铁路路基设计教学课件

第二章

铁路路基设计第二章铁路路基设计1目

录一、铁路路基工程的组成及特点二、铁路路基横断面三、铁路路基排水四、铁路路基的荷载五、铁路路基的动力特性六、铁路路基基床的结构七、铁路基床病害及整治八、铁路路基的稳定性分析九、铁路路基填料及压实标准目录一、铁路路基工程的组成及特点二、铁路路基横断面三、铁2铁路路基设计教学课件3一、铁路路基工程的组成及特点铁路路基是铁路的重要组成部分。它与桥梁、隧道相连，共同组成一个线路整体。它是列车运行的基础。1

铁路路基工程的组成路基本体铁路路基工程路基防护和加固建筑物路基排水设备一、铁路路基工程的组成及特点铁路路基是铁路的重要组成部分。它41:1.751:m0.41:11.4

1.21：m1.31.30.55.013.81:1.750.5

1.21.41：m1:1.751:1.751:m1.31.4 1.20.5

1.35.013.80.5

1.21.43.13.10.41:10.61～2m基床底

层

路堤本

体防护栅栏防护栅栏基床表

层4%4%4%4%4%电缆槽接触网支柱接触网支柱1～2m

电缆槽电缆槽4%4%0.353.13.11:1.751:m0.41:11.4 1.21：m1.31.5（1）路基本体路基本体是指各种断面形式中的填挖部分，即直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分。例如：路堤、路堑等承重的主体建筑物。路基防护和加固建筑物路基防护和加固建筑物均属路基的附属建筑物。例如：挡土墙、护坡等。路基排水设备排水设备也属路基的附属建筑物。例如：排除地面水的排水沟、侧沟、天沟；排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。（1）路基本体路基本体是指各种断面形式中的填挖部分，即直接铺6对所有这些路基工程建筑物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。（4）在这里，还应该掌握以下几个概念：路基面路肩路肩

高程路基

基床地基边坡

坡度路基

边坡对所有这些路基工程建筑物如何正确合理地进行设计和施工是路基71）路基面在顶面上铺设轨道的面称为路基面2）路

肩路基面上未被道碴覆盖的部分。路肩作用是保护路堤受力的堤心部位；防止道砟失落；供养护维修人员行走避车，放置养护机具。埋设各种通讯信号设备。1）路基面8(b)路堑横断面(b)路堑横断面93）

路肩高程路肩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。3）路肩高程10路肩最小高程路肩最小高程114）路基基床铁路路基面以下受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路基基床4）路基基床铁路路基面以下受列车动荷载作用和受水文、气候四季125)

地基(1)路堤地基是指天然地面下的路堤基底。(2)路堑地基是指基床面以下的地层。6)

路基边坡路基面与原地面间斜平面称为路基边坡。路基边坡又分为路堤边坡和路堑边坡。7)

边坡坡度以边坡上两点间的垂直距离和水平距离之比1：m表示。5)地基13铁路路基设计教学课件14路堑边坡路堑边坡152

路基工程的性质和特点从路基所起的作用看，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路基工程的性质和特点从路基所起的作用看，路基是轨道的基础16（2）路基完全暴露在大自然之中路基处在各种复杂的变化着的自然条件之下，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。（3）路基同时受轨道静荷载和列车动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结的结构型式，抵抗动荷载的能力弱。（2）路基完全暴露在大自然之中17二、铁路路基横断面1

路基横断面的形式横

断

面位 置线 路中心线路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面。路基横断面的基本形式有六种：路堤

、路堑、半路堤、半路堑、半堤半堑、不填不挖二、铁路路基横断面1路基横断面的形式横断面位 置线 18（a)路堤路基(b)路堑路基c)半路堤路基（d）半路堑路基(e)半堤半堑(f)不填不挖路基（a)路堤路基(b)路堑路基c)半路堤路基（d）半路堑路基(19在进行路基设计时，先要进行横断面设计。路基横断面设要解决的主要问题是确定横断面各部份的形状和尺寸。横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上配合以及路基本体工程与其余各项工程的配合。2

路基面的形状（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形状，而是作成有横向排水坡的拱状，称为路拱。在进行路基设计时，先要进行横断面设计。路基横断面设要解决的204%路

拱路基面可设成水平的条件：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。4%路拱21路基面的形状：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。曲线加宽时，仅将路拱外侧坡度放缓。（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，如下图所示。路基面的形状：22铁路路基设计教学课件23（2）有路拱和无路拱地段的连接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。（2）有路拱和无路拱地段的连接243

路基面的宽度路堤横断面（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。（2）曲线加宽曲线地段外轨需设置超高。外轨超高是借加厚外轨一侧枕下道碴的厚度来实现的。由于道碴加厚，道床坡脚外移，因而曲线外侧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。3路基面的宽度路堤横断面（1）宽度标准曲线地段外轨需设置超254

路基边坡设计4.1

形式：直线型，折线型，边坡平台型4.2

边坡坡度以斜坡上下两点间的竖直距离和水平距离之比表示路堤边坡：1：mm=1.5,1.75路堑边坡：1：nn=0.3～1.75，因路堑边坡土质差异较大，坡度变化范围较大。4路基边坡设计4.1形式：直线型，折线型，边坡平台型4.264.2

路堤边坡形式和坡度填料种类边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度细粒土20812-1:1.51:1.75折线型粗粒土（细砂、粉砂、粘砂除外）、碎石土、卵石土、漂石土20128-1:1.51:1.75折线型硬块石8--1:1.3--直线型20--1:1.5--直线型4.2路堤边坡形式和坡度边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全274.3

路基边坡设计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，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。(1)路堤边坡路堤边坡坡度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。如果路堤基底的情况良好，路堤边坡一般按规范给出的进行计算。4.3路基边坡设计28(2)路堑边坡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，并考虑将要采用的施工方法（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，即边坡稳定检算方法,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。(2)路堑边坡295

路基横断面的标准设计（1）常见的路基标准横断面路基横断面最基本的两种形式是路堤横断面和路堑横断面。路堤横断面主要由路基顶面、边坡、护道、取土坑或排水沟组成。路堑横断面则由路基顶面、侧沟、路堑边坡、弃土堆、天沟、用地界等组成。5路基横断面的标准设计（1）常见的路基标准横断面30①路堤横断面i)

