚30 cm的碎石墊層，使其本體工程銜接過渡。

4.3 邊坡設計

結合萬象平原區路基填方高度普遍偏高的情況，對邊坡進行了分級設計，分級高度按百年一遇內澇洪水位加0.5 m安全高確定，并于上、下級邊坡銜接處設置寬2 m的護道；針對安全高以下邊坡，采用放緩邊坡坡率至1∶1.75的方式進行放坡填筑，安全高以上上級邊坡按常規1∶1.5進行放坡填筑。該邊坡設計既可節省填方量、提升坡面整體穩定性，又便于現場施工及后期維修養護。

4.4 坡面防護設計

受湄公河水位倒灌沖刷影響，路基兩側坡面根據邊坡分級標高對上、下兩級邊坡進行了特殊設計。針對下級邊坡采用“袋裝反濾層+干砌片石護坡+墁石基礎”進行防護，該設計可有效避免洪水沖刷鐵路主體路基工程、防止填料中細顆粒流失，同時可快速排出路基本體內裂隙水。針對上級邊坡，考慮不受洪水沖刷影響，坡面則采用“人字形截水骨架+灌木草籽”進行防護，該設計方案既可保證鐵路沿線通道進行綠化的要求，又裝飾了沿線環境。

5 結語

中老鐵路作為區域“典范工程”，在萬象平原區路基設計過程中，經反復研判，蹚出了一條因地制宜與技術創新相結合的設計之道，終結了老撾首都萬象長期遭受洪水倒灌致使交通中斷的歷史。自2021年年底開通運營以來，首都萬象至中老兩國邊境的旅途時間由2 d縮短至3 h。其服務范圍覆蓋了東南亞近10個國家和地區，正逐步使老撾由“陸鎖國”變為“陸聯國”。萬象平原內澇區“立體分層”設計的路基工程，也持續保持穩定的結構狀態，為客貨運輸量不斷增加、列車荷載作用頻次不斷增加提供堅實的基礎。

參考文獻

[1]嚴賀祥. 泛亞鐵路建設方案研究[J]. 鐵道運輸與經濟， 2003（8）： 1-3+9.

[2]向麗. 泛亞鐵路東南亞段建設的歷史、現狀與未來[D]. 昆明：云南大學， 2017.

[3]中鐵二院工程集團有限責任公司. 新建鐵路磨丁至萬象線可行性研究[R]. 成都：中鐵二院工程集團有限責任公司， 2015.

[4]中鐵二院工程集團有限責任公司. 新建鐵路玉溪至磨憨線可行性研究[R]. 成都：中鐵二院工程集團有限責任公司， 2015.

[5]陳建國， 謝毅， 鄭天池， 等. 中老鐵路總體設計及技術創新[J]. 鐵道標準設計， 2022（8）： 1-6+18.