第七章路基构造第七章路基构造本章要求本章要求了解了解路基工程的组成、性质和特点，路基排水路基工程的组成、性质和特点，路基排水熟习熟习路基横断面的根本方式及与平、纵面的空间路基横断面的根本方式及与平、纵面的空间关系关系重点掌握重点掌握路基横断面设计的内容、原那么和主要方法路基横断面设计的内容、原那么和主要方法第一节路基工程的组成及特点第一节路基工程的组成及特点路基工程的组成路基工程的组成路根本体路根本体直接铺设轨道构造并接受列车荷载的部分直接铺设轨道构造并接受列车荷载的部分防护加固建筑物防护加固建筑物含挡墙、护坡等含挡墙、护坡等路基排水设备路基排水设备含排水沟、侧沟、天沟、排水槽、渗沟、含排水沟、侧沟、天沟、排水槽、渗沟、暗沟等暗沟等木枕木枕线路线路横断横断面面混凝混凝土枕土枕线路线路横断横断面面路基工程的性质和特点：路基工程的性质和特点：性质：轨道的根底，是一种土工构造；性质：轨道的根底，是一种土工构造；特点：特点：1 1路基由松散的土石资料组成；路基由松散的土石资料组成；2 2路基工程完全暴露在大自然中；其工程路基工程完全暴露在大自然中；其工程性质对自然条件的变化非常敏感，抵抗才干差性质对自然条件的变化非常敏感，抵抗才干差3 3路基同时受轨道静荷载和动荷载的作用；路基同时受轨道静荷载和动荷载的作用；在荷载作用下，路基产生累积变形，土的强度在荷载作用下，路基产生累积变形，土的强度降低，表现出疲劳的特性降低，表现出疲劳的特性4 4路基与轨道构造一同共同组成的线路构路基与轨道构造一同共同组成的线路构造是一种相对松散连结的构造方式，抵抗动荷造是一种相对松散连结的构造方式，抵抗动荷载的才干弱载的才干弱第二节路基横断面第二节路基横断面一、路基横断面的根本方式一、路基横断面的根本方式路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面路堤路堤半路堤半路堤路堑路堑不填不挖路基不填不挖路基半堤半堑半堤半堑半路堑半路堑路基设计：路基设计：路基横断面设计：路基横断面设计：确定横断面各部分的外形和尺寸。确定横断面各部分的外形和尺寸。例如：路基面的外形和宽度、路基边例如：路基面的外形和宽度、路基边坡的外形和坡度等。坡的外形和坡度等。路基工程综合设计：路基工程综合设计：全面综合思索路基工程在纵断面上的全面综合思索路基工程在纵断面上的配合以及路根本体工程与其他各项工程配合以及路根本体工程与其他各项工程的配合等。的配合等。例如：路堤与路堑的过渡、纵向排水例如：路堤与路堑的过渡、纵向排水设计、挡土墙纵向设计等。设计、挡土墙纵向设计等。二、路基横断面与线路平、纵面的空间关系二、路基横断面与线路平、纵面的空间关系路肩路基顶肩路基路肩高程路肩路基顶肩路基路肩高程路基中心高度路基边坡高度路基中心高度路基边坡高度线路平面设计图线路平面设计图线路纵断面设计图线路纵断面设计图三、路基横断面构成及设计原那么三、路基横断面构成及设计原那么一路肩高程一路肩高程二路基面的外形二路基面的外形三路基面的宽度三路基面的宽度四路基边坡四路基边坡五路基横断面的规范设计五路基横断面的规范设计一路肩高程一路肩高程最小路肩高程最小路肩高程= =设计洪水位设计洪水位+ +波浪侵袭高度波浪侵袭高度h1+h1+雍水高度雍水高度h2+0.5mh2+0.5m。路肩设计高程在线路平纵断面设计时先已确定。路肩设计高程在线路平纵断面设计时先已确定。设计洪水频率：设计洪水频率：、级级1/1001/100 级级1/501/50设计原那么：设计原那么： 防止水对路基防止水对路基的影响。的影响。二路基断面外形二路基断面外形路基设计的重要原那么：保证良好的排水条件。路基设计的重要原那么：保证良好的排水条件。1.1.断面外形断面外形可分为有路拱和无路拱两种断面方式。可分为有路拱和无路拱两种断面方式。