边坡高度不大于8米。两侧有取土坑的普通土质路堤。路堤标准横断面1（两侧有取土坑）①路堤横断面i)边坡高度不大于8米。两侧有取土坑的普通土质31ii)

当填方高度大于

8

米而不小于

20

米时，采用上陡下缓的变坡形式。路堤标准横断面2ii)当填方高度大于8米而不小于20米时，采用上陡32iii)地面横坡大于1:5

而小于1:2.5的斜坡上的路堤横断面。路堤标准横断面（地面横坡大）iii)地面横坡大于1:5而小于1:2.5的斜坡上的路堤横33②路堑标准横断面i)

常见的粘性土路堑断面②路堑标准横断面i)常见的粘性土路堑断面34ii)

设有侧沟平台的路堑断面适用于黄土及黄土类土、细砂土及易风化岩石的路堑。因为这类边坡容易风化剥落，设置侧沟平台以避免侧沟堵塞、方便养护维修。ii)设有侧沟平台的路堑断面适用于黄土及黄土类土、细砂土及35iii)

碎石类、砾石类及粗砂、中砂土的路堑断面这种情况不需设置侧沟iii)碎石类、砾石类及粗砂、中砂土的路堑断面这种情况不需36ⅳ)不易风化的岩石路堑断面边坡陡，开挖面较小ⅳ)不易风化的岩石路堑断面边坡陡，开挖面较小37三、铁路路基排水1

地面水的排除铁路线路两侧必须设置侧沟，使线路上的降水能顺利排走，同时阻止路基范围外的地面水流入路基。设计地面排水设施时，横向排水坡度一般不宜小于4%，以便迅速排走降水。纵坡不宜小于2‰，但不宜大于8‰以免沟底被冲刷。需按流量设计的侧沟、天沟、排水沟，其横断面应按洪水频率为1/25的流量进行计算。沟顶应高出水位0.2m。不需计算流量的排水沟，底宽一般为0.4m，深度为0.6m。三、铁路路基排水1地面水的排除382

地下水的排除地下水丰富地区的路堑，应根据地下水或含水层埋藏的深浅和地层的渗透性质，在路堑范围内或范围外设置明沟、暗沟、渗水隧洞或其它排水设施将地下水拦截排走，使其不流入路基范围，或降低地下水位以保证路基基床的稳定性。2地下水的排除39四

铁路路基的荷载路基荷载：是指作用在路基面上的应力静荷载：线路上部结构的重量作用在路基面上的应力,按线路类型、按每公里的各种材料

数量及重量，确定每延米长的重量及其分布宽度。动荷载：列车行驶时轮载力通过上部结构传递到路基面上的动应力。路基的荷载是确定路基本体构造的重要依据四铁路路基的荷载路基荷载：是指作用在路基面上的应力动荷载：40普通铁路路基设计，需考虑荷载的影响时，计算中常把静荷载和动荷载一并简化作为静荷载处理，即通常的换算土柱法。高速铁路的路基设计必须进行动态分析，这就不能简单地把动荷载作为静荷载处理，此时，需要计算列车动荷载的作用在路基中所产生的动应力的大小和分布规律。普通铁路路基设计，需考虑荷载的影响时，计算中常把静荷载和动41特殊活载250 kN1、静荷载--换算土柱法1.5m1.1列车（活）荷载标准路基标准活载的计算如图所示，该活载通过轨道传播到路基面上。路基设计中常仅取机车活载为动荷载简化成纵向均布的线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等于轴距q=220/1.5=146.67kN/m普通活载220

kN92kN/m80kN/m30m1.5m中-活载计算图特殊活载250 kN1、静荷载--换算土柱法1.5m1.1列421.2

换算土柱路基设计中，常把列车动荷载作为静荷载处理

，并将静荷载和动荷载一并简化为与路基土质相同的土柱，均布在路基面上。由轨端作45°应力扩散角与路基面相交的宽度换算成与路基填料重度相同的土柱来代替1.2换算土柱路基设计中，常把列车动荷载作为静荷载处理，43-44-0换算土柱高度h

为00l h p 1.2

换算土柱-44-0换算土柱高度h为00l h p 1.2441.2

换算土柱高速铁路路基设计荷载轨道荷载列车荷载我国高速铁路有碴轨道结构，其标准：钢轨为60kg/m2，轨枕为III型混凝土枕，枕长2.6m，1600-1680根／km，道碴厚不小于35cm，碴肩宽50

cm。静荷载-45-讲义—路基工程1.2换算土柱高速铁路路基设计荷载轨道荷载列车荷载我国高速452、动荷载路基面动态物理量参数：a)动应力幅值b)动应力频率c)振动加速度d)振动位移e)振动速度—德国2、动荷载路基面动态物理量参数：462.1荷载的分担作用P44

.

7

1

L6

.

3

L荷

载

分

担

作

用

及

钢

轨

挠

曲

变

形

曲

线35

2

1 0.4P0.1P

0.2P

0.2P

0.1P枕面支承力的分配比例(日本)

P5根轨枕分担（7根）0.4P,0.2P,0.1P2、动荷载2.1荷载的分担作用P44.71L352 1 472、动荷载2.2

路基面上的动应力研究手段理论计算现场实测二者的有机结合与互为印证数值范围一般为50～70kPa左右，最大值可达110kPa。2、动荷载2.2路基面上的动应力482、动荷载（2）简化计算法路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）日本在设计东海道新干线时，采用了图所示的计算图式。并且假设传播到路基面上的动应力在全部受荷面积上为均布。2、动荷载（2）简化计算法路基面平均动应力简化计算图式（日本492、动荷载按此图式计算出的是路基面上的平均动应力。轮载力P是按动轮载计算的，即Pd

