铁路路基工程课件.ppt

绪论、路基构造,路基工程,路基是轨道或路面的基础，它承受着轨道及机车车辆或路面及交通荷载的静荷载和动荷载，并将荷载向地基深处传递扩散。在纵断面上，路基必须保证路线需要的高程；在平面上，路基与桥、隧连接组成完整贯通的线路。,路基的作用,路基工程,路基下沉事故现场,路基工程,铁路路基完全被冲毁,路基工程,铁路道床被冲空,路基工程,路基工程的特点和建筑要求,路基工程,路基工程的特点和建筑要求,路基工程,路基建筑要求根据上述的路基特点，为使路基正常工作，路基建筑应满足如下要求：1路基必须平顺，路基面有足够宽度和上方限界路基平顺状态指路肩高程和平面位置与线路平面、纵断面设计相符。路基的平面位置以其中心线表示。路基面宽度应满足轨道或路面铺设和养护要求。在路基面上方应有足以保证行车安全和便于线路维修养护的安全空间，当路基面上方或两侧有接近线路的建筑物时，必须按照铁路或公路限界的规定设置在限界范围以外。,路基工程的特点和建筑要求,路基工程,2路基必须坚固、稳定不允许路基丧失稳定和产生容许限度范围以外的各种变形。由于未查清地质条件或设计施工不妥而导致路基失稳，如某软土地基上填筑的路堤，只填到23m就连同地基一起滑动，其影响范围纵横向均接近百余米，这种尚未建成已破坏的路基当然不能使用。由于基底土体压缩性大以及填筑不密实，预留沉落量不足，必然导致路基面下沉，所以应正确估算总下沉量及设法减少运营期的下沉量。路基设计中，应采取必要工程措施，以确保路基有足够的强度和稳定性。,路基工程的特点和建筑要求,路基工程,3、路基的设计和施工应满足技术经济要求路基修筑的经济效益不仅指设计施工的投资，而且包括日后维修养护费用。同时，还要根据国家建设政策考虑少占农田，便利工农生产，便利人民生活。例如结合当地水文条件，综合考虑水利规划；结合当地气候和劳动条件，合理安排工期；根据地形、建筑材料条件制定土石方调配计划等。路基修筑是一项系统工程，要求技术上合理、经济上合算、建筑周期短，并与有关工程相协调。,路基工程的特点和建筑要求,路基工程,路基工程主要由三部分构成,路基工程,路基横断面形式,在铁路线路或道路工程中，路基有下面几种形式：1路堤：当铺设轨道或路面的路基面高于天然地面时，路基以填筑方式构成，这种路基称为路堤，如图（a）所示。2路堑：当铺设轨道或路面的路基面低于天然地面时，路基以开挖方式构成，这种路基为路堑，如图（b）所示。,路基工程,路堑,路基工程,路堑,路基工程,路堤,路基工程,3半路堤当天然地面横向倾斜，路堤的路基面边线和天然地面相交时，路堤体在地面和路基面相交线以上部分无填筑工程量，这种路堤称为半路堤，图（C）。4半路堑当天然地面横向倾斜，路堑路基面的一侧无开挖工作量时，这种路基称半路堑，图（d）。,路基横断面形式,路基工程,5半路堤半路堑当天然地面横向倾斜，路基一部分以填筑方式构成而另一部分以开挖方式构成，称为半路堤半路堑，图（e）。6不填不挖路基当路基的路基面和天然地基面平齐，路基无填挖土方时，这种路基称为不填不挖路基，图（f）。,路基横断面形式,路基工程,路基本体组成,在路基横断面中，路基本体由路基顶面、路肩、基床、边坡、基底几部分构成，如图。,路基工程,1路基顶面能直接在其上面辅设轨道或铺筑面层的部分及路肩组成，称为路基顶面或简称路基面。在路堤中路基顶面即为路堤堤身的顶面，也称路堤顶面；在路堑中，路基顶面即为堑体开挖后形成的构造面。2路肩铁路路基顶面中，道床覆盖以外的部分称为路肩。路肩作用是保护路堤受力的堤心部分，防止道碴失落，保持路基面的横向排水，供养护维修人员作业行走避车，放置养护机具，防洪抢险临时堆放砂石料，埋设各种标志、通信信号、电力给水设备等。