路拱：当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路路拱：当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路基面做成有横向排水坡的外形，称为路拱基面做成有横向排水坡的外形，称为路拱( (三角形三角形) )。2 .2 .有路拱和无路拱地段的衔接有路拱和无路拱地段的衔接1 1纵断面设计高程：按非渗水土质路基给出的路纵断面设计高程：按非渗水土质路基给出的路肩高程肩高程2 2渗水土路基路肩高程渗水土路基路肩高程= =非渗水土质路基路肩高程非渗水土质路基路肩高程+ +路拱高路拱高+ +道床厚度减少值道床厚度减少值3 3无路拱路基在有路拱路基一侧的土质路基应向无路拱路基在有路拱路基一侧的土质路基应向土质路基方向用渗水土作顺坡，顺坡长度普通不小于土质路基方向用渗水土作顺坡，顺坡长度普通不小于10m10m。三路基面的宽度三路基面的宽度加宽设计原那么：保证路肩宽度。加宽设计原那么：保证路肩宽度。1.1.宽度规范：道床覆盖宽度宽度规范：道床覆盖宽度+2+2路肩宽度路肩宽度路肩作用：加强路基稳定、保证道床稳定、方便养修路肩作用：加强路基稳定、保证道床稳定、方便养修最小路肩宽度：最小路肩宽度：I I级铁路：路堤级铁路：路堤0.8m0.8m，路堑，路堑0.6m0.6m；影响要素：铁路等级、轨道类型、土质等。影响要素：铁路等级、轨道类型、土质等。特殊情况下的单独设计。特殊情况下的单独设计。2.2.曲线路基加宽曲线路基加宽加宽缘由：曲线外轨超高加宽缘由：曲线外轨超高加宽值：根据超高计算而确定，普通查规范中的曲线加宽值：根据超高计算而确定，普通查规范中的曲线路基加宽表，并在缓和曲线范围内递减。路基加宽表，并在缓和曲线范围内递减。四路基边坡四路基边坡路基边坡设计：边坡外形和边坡坡度确定路基边坡设计：边坡外形和边坡坡度确定设计原那么：保证边坡的稳定性。设计原那么：保证边坡的稳定性。 1. 1. 路堤边坡设计：根据填料种类、路堤边坡高度确路堤边坡设计：根据填料种类、路堤边坡高度确定；普通可从规范的路堤边坡表中取值。定；普通可从规范的路堤边坡表中取值。 2. 2. 路堑边坡设计路堑边坡设计: : 设计原那么：根据土的物理力学性质，岩层产状、设计原那么：根据土的物理力学性质，岩层产状、节理发育程度、风化程度、当地的工程地质条件和水文节理发育程度、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，地质条件，结合自然的极限山坡和已成人工边坡的调查，并思索将要采用的施工方法等要素，综合分析而定。并思索将要采用的施工方法等要素，综合分析而定。设计方法设计方法: :主要有力学计算法和工程地质法主要有力学计算法和工程地质法五路基横断面规范设计五路基横断面规范设计. .常见的路基规范横断面常见的路基规范横断面路基横断面的规范设计也称为路基规范横断面，路基横断面的规范设计也称为路基规范横断面，根据有关的设计原那么和规定而编制。仅适用于普根据有关的设计原那么和规定而编制。仅适用于普通水文、地质条件，填挖高度不大的普通土质路基。通水文、地质条件，填挖高度不大的普通土质路基。1 1路堤规范横断面路堤规范横断面边坡高度不大于边坡高度不大于8m8m地面横坡为大于地面横坡为大于1 1：5 5而小于而小于1 1：2.52.5的斜坡的斜坡填方高度大于填方高度大于8m8m而小于而小于20m20m时时2 2路堑规范横断面路堑规范横断面粘性土路堑粘性土路堑有侧沟平台路堑有侧沟平台路堑无侧沟路堑无侧沟路堑岩石路堑岩石路堑. .