Ps(1

0.5V

/100)Pd

Ps(1

0.3V

/100)普通线路无缝线路式中，Pd为动轮载；Ps为静轮载；v为时速（km/h)。若v〉300，仍按300计。式中括号内第二项的系数0.5及0.3代表与速度相关的动力冲击系数，或称速度影响系数。2、动荷载按此图式计算出的是路基面上的平均动应力。轮载力P是502、动荷载单轮载作用下路基面上的动应力分布沿线路纵向的动应力分布如图所示，简化成了5个均布的矩形荷载，每个矩形荷载的平均动应力值可按下式计算：APRrP 2、动荷载单轮载作用下路基面上的动应力分布APRrP 512、动荷载2.4

路基面上的动应力沿深度的衰减路基所受的动应力沿深度而逐渐衰减。0.6m,衰减了60%；3.0m,衰减了90%。根据实测，一般路基面下3.0m处的动应力已经很小，与土体的自重应力相比，甚至可忽略不计。最大影响深度约4.0m(欧美实测)2、动荷载2.4路基面上的动应力沿深度的衰减52六

铁路路基基床结构1、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，在上节中已经指出，路基顶面以下3.0m范围是列车动荷载的主要影响范围，并把它定为基床的厚度。基床的作用以及对基床的要求主要有三个方面：（1）强度要求：应有足够的强度以抵抗列车荷载产生的动应力而不破坏；能抵抗道渣压入基床土中从而防止道渣陷槽等病害的形成；在路基填筑阶段能承受重型施工车辆走行而不形成印坑，以免留下隐患。六铁路路基基床结构1、基床的作用及对基床的要求53（2）刚度要求：在列车荷载的重复作用下，塑性累积变形要小，以避免形成过大的不均匀下沉造成轨道的不平顺，增加养护维修的困难。在列车高速行驶时，基床的弹性变形应满足高速走行的安全性和舒适性要求。同时能保障道床的稳固。（3）优良的排水性：能够防止雨水浸入软化和冻融等危害。（2）刚度要求：在列车荷载的重复作用下，塑性累积变形要小，542、基床结构和材料基床结构基本上可分为两种：（1）二层系统传统的普通线路多为道床与土质基床直接相连的二层系统，称为土基床。（2）多层系统或强化基床结构即在道床和路基之间再设置一层过渡层，称为路基保护层或垫层。实践证明，设置保护层是提高路基的承载力、消除基床病害的根本措施。2、基床结构和材料基床结构基本上可分为两种：55七

铁路基床病害及整治（一）基床病害类型七铁路基床病害及整治56（一）基床病害类型（一）基床病害类型57（一）基床病害类型基床病害类型：翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四大类。（一）基床病害类型基床病害类型：翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四581、翻浆冒泥：发生于基床土质不符合要求的部位，例如粘粒含量过高的填土和泥质软岩的路堑，其表层遇水软化成泥浆，因列车的振动而挤入道碴空隙，使道床脏污，减小弹性。常见于南方多雨地段的路堤、路堑土质基床。1、翻浆冒泥：发生于基床土质不符合要求的部位，例如粘粒含量592、下沉：主要因基床填筑密度不够和强度不足所致。列车振动将道碴压入基床内，形成道碴囊或道碴袋，引起线路下沉，这种现象继续发展可能导致路堤坍滑，常见于高路堤。道碴槽逐步发展道碴箱道碴袋道碴囊2、下沉：主要因基床填筑密度不够和强度不足所致。列车振动将603、挤出：主要是基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动，常见的现象有路肩隆起、侧沟被挤等。4、冻害：发生于寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或路基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块，引起不均匀的冻胀现象。冰块融化又引起不均匀下沉。在地下水较高地段，地下水通过毛细管作用而不断向上转移补给，使冻胀量增大，持续时间延长。3、挤出：主要是基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动，常见61（二）

基床病害原因基床土质不良：主要内因主

要

原

因水的侵入：诱发因素列车的动荷载：主要外因（二）基床病害原因基床土质不良：主要内因主要原因水的62（三）铁路基床病害整治1、整治原则病害整治必须根据产生病害的原因、形成条件及类型，因地制宜地采取有效措施。1、综合整治，消除水的影响2、处理部位限于基床表层或基床面翻浆冒泥下沉外挤1、改变基床土质，提高

其承载能力2、处理部位可达基床表层以下甚至底层（三）铁路基床病害整治1、整治原则1、综合整治，消除水的影响63（三）铁路基床病害整治（2）整治方法①线路抬道②封闭层③砂垫层④换土⑤注浆或水泥（石灰）土桩⑥应用土工合成材料⑦保温隔热材料⑧排水措施（三）铁路基床病害整治（2）整治方法64（三）铁路基床病害整治1、线路抬道原理：抬高轨道，增加道床厚度，使传递至基床顶面的荷载减小适用条件：程度较轻的基床翻浆冒泥、基床下沉外挤病害的整治（三）铁路基床病害整治1、线路抬道原理：抬高轨道，增加道床厚65（三）铁路基床病害整治2、封闭层适用条件：适用于各种土质、风化岩质基床的基面翻浆冒泥病害的整治，但基床土强度不足时不能使用。原理：封闭层可防止地表水下渗造成基床表层软化，阻隔翻浆体上冒污染道床。（三）铁路基床病害整治2、封闭层66（三）铁路基床病害整治3基床表层补强适用范围：用于整治基床下沉、外挤病害效果良好原理：在基床表层内铺设土工网、土工格栅、土工格室，提高基床的承载能力与稳定性（三）铁路基床病害整治3基床表层补强适用范围：用于整治基床下67土工格栅土工格室土工网土工格栅土工格室土工网683、基床表层补强将格室置于基床上部，基床软土层只需挖去相当于格室深度的部分，置换厚度仅0.2m左右。格室内填碎石或中粗砂，构成大刚度结构体。格室下部铺土工布．土工布下再垫砂5cm。3、基床表层补强将格室置于基床上部，基床软土层只需挖去相当694、换填基床表层（1）砂垫层砂垫床采用中砂或级配良好的粗砂，顶面宽度不宜超过轨枕长度，一般为230cm，边坡1:2，厚度15~25cm，长度除了翻浆冒泥地段外应向两端各延长至少5m。作用：使路基面受力均匀，避免碎石与路基面直接接触破坏路基面的平整。从而避免路基面因坑洼不平积水而造成的翻浆冒泥。4、换填基床表层（1）砂垫层作用：使路基面受力均匀，避免碎石70（2）换土挖除基床不良土，换以掺料土或砂，以改良基床土质，提高基床的承载力。一般要求将基床病害深度内的土全部挖除，换土从基床病害地段向两端各延长2～5m，换土地段两端各10m范围内应彻底清筛道床。（2）换土挖除基床不良土，换以掺料土或砂，以改良基床土质，提715、基床加固适用于：基床软弱层较厚，下沉外挤病害较为严重的路段。原理：复合地基原理，桩体与桩间土形成人工地基共同承受荷载。特点：工程量比换填法小，可利用行车间隔灵活施工。方法：压浆固化或微型水泥（石灰）桩。国外如日本应用较多。5、基床加固适用于：基床软弱层较厚，下沉外挤病害较为严重的路726、基床表层采用隔温材料为减小冻害发生，可在基床表层采用保温材料，如炉渣、聚苯乙烯泡沫材料、泡沫砖等填筑，保温层的厚度取决于当地冻结深度和材料的导热系数。6、基床表层采用隔温材料为减小冻害发生，可在基床表层采用保温73（7）加强排水、降低地下水或毛细水：对处理道碴囊和减小深层冻害都有明显效果。排水结构如横向盲沟、纵向盲沟、纵向渗沟或隔断层的布置，应根据具体情况设计，如图所示。（7）加强排水、降低地下水或毛细水：对处理道碴囊和减小深层74八