,路基横断面组成,路基工程,3基床铁路路基面以下受到列车动荷载作用和受水文、气候四季变化影响的深度范围称为基床。分为表层和底层,路基横断面组成,路基工程,路基工程,4边坡路基横断面两侧的边线称为路基边坡。边坡与路基顶面的交点称为顶肩；边坡与地面的交点在路堤中为坡脚，路堑中为堑顶。边坡坡面的斜率以边坡上下两点间的高差与水平距离之比表示，斜率为1：m。5基底基底路堤填土的天然地面以下受填土自重及轨道、列车动载影响的土体部分。,路基横断面组成,路基工程,（一）路堤标准横断面,路基工程,1、护道路堤坡脚与排水沟或取土坑边缘之间的天然地面。作用是保护路堤坡脚不受排水沟和取土坑中水流的冲刷和浸润，其宽度一般不小于2m，并有2%4%的向外排水坡。2、取土坑或排水沟对于路堤来说，地面排水设备是排水沟或取土坑。路基排水沟的断面除需按流量计算加大外，一般可采用底宽0.4m，深度0.6m的梯形断面。干旱少雨地区深度可减至0.4m。,（一）路堤标准横断面,路基工程,有弃土堆的一般黏性土路堑标准设计断面,（二）路堑标准横断面,路基工程,（二）路堑标准横断面,无弃土堆的粗砂、中砂路堑标准设计断面,路基工程,1、路堑平台当路堑边坡为不良地质时，为防止坍落的碎石和土堵塞侧沟，可设置平台。2、弃土堆置于堑顶的弃土堆，其边坡不得陡于1:1，高度不宜超过3m。3、侧沟路堑侧沟底宽不小于0.4m，沟深不小于0.6m，干旱少雨地区，深度可减至0.4m。,路基面形状及尺寸,路基工程,路基面的形状,1、路拱为了使路基面的水及时向路肩两侧排走，保持路基面干燥，防止基床因浸水而强度下降产生病害。路基面均设有4%的横向排水坡，从而形成三角形形状，如图所示：,路基工程,2、不同路基的衔接不同土层路基衔接时，由于两种类型的道床厚度及拱高不一样，会造成钢轨顶面高度不一致，为了保证轨顶高程与线路纵断面设计一致，就必须提高道床厚度小或拱高值小的一侧路基面的高度。（1）单线路基或双线并行等高地段提高的高度h,路基工程,路基工程,（2）双线铁路中，并行不等高或局部单线地段的路肩高程应高于双线铁路并行等高地段土质路堤的路肩高程。,路基工程,路基工程,路基面宽度,铁路路基面宽度=路肩宽度+道床覆盖宽度区间路基面宽度应根据铁路等级、正线数目、线间距、远期采用的轨道类型、路基面形状、曲线加宽等由计算确定。（1）直线地段路基面宽度见课本表7-1（2）曲线地段路基面宽度见课本表7-2,路基工程,路肩宽度,路肩应有足够的宽度以满足其功能需要，但又不能太宽，以免增加路基土石方数量和工程费用。铁路路基设计规范规定，级、级铁路路堤的路肩宽度不应小于0.8m，路堑的路肩宽度不应小于0.6m。由于曲线外轨设置超高，外侧道床加厚，道床坡脚外移，因此外侧路基面要适当加宽。,路基工程,路肩加宽,1、填土加宽：从坡脚分层填筑，夯实整平。见课本图7-162、干砌片石加宽：一般不宜超过1m。见课本图7-173、浆砌片石加宽：路堑处采用浆砌片石加宽路肩，同时连侧沟一起浆砌。见图7-184、刷坡加宽：适用于高度不高的土质路堑5、钢筋混凝土盖板加宽路肩，即在原侧沟之上加钢筋混凝土盖板。,路基工程,水库路基的路肩高程，应高出设计水位加波浪侵袭高加壅水高（包括水库壅水及边岸壅水），再加0.5m。当按规定洪水频率计算的设计水位低于水库正常高水位时，应采用水库正常高水位作为设计水位。,路肩高程,路基工程,未设防浪胸墙的滨海路堤，其路肩高程应高出设计高潮水位加波浪侵袭高（波浪爬高）加不小于0.5m的安全高度；当路堤顶设有防浪胸墙时，路肩高程高出设计高潮水位以上不小于0.5m。地下水水位和地面积水水位较高地段的路基，其路肩高程应高出最高地下水水位或最高地面积水水位加毛细细水强烈上升高度，再加0.5m。