铁道工程电子教材7路基构造Word格式文档下载.docx

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排除地面水的排水沟、侧沟、天沟和排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。

对所有这些路基工程建筑物应如何正确合理地进行设计和施工是路基工程工作的基本内容。

二．路基工程的性质和特点

从路基所起的作用来看，路基是轨道的基础；

从路基作为一种建筑物来看，它是一种土工结构物。

作为一种土工结构物，路基工程具有某些不同于一般的钢铁或混凝土结构物的独特的特点：

1路基主要由松散的土（石）材料所构成.

路基或者直接以土（石）作建筑材料（例如路堤）；

或者直接建造在地层上（例如路堑支挡建筑物等）。

2完全暴露在大自然中

路基处在各种复杂的变化着的自然条件之下，例如：

地质、水、降雨、气候、地震等条件，因而它时刻受到自然条件变化的侵袭和破坏。

因为路基材料是土等松散体，所以路基本身的强度和稳定性也是常常变化的。

其工程性质对自然条件变化十分敏感，抵抗能力差。

3路基同时受轨道静荷载和列车荷载的作用。

列车荷载属交通荷载，其特点为多次重复作用。

路基土在重复荷载作用下产生累积变形，而且土的强度会降低，表现出疲劳的特性。

另一方面，路基同轨道结构一起共同组成的这种线路结构是一种相对松散连接的结构型式，抵抗动荷载的能力弱。

上述这些特点决定了路基工程的复杂性，我们必须分析研究路基工程所处的环境及工作条件，研究土的工程性质，掌握其变形和强度的变化规律，研究路基建筑物与土介质之间的相互作用，以及路基与轨道之间的动力学问题。