铁路路基的稳定性分析八铁路路基的稳定性分析75路堤边坡形式和坡度填料种类边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度细粒土20812-1:1.51:1.75折线型粗粒土（细砂、粉砂、粘砂除外）、碎石土、卵石土、漂石土20128-1:1.51:1.75折线型硬块石8--1:1.3--直线型20--1:1.5--直线型路堤边坡形式和坡度边坡高度(m)边坡坡度全部高度上部高度761、概述一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质)边坡，可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析。地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。边坡失稳的类型土坡沿土中早已存在的软弱滑动面滑动的情况，即滑坡软弱地基上的路堤失稳土质边坡的失稳。1、概述一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边77（2）影响边坡稳定性的因素①地理条件平原区地势平坦，排水困难，地表易积水，地下水位较高。丘陵和山岭区，地势起伏大，注意路基排水。②地质条件沿线的地质条件，如岩石的种类、成因、节理、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层以及有无断层或其他不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、地震等）都对路基的稳定性有一定的影响。③气候条件气候条件如气温、降水、温度、冰冻程度、日照、蒸发量、风向、风力等都会影响到线路沿线地面水和地下水的状况，并影响到路基的水温情况。（2）影响边坡稳定性的因素①地理条件78④水文和水文地质条件水文条件是指如线路沿线地表水的排泄，河流洪水位、常水位，有无地表积水时期的长短，河岸的淤积情况。水文地质条件是指如地下水位，地下水移动的规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。⑤土的类别土是建筑路基的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质，因而将直接影响路基的强度与稳定性。④水文和水文地质条件水文条件是指如线路沿线地表水的排泄，河流79（3）

边坡稳定性分析方法数解法力学分析法图解法或表解法工程地质法：根据已成不同土类或岩体边坡的大量经验数据，拟定出路基边坡稳定值参考表，供设计参考，属实践经验的对比（3）边坡稳定性分析方法数解法80（4）

破裂面形状空间问题平面问题直线破裂面：松散的砂性土和砾（石）土圆弧破裂面：粘性土（4）破裂面形状空间问题平面问题直线破裂面：松散的砂性土和812直线破裂面的边坡稳定性分析适用范围：均质砂性土、透水的砂、砾、碎石土。LNW

T

Wsin

T

'

W

cos

tan

c

LW

sinTsF

T'

W

cos

tan

c

L下滑力抗滑力安全系数THW

sin

tan

T若c=0F

T'

Wcos

tan

tans当=时，Fs值最小当FS=1时，=，表明边坡处于极限平衡状态。2直线破裂面的边坡稳定性分析适用范围：均质砂性土、透水的砂、82此时β角称为休止角，也称为安息角。砂堆为了保证土坡的稳定性，安全系数Fs

值一般小于1.25，特殊情况下可允许减小到1.15。此时β角称为休止角，也称为安息角。砂堆为了保证土坡的稳定性833、圆弧破裂面的边坡稳定性分析根据大量的观测资料，黏性土自然山坡、人工填土或开挖的边坡在破坏时，破坏面的形状多呈近似的圆弧状。黏性土的抗剪强度包括摩擦强度和黏聚力两个部分。由于黏聚力的存在，黏性土边坡不会像无黏性土坡一样沿坡体表面滑动。根据土体极限平衡理论，可以导出均质黏性边坡的滑动面为对数螺线曲面，形状近似于圆柱面。因此在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。分析方法：圆弧滑动法、瑞典条形法3、圆弧破裂面的边坡稳定性分析根据大量的观测资料，黏性土自然84θdROWc（1）圆弧滑动法1915年瑞典工程师K.E.Petterson适用范围：不考虑土体内摩擦角，即=0稳定系数Fs计算Fss滑动力矩 M W

d

抗滑力矩

M

r

c

AC

RθdROWc（1）圆弧滑动法1915年瑞典工程师K.E.Pe85bNiTiYi+1Xi+1XiYiWiRo87654321211

10 9WiNiTiEiEi+1i（2）瑞典条形法1（1）土条宽一般取2～4米；Ni=Wicosi

;Ti=Wisini

，左边取负值滑面的抗滑力T’T’=Nitan+cli=Wicositan

+

cli抗滑力矩：

Mr

R

(c

li

Ni

tan

T

')滑动力矩：

Ms

R

Ti安全系数:is

r

i

i s

M R

TF

M R

(

c

l

N

c

li

Ni

tan

T

'Titan

T

')瑞典工程师W.FelleniusbNiTiYi+1Xi+1XiYiWiRo87654321286ORb最危险破裂面滑动圆弧临界圆心确定=0的均质粘土坡度高︰宽坡脚角角b坡度高︰宽坡脚角角b1︰0.563°26′29°30′40°1︰1.7529°45′26°35°1︰0.7535°18′29°39°1︰226°34′25°35°1︰145°28°37°1︰318°26′25°35°1︰1.2548°30′27°35°30′1︰511°19′25°37°1︰1.533°47′26°35°ORb最危险破裂面滑动圆弧临界圆心确定=0的均质粘土坡度87辅助线hoh11231:m临界滑弧4.5HK