路基个别设计条件路基个别设计条件工程地质、水文地质条件复杂或路基边坡超越规范规工程地质、水文地质条件复杂或路基边坡超越规范规定见表定见表7-27-2修筑在陡坡上的路堤：指当填料或基底均为不易风化修筑在陡坡上的路堤：指当填料或基底均为不易风化的岩石时，地面横坡等于或陡于的岩石时，地面横坡等于或陡于1:21:2，其它情况的地，其它情况的地面横坡等于或陡于面横坡等于或陡于1:2.51:2.5修筑特殊条件下的路基，如滑坡、软土、冻土、河滩、修筑特殊条件下的路基，如滑坡、软土、冻土、河滩、水库等水库等有关路基的防护加固及改移河道工程有关路基的防护加固及改移河道工程采用大爆破或水力充填法施工的路基采用大爆破或水力充填法施工的路基第三节第三节 路基排水路基排水水的危害是路基病害发生的重要缘由之一。水的危害是路基病害发生的重要缘由之一。一、地面排水系统一、地面排水系统排水沟、侧沟、天沟排水沟、侧沟、天沟二、地下水排水系统二、地下水排水系统排水槽明沟、渗水暗沟、渗水隧洞、其它排水排水槽明沟、渗水暗沟、渗水隧洞、其它排水设备设备详细设计方法见路基工程设计技术手册详细设计方法见路基工程设计技术手册第八章第八章 路基基床路基基床本章要求本章要求熟习熟习路基荷载的含义、组成、规范路基荷载的含义、组成、规范荷载计算方法荷载计算方法-换算土柱法换算土柱法基床构造方式基床构造方式掌握掌握基床的作用及其对路基的要求基床的作用及其对路基的要求基床病害的类型、成因及主要整治措施基床病害的类型、成因及主要整治措施第一节第一节 路基荷载路基荷载定义定义路基的荷载是指作用在路基面上的应力路基的荷载是指作用在路基面上的应力路路基基荷荷载载静荷载：线路上部构造的分量作用在路基静荷载：线路上部构造的分量作用在路基面上的应力面上的应力动荷载：列车行驶时轮载力经过上部构造动荷载：列车行驶时轮载力经过上部构造 作用在路基面上的动应力作用在路基面上的动应力一、静荷载一、静荷载换算土柱法换算土柱法普通铁路路基设计时，计算中把静荷载和动荷载普通铁路路基设计时，计算中把静荷载和动荷载一并简化为静荷载处置，即换算土柱法一并简化为静荷载处置，即换算土柱法1. 1. 列车活荷载规范列车活荷载规范-中荷载中荷载活载活载轨道轨道路基面路基面横断面分布宽度自轨枕底两端向下按横断面分布宽度自轨枕底两端向下按4545分散角计算分散角计算路基横断面设计实际：平面问题路基横断面设计实际：平面问题计算图示：沿线路纵向取一单位厚度计算图示：沿线路纵向取一单位厚度荷载取值：按最不利情况计算，只思索轴重，不荷载取值：按最不利情况计算，只思索轴重，不思索后面车辆部分的分布力。思索后面车辆部分的分布力。列车活荷载纵向分布强度：将轴重简化为纵列车活荷载纵向分布强度：将轴重简化为纵向均匀分布的线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等向均匀分布的线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等于轴距。于轴距。分布强度：分布强度： 2. 2.换算土柱换算土柱普通铁路路基设计中，路基荷载的简化假定：普通铁路路基设计中，路基荷载的简化假定： 1 1把列车活荷载作为静荷载把列车活荷载作为静荷载 2 2把列车活荷载和轨道静荷载的总重把列车活荷载和轨道静荷载的总重P P，简，简化为与路基同质的土柱，均布地作用在路基面上化为与路基同质的土柱，均布地作用在路基面上土柱的换算高度：土柱的换算高度：换算土柱换算土柱算例：算例：线路等级：线路等级：轨道类型：次重型轨道类型：次重型填土：非渗水土填土：非渗水土路拱高：路拱高：0.15m0.15m路基面宽：路基面宽：7.1m7.1m a=3.5m a=3.5m h0=3.2m h0=3.2m第三节第三节 路基基床构造路基基床构造一、基床的作用及对基床的要求一、基床的作用及对基床的要求基床是铁路路基最重要的关键部位。基床是铁路路基最重要的关键部位。