在此基础上才能做出正确合理的设计，保证路基工程具有坚固、稳定和耐久性，能抵抗各种自然因素的侵袭和破坏。

第二节路基横断面

一、路基横断面的基本形式

路基横断面是指垂直与线路中心线截取的断面。

依其所处的地形条件不同，有两种基本形式：

1路堤，如图7-1（a）所示。

2路堑，如图7-2（b）所示。

图7-1路基横断面形式

此外，还有半路堤﹑半路堑﹑半路堤半路堑﹑不填不挖路基，如图7-1（c）、（d）、（e）、（f）所示。

在进行路基设计时，先要进行横断面设计。

路基横断面设计要解决的主要问题是确定横断面各部分的形状和尺寸，例如：

路基面的形状和宽度，路基边坡的形状和坡度，等等。

横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以及路基本体工程与其余各项工程的配合等。

例如：

路堤与路堑的过渡﹑纵向排水设计﹑挡土墙纵向设计等等。

二路基横断面与线路平﹑纵面的空间关系

图7-2（a）表示一个土质路堤横断面。

在路基面上，铺设道喳，为被道砟覆盖的那部分路基面称为路肩。

路肩与边坡的交点称为路基顶肩的连线aa＇与横断面中线的交点为O，这个特征点O位于线路平、纵断面的中心线上。

而它的地面上的投影O＇即为线路中心桩的位置。

因此，在纵断面图上线路中心线的高程就是横断面图上O点的高程，即所谓路基高程。

因为O点的高程又与路肩高程（路基顶肩的高程）相同，所以，为测量工作方便起见，常用路肩高程代替路基高程。

对于某一个横断面，路基中心高度是指横断面上O点所表示的高度，也就是纵断面图上线路中心线所表示的填挖高度，对于路堑则称为路堑深度。

路基边坡高度指坡顶与坡脚的高程差，如果左右两侧的高度不等，则规定以大者代表该横断面的边坡高度。

图7-2　路基横断面与线路平、纵面的几何关系

三、路基横断面各构成部分及其设计原则

（一）路肩高程

路肩的高程应保证路基不致被洪水淹没，也不致在地下水最高水位时因毛细水上升至路基面而产生冻胀或翻浆冒泥等病害。

因此，对路基高程有一个最小值要求。

规范规定，路肩的最小高程应比设计洪水频率的水位连同波浪侵袭高和壅水现象）在内，再加0.5m富余量，如图7-3所示。

采用的设计洪水频率，在一般情况下，Ⅰ、Ⅱ级铁路为1/100，Ⅲ级铁路为1/50。

图7-3路肩最小高程

通常，路肩的设计高程在线路平纵断面设计时先已确定。

（二）路基面形状

1路拱

水的危害是造成路基病害的重要原因，保证良好的排水条件是路基设计的重要原则。

因此，当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路基面不是作成水平状，而是作成有横向排水坡的拱状，称为路拱，以利于排除雨水，避免路基面处积水使土软化，造成病害。

而岩质路基或用渗水材料（如碎石、卵石、砾石、粗砂或中砂）修筑的路基，因填料具有良好的渗水性能，降雨时短暂的湿润对强度影响不大，故路基面不需设成路拱而作成水平状即可。

但对于多雨地区易风化的泥质岩石，因其在动荷载长期作用下易于软化，而发生翻浆冒泥病害，因此路基面应按土质路基作出路拱，这样，路基面的形状便视路基材料是否为渗水材料而分为有路拱和无路拱两种。

路拱的形状为三角形。

单线路拱高0.15cm，一次修筑的双线路拱高0.20cm，如图7-4所示。

曲线加宽时，仅奖路拱外侧坡度放缓。

既有线修筑双线时，第二线路基面按4%排水横坡设计。

站场内路基面的形状可根据站内股道数目的多少选用单坡形、人字形或锯齿形，并在低谷处设置排水设备，如图7-5所示。

图7-5站场内的路基面形状

2有路拱和无路拱地段的连接

由于石质或其它渗水材料的路基面不设路拱，而且所需的道床厚度比普通土质路基小，因此当有路拱和无路拱两类地段相连接时，无路拱地段的路肩实际高程应高出有路拱地段的路肩，这样，才能保持轨顶高程一致，如图7-6所示。

抬高的尺寸等于路拱高度加道床厚度的减少值。

路肩抬高后，在与有路拱一端的土质路基连接处应向土质路基方向用渗水土作顺坡，顺坡的长度一般不小于10m。

图7-6有路拱和无路拱地段的连接

（三）路基面的宽度

1宽度标准

路基面的宽度等于道床覆盖的宽度加上两侧路肩的宽度之和不。

当道床的标准为既定时路基面的宽度决定于路肩的宽度。

路肩的作用是加强路基的稳定性，保障道床的稳固，以及方便维修作业。

我国现行规范规定的路肩宽度标准为：

I级铁路的路堤不得小于0.8m，路堑不得小于0.6m。

规范中根据不同线路等级、轨道类型等因素制定了新建铁路区间直线地段的路基宽度表，如表7-1所示。

对于其它特殊情况需要单独设计的，路基面的宽度可根据路基横断面的几何关系计算，计算公式可查阅设计规范的条文说明。

2曲线加宽

在曲线地段。

曲线外轨需设置超高。

外轨超高是籍加厚外轨一侧枕下道砟的厚度来实现的。

由于道砟加厚，道床坡脚外移，因而在曲线外侧的路基宽度亦应随超高的不同而相应加宽才能保证路肩所需的宽度标准。

加宽的数值可根据超高计算而确定，按此原则，规范编制了曲线路基加宽表，在进行加宽时，应在缓和曲线范围内递减。

表7-1直线地段路基面宽度

注：

1　表中宽度值系按非无缝线路道床顶宽计算，如铺设无缝线路，特重型与重型轨道路基面宽度均应增加0.2m，其次重型轨道路基面宽度均应增加0.3m；

2单线路堑自线路中心沿轨枕底面水平至堑边坡的距离，一边不应小于3.5m（曲线地段系指曲线外侧）；

双线路堑两边均不应小于3.5m；

3表中的非渗水土是指粘性土（填料中的细料、粒土）、粉砂（填料中的粘砂、粉砂）以及粘性土含量大于等于15﹪的碎石类土、砂类土（填料中的岩块和粗粒土，但粗粒土中粘砂、分砂除外）；