值曲线EFMβ1KminK

2若≠0时K

3K

1β2HH根据上述确定的若干个滑动圆弧,

计算出每一滑动体的稳定系数K,绘出K

值曲线,在图上可定出最危险破裂面的临界圆心。辅助线hoh11231:m临界滑弧K值曲线EFMβ1Kmi88（3）常用的计算软件（3）常用的计算软件89九、铁路路基填料及压实标准1.铁路路基填料（1）基床表层填料Ⅰ级铁路应选用A组填料（砂类土除外），当缺乏A组填料时，经经济比选后可采用级配碎石或级配砂砾石。Ⅱ级铁路应优先选用A组填料，其次为B组填料。对不符合要求的填料，应采用土质改良或加固措施。填料的颗粒粒径不得大于150mm。（2）基床底层填料Ⅰ级铁路应选用A、B组填料，否则应采用土质改良或加固措施。Ⅱ级铁路应优先选用A、B、C组填料，当采用C组填料时，对年平均降雨量大于500mm地区，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32%，，否则应采用土质改良或加固措施。填料的最大颗粒粒径不应大于200mm，或摊铺厚度的2/3。九、铁路路基填料及压实标准1.铁路路基填料90九、铁路路基填料及压实标准（3）路堤基床以下部分填料填料根据性质及适应性归纳为A、B、C、D、E五个组。E组是严禁采用的填料,包括有机土.路堤基床以下部分宜选用A、B、C组填料，当选用D组填料时，应采用土质改良或加固措施。路堤浸水部分宜选用渗水土填料。使用不同填料填筑路堤时，应分层填筑，每一水平层应采用同一种填料填筑。陡坡地段的半填半挖路基时，应将自线路中心靠山坡一侧宽度不小于2米、路基面下1.2米范围内的土予以挖除换填。九、铁路路基填料及压实标准（3）路堤基床以下部分填料912.

压实标准2.压实标准92铁路路基设计教学课件93表3-3-1

基床以下部位填料的压实标准表3-3-1基床以下部位填料的压实标准94谢谢大家！谢谢大家！95第二章

铁路路基设计第二章铁路路基设计96目

录一、铁路路基工程的组成及特点二、铁路路基横断面三、铁路路基排水四、铁路路基的荷载五、铁路路基的动力特性六、铁路路基基床的结构七、铁路基床病害及整治八、铁路路基的稳定性分析九、铁路路基填料及压实标准目录一、铁路路基工程的组成及特点二、铁路路基横断面三、铁97铁路路基设计教学课件98一、铁路路基工程的组成及特点铁路路基是铁路的重要组成部分。它与桥梁、隧道相连，共同组成一个线路整体。它是列车运行的基础。1

铁路路基工程的组成路基本体铁路路基工程路基防护和加固建筑物路基排水设备一、铁路路基工程的组成及特点铁路路基是铁路的重要组成部分。它991:1.751:m0.41:11.4

1.21：m1.31.30.55.013.81:1.750.5

1.21.41：m1:1.751:1.751:m1.31.4 1.20.5

1.35.013.80.5

1.21.43.13.10.41:10.61～2m基床底

层

路堤本

体防护栅栏防护栅栏基床表

层4%4%4%4%4%电缆槽接触网支柱接触网支柱1～2m

电缆槽电缆槽4%4%0.353.13.11:1.751:m0.41:11.4 1.21：m1.31.100（1）路基本体路基本体是指各种断面形式中的填挖部分，即直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分。例如：路堤、路堑等承重的主体建筑物。路基防护和加固建筑物路基防护和加固建筑物均属路基的附属建筑物。例如：挡土墙、护坡等。路基排水设备排水设备也属路基的附属建筑物。例如：排除地面水的排水沟、侧沟、天沟；排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。（1）路基本体路基本体是指各种断面形式中的填挖部分，即直接铺101对所有这些路基工程建筑物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。（4）在这里，还应该掌握以下几个概念：路基面路肩路肩

高程路基

基床地基边坡

坡度路基

边坡对所有这些路基工程建筑物如何正确合理地进行设计和施工是路基1021）路基面在顶面上铺设轨道的面称为路基面2）路

肩路基面上未被道碴覆盖的部分。路肩作用是保护路堤受力的堤心部位；防止道砟失落；供养护维修人员行走避车，放置养护机具。埋设各种通讯信号设备。1）路基面103(b)路堑横断面(b)路堑横断面1043）

路肩高程路肩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。3）路肩高程105路肩最小高程路肩最小高程1064）路基基床铁路路基面以下受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路基基床4）路基基床铁路路基面以下受列车动荷载作用和受水文、气候四季1075)

地基(1)路堤地基是指天然地面下的路堤基底。(2)路堑地基是指基床面以下的地层。6)

路基边坡路基面与原地面间斜平面称为路基边坡。路基边坡又分为路堤边坡和路堑边坡。7)

边坡坡度以边坡上两点间的垂直距离和水平距离之比1：m表示。5)地基108铁路路基设计教学课件109路堑边坡路堑边坡1102

路基工程的性质和特点从路基所起的作用看，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路基工程的性质和特点从路基所起的作用看，路基是轨道的基础111（2）路基完全暴露在大自然之中路基处在各种复杂的变化着的自然条件之下，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。（3）路基同时受轨道静荷载和列车动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结的结构型式，抵抗动荷载的能力弱。（2）路基完全暴露在大自然之中112二、铁路路基横断面1

路基横断面的形式横

断

面位 置线 路中心线路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面。路基横断面的基本形式有六种：路堤