基床厚度：路基顶面以下基床厚度：路基顶面以下3.0m3.0m范围动力分析范围动力分析基床的作用及对基床的要求：基床的作用及对基床的要求：1.1.强度要求：足够的强度强度要求：足够的强度抵抗动应力、碴压入抵抗动应力、碴压入2.2.刚度要求：刚度要求：塑性累积变形小塑性累积变形小防止不均匀沉降、不平顺防止不均匀沉降、不平顺弹性变形小弹性变形小满足高速行车的平安性和温馨性满足高速行车的平安性和温馨性3.3.优良的排水性：防止雨水侵入软化和冻融等病害优良的排水性：防止雨水侵入软化和冻融等病害二、基床构造和资料二、基床构造和资料构造可分两种：构造可分两种：. .二层系统：传统的普通线路采用道床与土质基二层系统：传统的普通线路采用道床与土质基床直接相连的二层系统，称为土基床。床直接相连的二层系统，称为土基床。土基床要求用优质填料填筑。土基床要求用优质填料填筑。. .多层系统多层系统在道床和路基之间设置一层过渡层，称路基维护在道床和路基之间设置一层过渡层，称路基维护层或垫层，又称基床表层，路盘或强化路盘日。层或垫层，又称基床表层，路盘或强化路盘日。实际阐明：设置维护层是提高路基承载力、消除实际阐明：设置维护层是提高路基承载力、消除基床病害的重要措施。基床病害的重要措施。设计思想：严厉控制下沉量，为轨道构造提供一设计思想：严厉控制下沉量，为轨道构造提供一个有足够刚度的根底。个有足够刚度的根底。第四节基床病害及整治第四节基床病害及整治基床病害发生的主要缘由：基床土质不良、基床病害发生的主要缘由：基床土质不良、水的侵入和列车动荷载同时作用的结果。水的侵入和列车动荷载同时作用的结果。基床病害类型：翻浆冒泥、下沉、挤出和冻基床病害类型：翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害害翻浆冒泥：发生于翻浆冒泥：发生于路基土质不符合要路基土质不符合要求的部位；求的部位；下沉：因基床填筑下沉：因基床填筑密度不够和强度缺密度不够和强度缺乏所致；乏所致；挤出：主要因基床强度缺乏而产生剪切或塑性流动挤出：主要因基床强度缺乏而产生剪切或塑性流动冻害：发生于冰冷地域。冻害：发生于冰冷地域。路堤塌滑路堤塌滑二、基床病害整治二、基床病害整治整治措施：整治措施：1.1.用砂垫层用砂垫层处置土质基床翻浆处置土质基床翻浆冒泥冒泥2.2.封锁层封锁层整治和防止泥质软岩路堑的翻浆冒泥整治和防止泥质软岩路堑的翻浆冒泥3.3.基床改良基床改良承载才干缺乏承载才干缺乏4.4.运用土工合成资料运用土工合成资料土工格室隔离道碴和基床土工格室隔离道碴和基床5.5.在路基表层采用隔温资料在路基表层采用隔温资料减少冻害发生减少冻害发生6.6.加强排水、降低底下水位或毛细水加强排水、降低底下水位或毛细水处置道碴囊和减小深层冻害处置道碴囊和减小深层冻害复习思索题复习思索题7-1 7-1 简述路基工程的组成、性质及特点。简述路基工程的组成、性质及特点。7-2 7-2 何谓路基横断面？它有哪几种方式？何谓路基横断面？它有哪几种方式？7-3 7-3 试绘图阐明路基规范设计横断面。试绘图阐明路基规范设计横断面。7-4 7-4 简述路基边坡设计的内容、原那么和方法。简述路基边坡设计的内容、原那么和方法。7-5 7-5 路基个别设计条件？路基个别设计条件？8-1 8-1 简述路基荷载的组成及换算土柱法的根本原理。简述路基荷载的组成及换算土柱法的根本原理。8-2 8-2 什么叫路基基床？路基基床作用及要求？什么叫路基基床？路基基床作用及要求？8-3 8-3 路基基床构造可分为哪两种方式？路基基床构造可分为哪两种方式？ 8-4 8-4 路基基床病害的主要缘由？病害分类？成因？路基基床病害的主要缘由？病害分类？成因？8-5 8-5 简述路基基床病害的主要整治措施。简述路基基床病害的主要整治措施。