4年平均降水量大于400mm地区的易风化泥质岩石，可按非渗水土一栏考虑。

双线或多线的曲线地段路基宽度除单线在外侧加宽外，其中心线间距也应加宽。

加宽值可参考第十三章第二节五线间距离。

（四）路基边坡

路基边坡设计是路基横断面设计的主要内容，它包括边坡形状的设计和边坡坡度的确定。

边坡坡度必须保证路基的稳定性。

设计的边坡是否稳定，一般要结合地质条件通过稳定检算来评价（稳定检算方法将在第十章中介绍），同时还应考虑到某些不可能在计算中涉及的外界因素的影响，例如雨水冲刷对边坡的损坏等。

边坡设计的好坏直接影响到铁路的正常运营。

下面两幅图可见边坡设计的成效。

1.路堤边坡

路堤边坡坡度还应根据填料的物理力学性质，边坡高度和路堤基底的工程地质条件等确定。

如果路基基底的情况良好，路堤边坡一般按规范给出的表7-2进行设计。

表中所规定的坡度值是具有代表性的普通填料的物理力学性质，考虑列车荷载的作用，经过大量稳定检算，并结合边坡的实践经验，综合分析而制定的。

对于特殊填方边坡高度太大的路基，则应另行个别设计。

填料种类

边坡高度

边坡坡度

边坡形式

全部高度

上部高度

下部高度

细粒土

20

8

12

1:

1.5

1.75

折线型

粗粒土（细砂、粉砂、粘砂除外）、碎石土、卵石土、漂石土

硬块石

1.3

直线型

1如有可靠资料和经验时，可不受本表限制

2填料用粒径大于25cm的不易风化的块石、边坡采用干砌时，其边坡坡度根据具体情况确定。

3填料为易风化的软块石，其边坡坡度按风化后土质边坡设计。

实践证明，按表列的坡度值设计的路堤边坡一般是成功的。

路堤边坡的破坏很少是由于边坡坡度选用不当而造成，绝大多数情况是由于在设计工作中忽略了路堤基底的水文、地质条件，或者是由于填土的压实密度不足引起过大的下沉和基床病害的严重发展所致。

因此，在设计边坡时，对基底的工程地质条件应予足够的重视。

2路堑边坡

路堑挖方的特殊性在于它受线路通过地段既定的地层构造的控制，还受气候、地质及其它因素的影响。

因为我国幅员辽阔，这些因素的地区性差异很大，因此，路堑边坡不可能像路堤边坡那样规定出一些标准坡度值。

即使对地质条件良好即土质比较均匀，无不良地质现象和地下水的情况，也只能定出一个上下限范围，以供设计时参照采用，如表。

土的种类

边坡宽度

一般均质粘土、砂粘土、粘砂土

1～1:

中密以上的中砂、粗砂、砾砂

1.5～1:

卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土

胶结和密实

0.5～1:

1

中密

1黄土路堑如采用阶梯式，阶梯高度一般为8～2。

2如有专门的试验研究或可靠照料和经验时，可不受本表限制。

路堑边坡设计的原则，应根据土的物理力学性质，岩层的产状、节理发育程度、风化程度，当地的工程地质条件和水文地质条件，结合自然的极限山坡和已成人工边坡的调查，并考虑要采用的施工方法（人工开挖，机械开挖或爆破）等因素，综合分析而定。

路堑边坡的设计方法主要有力学计算法和工程地质法两种。

力学计算法，即边坡稳定性检算方法（见第九章），是在查清地质条件的基础上，根据力学概念进行分析计算，对边坡的稳定性给予定量的评价。

对于均质地层（如土层、松散岩堆及为受过动力作用的岩层）力学计算方法所得到的结果一般是可靠的。

但是在多数情况下，地质构造是不均匀的，影响挖方边坡稳定性的因素错综复杂，不能简单的通过力学计算去解决。

这时，就应当对自然的极限山坡和已成的人工