、路堑、半路堤、半路堑、半堤半堑、不填不挖二、铁路路基横断面1路基横断面的形式横断面位 置线 113（a)路堤路基(b)路堑路基c)半路堤路基（d）半路堑路基(e)半堤半堑(f)不填不挖路基（a)路堤路基(b)路堑路基c)半路堤路基（d）半路堑路基(114在进行路基设计时，先要进行横断面设计。路基横断面设要解决的主要问题是确定横断面各部份的形状和尺寸。横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上配合以及路基本体工程与其余各项工程的配合。2

路基面的形状（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形状，而是作成有横向排水坡的拱状，称为路拱。在进行路基设计时，先要进行横断面设计。路基横断面设要解决的1154%路

拱路基面可设成水平的条件：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。4%路拱116路基面的形状：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。曲线加宽时，仅将路拱外侧坡度放缓。（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，如下图所示。路基面的形状：117铁路路基设计教学课件118（2）有路拱和无路拱地段的连接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。（2）有路拱和无路拱地段的连接1193

路基面的宽度路堤横断面（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。（2）曲线加宽曲线地段外轨需设置超高。外轨超高是借加厚外轨一侧枕下道碴的厚度来实现的。由于道碴加厚，道床坡脚外移，因而曲线外侧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。3路基面的宽度路堤横断面（1）宽度标准曲线地段外轨需设置超1204

路基边坡设计4.1

形式：直线型，折线型，边坡平台型4.2

边坡坡度以斜坡上下两点间的竖直距离和水平距离之比表示路堤边坡：1：mm=1.5,1.75路堑边坡：1：nn=0.3～1.75，因路堑边坡土质差异较大，坡度变化范围较大。4路基边坡设计4.1形式：直线型，折线型，边坡平台型4.1214.2

路堤边坡形式和坡度填料种类边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度细粒土20812-1:1.51:1.75折线型粗粒土（细砂、粉砂、粘砂除外）、碎石土、卵石土、漂石土20128-1:1.51:1.75折线型硬块石8--1:1.3--直线型20--1:1.5--直线型4.2路堤边坡形式和坡度边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全1224.3

路基边坡设计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，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。(1)路堤边坡路堤边坡坡度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。如果路堤基底的情况良好，路堤边坡一般按规范给出的进行计算。4.3路基边坡设计123(2)路堑边坡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，并考虑将要采用的施工方法（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，即边坡稳定检算方法,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。(2)路堑边坡1245

路基横断面的标准设计（1）常见的路基标准横断面路基横断面最基本的两种形式是路堤横断面和路堑横断面。路堤横断面主要由路基顶面、边坡、护道、取土坑或排水沟组成。路堑横断面则由路基顶面、侧沟、路堑边坡、弃土堆、天沟、用地界等组成。5路基横断面的标准设计（1）常见的路基标准横断面125①路堤横断面i)

边坡高度不大于8米。两侧有取土坑的普通土质路堤。路堤标准横断面1（两侧有取土坑）①路堤横断面i)边坡高度不大于8米。两侧有取土坑的普通土质126ii)

当填方高度大于

8

米而不小于

20

米时，采用上陡下缓的变坡形式。路堤标准横断面2ii)当填方高度大于8米而不小于20米时，采用上陡127iii)地面横坡大于1:5

而小于1:2.5的斜坡上的路堤横断面。路堤标准横断面（地面横坡大）iii)地面横坡大于1:5而小于1:2.5的斜坡上的路堤横128②路堑标准横断面i)

常见的粘性土路堑断面②路堑标准横断面i)常见的粘性土路堑断面129ii)

设有侧沟平台的路堑断面适用于黄土及黄土类土、细砂土及易风化岩石的路堑。因为这类边坡容易风化剥落，设置侧沟平台以避免侧沟堵塞、方便养护维修。ii)设有侧沟平台的路堑断面适用于黄土及黄土类土、细砂土及130iii)

碎石类、砾石类及粗砂、中砂土的路堑断面这种情况不需设置侧沟iii)碎石类、砾石类及粗砂、中砂土的路堑断面这种情况不需131ⅳ)不易风化的岩石路堑断面边坡陡，开挖面较小ⅳ)不易风化的岩石路堑断面边坡陡，开挖面较小132三、铁路路基排水1

地面水的排除铁路线路两侧必须设置侧沟，使线路上的降水能顺利排走，同时阻止路基范围外的地面水流入路基。设计地面排水设施时，横向排水坡度一般不宜小于4%，以便迅速排走降水。纵坡不宜小于2‰，但不宜大于8‰以免沟底被冲刷。需按流量设计的侧沟、天沟、排水沟，其横断面应按洪水频率为1/25的流量进行计算。沟顶应高出水位0.2m。不需计算流量的排水沟，底宽一般为0.4m，深度为0.6m。三、铁路路基排水1地面水的排除1332

地下水的排除地下水丰富地区的路堑，应根据地下水或含水层埋藏的深浅和地层的渗透性质，在路堑范围内或范围外设置明沟、暗沟、渗水隧洞或其它排水设施将地下水拦截排走，使其不流入路基范围，或降低地下水位以保证路基基床的稳定性。2地下水的排除134四

铁路路基的荷载路基荷载：是指作用在路基面上的应力静荷载：线路上部结构的重量作用在路基面上的应力,按线路类型、按每公里的各种材料

数量及重量，确定每延米长的重量及其分布宽度。动荷载：列车行驶时轮载力通过上部结构传递到路基面上的动应力。路基的荷载是确定路基本体构造的重要依据四铁路路基的荷载路基荷载：是指作用在路基面上的应力动荷载：135普通铁路路基设计，需考虑荷载的影响时，计算中常把静荷载和动荷载一并简化作为静荷载处理，即通常的换算土柱法。高速铁路的路基设计必须进行动态分析，这就不能简单地把动荷载作为静荷载处理，此时，需要计算列车动荷载的作用在路基中所产生的动应力的大小和分布规律。普通铁路路基设计，需考虑荷载的影响时，计算中常把静荷载和动136特殊活载250 kN1、静荷载--换算土柱法1.5m1.1列车（活）荷载标准路基标准活载的计算如图所示，该活载通过轨道传播到路基面上。路基设计中常仅取机车活载为动荷载简化成纵向均布的线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等于轴距q=220/1.5=146.67kN/m普通活载220

kN92kN/m80kN/m30m1.5m中-活载计算图特殊活载250 kN1、静荷载--换算土柱法1.5m1.1列1371.2

换算土柱路基设计中，常把列车动荷载作为静荷载处理

，并将静荷载和动荷载一并简化为与路基土质相同的土柱，均布在路基面上。由轨端作45°应力扩散角与路基面相交的宽度换算成与路基填料重度相同的土柱来代替1.2换算土柱路基设计中，常把列车动荷载作为静荷载处理，138-44-0换算土柱高度h