季节冻土地区和盐渍土等路基的路肩高程应按路规关规定确定。,路基工程,路堤边坡,当地基条件良好，边坡高度不大于表112范围时，其边坡形式和坡度应按表112采用。,路基工程,路堑边坡,路堑边坡的坡率应根据实际情况综合分析确定。但路堑边坡的土质比较均匀，无不良地质现象及地下水且边坡高度不大于20m时，可以按照表7-4采用。,路基工程,路堑边坡,对于岩石路基一般情况下是结合实际情况综合分析确定路堑边坡的坡度，但边坡高度不大于20m时，可以查表7-5选用坡度。,路基地面排水设备,路基工程,地面水对路基稳定性的影响,路基工程,路基边坡冲刷,路基工程,排除路基地面水的一般原则和要求,（1）应尽快通过水沟汇集排离路基范围内的地面水，且水沟应设在离路基本体尽可能近一些的位置。（2）应选择最短的水流通道、地质较稳定、地形较平缓的地带设置水沟。（3）水沟断面应满足流量要求。水沟断面形状常采用梯形或矩形。,路基工程,路基地面排水设备,（1）排水沟。用以排除路堤范围内的地面水。当地面较平坦时，设于路堤两侧，当地面较陡时，应设于迎水一侧。当有取土坑时，可用取土坑代替排水沟。,路基工程,排水沟,路基工程,第一节地面排水设备及其养护,（2）侧沟：路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地面水。设于路基面两侧或一侧（半路堑）。用于公路时称边沟。（3）天沟：设于路堑堑顶边缘以外，可设置一道或几道，用于截排堑顶上方流向路堑的地表水。,路基工程,天沟,路基工程,天沟,路基工程,第一节地面排水设备及其养护,（4）截水沟设在台阶形路堑边坡的平台上，用于截排边坡平台以上坡面的地表水。（5）跌水通常设在坡度陡的排水地段。主槽底部呈台阶状，台阶的宽度和高度之比大致等于地面坡度。,路基工程,第一节地面排水设备及其养护水,（6）急流槽。用片石、混凝土材料筑成的，槽身一般为矩形，衔接两段高程较大的排水设施。,路基工程,二、地面排水设备的技术标准,1在路堤天然护道外，可设置单侧或双侧排水沟，也可利用取土坑排水。2路堑应于路肩两侧设置侧沟，堑顶外可设置单侧或双侧天沟，路堑边坡平台截水沟的设置应符合规范要求。3当地面横坡明显地段的排水沟、天沟可在横坡上方一侧设置。当地面横坡不明显时，宜在路基两侧设置。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜大于5m。当沟内采取加固防渗措施时，距离不应小于2m。,路基工程,二、地面排水设备的技术标准,4地面排水设施的纵坡，不应小于2。平坦地面或反坡排水地段，可减小至1。5侧沟、天沟、排水沟的横断面，应有足够的过水能力。当不需按流量计算时，可采用路堑地段的侧沟底宽.m、深度.6m，干旱少雨地区或硬质岩石地段的侧沟可减少至.4m。,2019/12/15,55,可编辑,路基工程,三、地面排水设备的养护,地面排水设备应加强养护，经常保持顺畅，无积水、无阻塞、无渗漏。原有设备不完善的应有计划地增建、改建或加固。当流水纵坡过缓发生大量淤积或纵坡过大造成冲刷，或有渗漏现象影响路基稳定时，应及时加以改建或加固。地面排水设备的养护应注意下列事项：1经常清除杂草、积土等杂物。2对铺砌的沟体，如发现有裂缝、小块损坏、灰浆脱落、石块松动时，应及时修补。,路基工程,边沟堵塞,路基工程,三、地面排水设备的养护,3当天沟上方来水较大以致发生漫溢时，应在原天沟上方增设一道或多道天沟。4.天沟附近，特别是天沟与堑顶之间应经常平整夯实，不容许有坑洼和积水现象。5吊沟(跌水和急流槽)的养护应注意以下三个方面：(1)严防吊沟水流冲刷路肩。