高速铁路隧道轨下结构的平顺性和稳定性是保证铁路线路安全运营的前提之一。由于传统的高铁隧道轨下结构设计、施工会存在着一系列的不足,隧道轨下结构长时间在列车振动和地下水、围岩压力等外部因素共同作用下,出现了隧道轨下结构常见的分层、开裂、底鼓、下陷、翻浆冒泥等各类病害隐患。随着我国高速铁路隧道大量建设,列车安全通行对隧道轨下结构的质量提出了更高的要求。为确保高速铁路隧道运营的安全,提出一种新型高速铁路隧道轨下结构具有重要的现实意义。本文采用资料调研、数据统计及数值计算等方法,分析了高速铁路隧道病害特征并提出不同高速铁路隧道预制装配式轨下结构设计方案,主要内容如下:(1)调研了高速铁路隧道在运营期轨下结构出现的缺陷情况,采用数据统计、工程类比的方法,总结了既有高速铁路隧道轨下结构出现的病害类型,并分析了高速铁路隧道轨下结构的主要病害的成因和影响因素,掌握了高速铁路隧道轨下结构主常见病害的产生机理。(2)调研了国内外隧道工程中预制装配式技术的工程应用及相关理论,依据高速铁路隧道轨下结构的相关规范与构造要求,创新性地提出多种不同类型的高速铁路隧道预制装配式轨下结构设计方案,分析了相应设计方案的结构稳定性和受力情况,得出了不同类型新型高铁隧道预制结构设计方案的性能优劣和特点。(3)依托郑万高速铁路隧道工程,提出了一种典型断面的高铁铁路隧道新型预制装配式填充结构设计方案,根据现场实际工况,分析了在施工期工况和运营期高铁隧道新型预制装配式填充结构单双线列车的不同时速工况下的静、动态响应,揭示了填充结构的应力和应变的演化规律,掌握了影响高铁隧道填充结构受力的主要因素。(4)考虑高铁隧道预制装配式填充结构的纵向与环向连接,创新性地提出一种新型铁路隧道预制装配式填充结构的连接构造;考虑铁路隧道预制装配式轨下结构的防排水情况,创新性地提出一种新型铁路隧道预制装配式轨下结构防排水系统。(5)考虑高铁隧道预制装配式轨下结构的施工,提出针对不同预制装配式仰拱结构、填充层结构以及连接结构设计的施工工艺,体现了预制装配式结构的优势,为预制装配式隧道发展提供了施工设计基础。