为00l h p 1.2

换算土柱-44-0换算土柱高度h为00l h p 1.21391.2

换算土柱高速铁路路基设计荷载轨道荷载列车荷载我国高速铁路有碴轨道结构，其标准：钢轨为60kg/m2，轨枕为III型混凝土枕，枕长2.6m，1600-1680根／km，道碴厚不小于35cm，碴肩宽50

cm。静荷载-45-讲义—路基工程1.2换算土柱高速铁路路基设计荷载轨道荷载列车荷载我国高速1402、动荷载路基面动态物理量参数：a)动应力幅值b)动应力频率c)振动加速度d)振动位移e)振动速度—德国2、动荷载路基面动态物理量参数：1412.1荷载的分担作用P44

.

7

1

L6

.

3

L荷

载

分

担

作

用

及

钢

轨

挠

曲

变

形

曲

线35

2

1 0.4P0.1P

0.2P

0.2P

0.1P枕面支承力的分配比例(日本)

P5根轨枕分担（7根）0.4P,0.2P,0.1P2、动荷载2.1荷载的分担作用P44.71L352 1 1422、动荷载2.2

路基面上的动应力研究手段理论计算现场实测二者的有机结合与互为印证数值范围一般为50～70kPa左右，最大值可达110kPa。2、动荷载2.2路基面上的动应力1432、动荷载（2）简化计算法路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）日本在设计东海道新干线时，采用了图所示的计算图式。并且假设传播到路基面上的动应力在全部受荷面积上为均布。2、动荷载（2）简化计算法路基面平均动应力简化计算图式（日本1442、动荷载按此图式计算出的是路基面上的平均动应力。轮载力P是按动轮载计算的，即Pd

Ps(1

0.5V

/100)Pd

Ps(1

0.3V

/100)普通线路无缝线路式中，Pd为动轮载；Ps为静轮载；v为时速（km/h)。若v〉300，仍按300计。式中括号内第二项的系数0.5及0.3代表与速度相关的动力冲击系数，或称速度影响系数。2、动荷载按此图式计算出的是路基面上的平均动应力。轮载力P是1452、动荷载单轮载作用下路基面上的动应力分布沿线路纵向的动应力分布如图所示，简化成了5个均布的矩形荷载，每个矩形荷载的平均动应力值可按下式计算：APRrP 2、动荷载单轮载作用下路基面上的动应力分布APRrP 1462、动荷载2.4

路基面上的动应力沿深度的衰减路基所受的动应力沿深度而逐渐衰减。0.6m,衰减了60%；3.0m,衰减了90%。根据实测，一般路基面下3.0m处的动应力已经很小，与土体的自重应力相比，甚至可忽略不计。最大影响深度约4.0m(欧美实测)2、动荷载2.4路基面上的动应力沿深度的衰减147六

铁路路基基床结构1、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，在上节中已经指出，路基顶面以下3.0m范围是列车动荷载的主要影响范围，并把它定为基床的厚度。基床的作用以及对基床的要求主要有三个方面：（1）强度要求：应有足够的强度以抵抗列车荷载产生的动应力而不破坏；能抵抗道渣压入基床土中从而防止道渣陷槽等病害的形成；在路基填筑阶段能承受重型施工车辆走行而不形成印坑，以免留下隐患。六铁路路基基床结构1、基床的作用及对基床的要求148（2）刚度要求：在列车荷载的重复作用下，塑性累积变形要小，以避免形成过大的不均匀下沉造成轨道的不平顺，增加养护维修的困难。在列车高速行驶时，基床的弹性变形应满足高速走行的安全性和舒适性要求。同时能保障道床的稳固。（3）优良的排水性：能够防止雨水浸入软化和冻融等危害。（2）刚度要求：在列车荷载的重复作用下，塑性累积变形要小，1492、基床结构和材料基床结构基本上可分为两种：（1）二层系统传统的普通线路多为道床与土质基床直接相连的二层系统，称为土基床。（2）多层系统或强化基床结构即在道床和路基之间再设置一层过渡层，称为路基保护层或垫层。实践证明，设置保护层是提高路基的承载力、消除基床病害的根本措施。2、基床结构和材料基床结构基本上可分为两种：150七

铁路基床病害及整治（一）基床病害类型七铁路基床病害及整治151（一）基床病害类型（一）基床病害类型152（一）基床病害类型基床病害类型：翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四大类。（一）基床病害类型基床病害类型：翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四1531、翻浆冒泥：发生于基床土质不符合要求的部位，例如粘粒含量过高的填土和泥质软岩的路堑，其表层遇水软化成泥浆，因列车的振动而挤入道碴空隙，使道床脏污，减小弹性。常见于南方多雨地段的路堤、路堑土质基床。1、翻浆冒泥：发生于基床土质不符合要求的部位，例如粘粒含量1542、下沉：主要因基床填筑密度不够和强度不足所致。列车振动将道碴压入基床内，形成道碴囊或道碴袋，引起线路下沉，这种现象继续发展可能导致路堤坍滑，常见于高路堤。道碴槽逐步发展道碴箱道碴袋道碴囊2、下沉：主要因基床填筑密度不够和强度不足所致。列车振动将1553、挤出：主要是基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动，常见的现象有路肩隆起、侧沟被挤等。4、冻害：发生于寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或路基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块，引起不均匀的冻胀现象。冰块融化又引起不均匀下沉。在地下水较高地段，地下水通过毛细管作用而不断向上转移补给，使冻胀量增大，持续时间延长。3、挤出：主要是基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动，常见156（二）