(2)吊沟进出口与土质水沟衔接的地方如因冲淘产生坑洞穴时，务必及时填平夯实，防止铺底淘空和设备损坏。(3)急流槽形式的吊沟必要时可改为跌水形式。,路基工程,作业,1、路堤、路堑横断面各由哪几部分组成，画图表示并标注各部分名词。2、路肩加宽的方法有哪些，各适用于哪种路基？3、路基排除地面水的设备有哪些？各起什么作业？,地下排水设备及其养护,路基工程,地下水对路基稳定性的危害,路基范围内的地下水及其活动，往往给路基的稳定性带来很大的危害。例如，对于一般的黏性土及泥质岩石的路堑，由于地下水的存在，增加了路基土体中的含水量，降低了其抗剪强度，在列车荷载及其他外力的作用下，产生路基病害或严重变形；地下水浸湿基床土，将引起翻装冒泥、冻胀、路肩隆起等基床病害；地下水在边坡中的活动，可引起表土滑动、溜坍等边坡变形；,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,（1）明沟及排水槽明沟是兼排地面水及地下水的排水设备。侧壁有渗水孔，沟底一般应挖至不透水层。若不透水层太深，沟底置于透水层内，则沟底及水沟边坡应用不透水材料作护层，以免沟中水渗入土中。明沟的深度一般不超过1.21.5m，明沟通常采用梯形断面，沟壁边坡用浆砌片石铺砌。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,排水槽也是一种兼排地面水和地下水的设备，侧壁有渗水孔，侧壁外最好填一层反滤层。排水槽通常采用矩形断面，底宽0.61.0m，浆砌片石砌筑。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,(2)边坡渗沟边坡渗沟用于疏干潮湿的边坡和引排边坡局部出露的上层滞水或泉水，适用于边坡不陡于1：1的土质路堑边坡。平面形状可作条带形、分岔形和拱形等。局部湿土或泉水出露处，宜用条带形布置，对于较大范围湿土，宜用分岔形布置。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,边坡渗沟应垂直嵌入边坡，渗沟顶部一般用单层干砌片石覆盖，顶面与边坡面齐平，断面通常采用矩形。出水口处一般采用干砌片石垛的形式。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,(3)支撑渗沟支撑渗沟主要起支撑作用，兼起排除地下水和疏干壤中水的作用。通常采用成组的条带形布置，断面采用矩形，宽度一般不少于23m，一般深度为数米到十几米，顺滑动面做成阶梯型，,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,（4）截水渗沟和引水渗沟截水渗沟用于拦截地下水，引水渗沟用于引排山坡、洼地或路基内的地下水，渗沟断面一般采用矩形，渗沟底部设置矩形或圆形排水通道，排水通道纵坡一般不小于5，困难地段不小于2，渗沟出水口通常为重力式挡墙的端墙。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,(5)无砂混凝土渗沟无砂混凝土渗沟主要用于排降地下水，它由无砂混凝土壁板、钢筋混凝土横撑及盖板组成。无砂混凝土壁板是由水泥浆、粗集料（级配卵砾石或碎石）粘结在一起。具有良好透水性和过滤能力，可承受一定荷载。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,（6）渗水隧洞渗水隧洞用于截排或引排埋藏较深的地下水，可与立式渗井（渗管群配合使用，以排除具有多层含水层的复杂地层中的地下水。隧洞出口底部要高于天然明沟的设计洪水位，高差不小于0.5m。