基床病害原因基床土质不良：主要内因主

要

原

因水的侵入：诱发因素列车的动荷载：主要外因（二）基床病害原因基床土质不良：主要内因主要原因水的157（三）铁路基床病害整治1、整治原则病害整治必须根据产生病害的原因、形成条件及类型，因地制宜地采取有效措施。1、综合整治，消除水的影响2、处理部位限于基床表层或基床面翻浆冒泥下沉外挤1、改变基床土质，提高

其承载能力2、处理部位可达基床表层以下甚至底层（三）铁路基床病害整治1、整治原则1、综合整治，消除水的影响158（三）铁路基床病害整治（2）整治方法①线路抬道②封闭层③砂垫层④换土⑤注浆或水泥（石灰）土桩⑥应用土工合成材料⑦保温隔热材料⑧排水措施（三）铁路基床病害整治（2）整治方法159（三）铁路基床病害整治1、线路抬道原理：抬高轨道，增加道床厚度，使传递至基床顶面的荷载减小适用条件：程度较轻的基床翻浆冒泥、基床下沉外挤病害的整治（三）铁路基床病害整治1、线路抬道原理：抬高轨道，增加道床厚160（三）铁路基床病害整治2、封闭层适用条件：适用于各种土质、风化岩质基床的基面翻浆冒泥病害的整治，但基床土强度不足时不能使用。原理：封闭层可防止地表水下渗造成基床表层软化，阻隔翻浆体上冒污染道床。（三）铁路基床病害整治2、封闭层161（三）铁路基床病害整治3基床表层补强适用范围：用于整治基床下沉、外挤病害效果良好原理：在基床表层内铺设土工网、土工格栅、土工格室，提高基床的承载能力与稳定性（三）铁路基床病害整治3基床表层补强适用范围：用于整治基床下162土工格栅土工格室土工网土工格栅土工格室土工网1633、基床表层补强将格室置于基床上部，基床软土层只需挖去相当于格室深度的部分，置换厚度仅0.2m左右。格室内填碎石或中粗砂，构成大刚度结构体。格室下部铺土工布．土工布下再垫砂5cm。3、基床表层补强将格室置于基床上部，基床软土层只需挖去相当1644、换填基床表层（1）砂垫层砂垫床采用中砂或级配良好的粗砂，顶面宽度不宜超过轨枕长度，一般为230cm，边坡1:2，厚度15~25cm，长度除了翻浆冒泥地段外应向两端各延长至少5m。作用：使路基面受力均匀，避免碎石与路基面直接接触破坏路基面的平整。从而避免路基面因坑洼不平积水而造成的翻浆冒泥。4、换填基床表层（1）砂垫层作用：使路基面受力均匀，避免碎石165（2）换土挖除基床不良土，换以掺料土或砂，以改良基床土质，提高基床的承载力。一般要求将基床病害深度内的土全部挖除，换土从基床病害地段向两端各延长2～5m，换土地段两端各10m范围内应彻底清筛道床。（2）换土挖除基床不良土，换以掺料土或砂，以改良基床土质，提1665、基床加固适用于：基床软弱层较厚，下沉外挤病害较为严重的路段。原理：复合地基原理，桩体与桩间土形成人工地基共同承受荷载。特点：工程量比换填法小，可利用行车间隔灵活施工。方法：压浆固化或微型水泥（石灰）桩。国外如日本应用较多。5、基床加固适用于：基床软弱层较厚，下沉外挤病害较为严重的路1676、基床表层采用隔温材料为减小冻害发生，可在基床表层采用保温材料，如炉渣、聚苯乙烯泡沫材料、泡沫砖等填筑，保温层的厚度取决于当地冻结深度和材料的导热系数。6、基床表层采用隔温材料为减小冻害发生，可在基床表层采用保温168（7）加强排水、降低地下水或毛细水：对处理道碴囊和减小深层冻害都有明显效果。排水结构如横向盲沟、纵向盲沟、纵向渗沟或隔断层的布置，应根据具体情况设计，如图所示。（7）加强排水、降低地下水或毛细水：对处理道碴囊和减小深层169八

铁路路基的稳定性分析八铁路路基的稳定性分析170路堤边坡形式和坡度填料种类边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度细粒土20812-1:1.51:1.75折线型粗粒土（细砂、粉砂、粘砂除外）、碎石土、卵石土、漂石土20128-1:1.51:1.75折线型硬块石8--1:1.3--直线型20--1:1.5--直线型路堤边坡形式和坡度边坡高度(m)边坡坡度全部高度上部高度1711、概述一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质)边坡，可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析。地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。边坡失稳的类型土坡沿土中早已存在的软弱滑动面滑动的情况，即滑坡软弱地基上的路堤失稳土质边坡的失稳。1、概述一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边172（2）影响边坡稳定性的因素①地理条件平原区地势平坦，排水困难，地表易积水，地下水位较高。丘陵和山岭区，地势起伏大，注意路基排水。②地质条件沿线的地质条件，如岩石的种类、成因、节理、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层以及有无断层或其他不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、地震等）都对路基的稳定性有一定的影响。③气候条件气候条件如气温、降水、温度、冰冻程度、日照、蒸发量、风向、风力等都会影响到线路沿线地面水和地下水的状况，并影响到路基的水温情况。（2）影响边坡稳定性的因素①地理条件173④水文和水文地质条件水文条件是指如线路沿线地表水的排泄，河流洪水位、常水位，有无地表积水时期的长短，河岸的淤积情况。水文地质条件是指如地下水位，地下水移动的规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。⑤土的类别土是建筑路基的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质，因而将直接影响路基的强度与稳定性。④水文和水文地质条件水文条件是指如线路沿线地表水的排泄，河流174（3）

边坡稳定性分析方法数解法力学分析法图解法或表解法工程地质法：根据已成不同土类或岩体边坡的大量经验数据，拟定出路基边坡稳定值参考表，供设计参考，属实践经验的对比（3）边坡稳定性分析方法数解法175（4）

破裂面形状空间问题平面问题直线破裂面：松散的砂性土和砾（石）土圆弧破裂面：粘性土（4）破裂面形状空间问题平面问题直线破裂面：松散的砂性土和1762直线破裂面的边坡稳定性分析适用范围：均质砂性土