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,（7）集水渗井水平孔联合排水集水渗井（渗管）一般成群布置并与其他平式排水设备配合使用，渗井间距为20-30m，其断面可以根据施工条件采用1.01.5m的圆形或边长为1.01.5m的正方形。,路基工程,路基地下排水设备的主要类型,（8）平孔排水在地层中钻出带有一定仰坡的平孔，然后装入滤水管及集水管所构成的地下排水设备。当地下平式排水建筑物延伸较长时，一般每隔一定距离设检查井一个，供维修人员下去对排水设施进行检查和维修。,路基工程,地下排水设施的养护,1、雨季前后，上冻期前后要定期进行排水量、出水清浊程度的观察。2、与地下排水设备有联系的各种地面及地表，如发生下沉、断裂、破损等变形现象，可能影响到地下排水设备的状态和使用时，应予以紧急处理，挖开检查并适当翻修。3、排水设备出口处应特别注意除草、清淤、填平坑洼等工作。,路基工程,课前复习,1、路基横断面的形式？2、路基由那几部分组成？3、路基面宽度由哪两部分组成？4、路肩加宽的方法有哪些？5、地面排水设施有哪些？,路基工程,第一节路基坡面防护,路基工程,路基边坡破坏最主要的原因是水的影响。路基坡面病害类型主要有：边坡溜坍、边坡坍塌、风化剥落和坡面冲刷四种类型。坡面防护主要就是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减小温度及湿度变化的影响，防止或延缓软弱岩土表面的风化、剥落等演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性。,路基工程,坡面防护的类型,（一）植物防护1、坡面种草在坡面播种草种，适用于坡度缓于1:1.25土质或严重风化了的基岩风化层边坡。若土质不宜种草，可铺一层种植土（厚510cm）。种草成活后，可抵御流速为0.40.6ms的冲洗作用。,路基工程,坡面防护的类型,2、铺草皮我国南方广泛采用此方法。其作用及适用条件与种草相同，但抵抗冲刷的能力更强一些，可抵御1.8ms的洗刷作用。铺设方法主要有方格草皮和满铺草皮两种，草皮有天然草皮和土工网草皮。,路基工程,坡面防护的类型,3、种植灌木植树以灌木为好，应选择根系发达易于成活的树种栽种，如紫穗槐，除保护边坡以外，还有很大的经济价值。,路基工程,植物防护,路基工程,植物防护,路基工程,坡面防护的类型,4、喷混植生新引进的一种适用于岩质边坡坡面植草的技术，将种子、肥料、粘结剂、土壤改良剂、种植土、保水剂和水等材料按照一定比例搅拌均匀后，利用强力压缩机射于岩石边坡坡面作为植生基材层，再铺设无纺布覆盖，然后依靠基材层使植物生长发育，形成坡面植物防护的措施。,路基工程,路基工程,坡面防护的类型,客土植生对不适宜植物生长的土质边坡，先将坡面开挖，再换填一定厚度的客土，然后在坡面种植植物，进行坡面防护。,路基工程,客土植生,路基工程,坡面防护的类型,（二）喷护对易受冲刷的土质路堑边坡或易风化但未遭强风化的岩石堑坡表面喷射一层保护层，主要有三种形式：1、喷掺砂水泥土：砂+水泥+黏性土2、喷浆：有纯水泥砂浆和水泥石灰砂浆两种；3、喷混凝土,路基工程,边坡喷浆防护,路基工程,坡面防护的类型,（三）挂网喷护当岩石风化破碎较为严重，单纯用喷浆防护，其边坡稳定性达不到要求，可采用锚杆铁丝网喷混凝土或喷浆防护。先在坡面上锚固锚杆，并焊上预制好的金属网，再施以喷浆或混凝土。,路基工程,挂网喷护,路基工程,挂网喷护,路基工程,坡面防护的类型,（四）砌石护坡对缓于1:1的各种土质、土夹石及岩质边坡，坡面受地表水流冲蚀产生冲沟、泥流、小型表层溜坍，均可采用砌石护坡防护。（1）干砌片石干砌片石适用于边坡缓