《铁路路基施工与维护》课件-1 课程基本概况

铁路路基施工与维护使用教材人民交通出版社出版，由安宁主编的《高速铁路路基施工与维护》通俗易懂、图文并茂使用教材教材特点辅助教材学习方法课堂讲授实作项目成绩考核期末考试总评成绩+=过程性考核平时成绩+20%30%50%教材主要内容

单元二路基主体施工单元三路基附属工程施工单元四路基检测单元五路基维护单元一高速铁路线路要览目录CONTENTS高速铁路概要高铁路路基施工与维护010102铁路线路概述线路平面图和纵面图识读高速铁路线路要览01线路平纵面设计一、铁路线路概述人字形铁路，是指京张铁路（现为京包铁路的一部分）中青龙桥站的人字形铁路，是为克服南口和八达岭段高度差而修建的一段线路。京张铁路自铁路北京丰台起、至河北张家口，1905年9月4日开工。詹天佑（1861年4月26日－1919年4月24日）作用？组成？说说你心中的铁路线路？一、铁路线路概述作用组成机车车辆和列车运行的基础路基、桥隧建筑物和轨道一、铁路线路概述

铁路等级分类角度时速等级正线数目路网作用客货取向轨道等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级客运专线客货共线货运专线普通铁路快速铁路高速铁路单线复线有砟轨道无砟轨道§路网作用Ⅳ级铁路为某一区域服务，具有地区运输性质的铁路〈5Mt普通铁路速度160km/h以下快速铁路高速铁路速度160km/h至250km/h，改造升级的旧线和兴建高级的新线新建设计开行250公里/小时（含预留）及以上动车组列车、初期运营速度不小于200公里/小时的客运专线铁路§时速等级二、线路平纵面设计线路平纵断面概述线路平面的主要参数及要求线路纵面的主要参数及要求线路平纵断面概述如何表示这条线路？1用它的中心线来表示线路在空间的位置。何为线路中心线？2线路平纵断面概述线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线。如下图所示：LL/2ABDCO线路平纵断面概述

线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面(俯视)，表明线路的直、曲变化状态（平面状态）,包含直线和曲线组成。

线路平面标准包括超高、曲线半径、缓和

曲线长度等线路纵断面标准包括坡度值和竖曲线等。线路纵断面线路平面线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的纵断面（侧视），表明线路的坡度变化，包含平道、坡道及竖曲线。线路平纵断面概述线路纵断面图线路平纵断面概述线路平纵断面设计要求可能有哪些？为什么要有这些要求呢？平面的主要技术参数及要求线路平面组成线路平面直线曲线圆曲线缓和曲线直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线平面的主要技术参数及要求直线要求：较长的直线段，较小的曲线偏角，缩短线路长度，改善运营条件，降低运营支出。夹直线：两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点(HZ1)与后一曲线起点(ZH2)间的直线段。同向曲线反向曲线平面的主要技术参数及要求

夹直线长度应力争长一些，为行车和维修创造有利条件。但为适应地形节省工程，需要设置较短的夹直线时，其最小长度受下列条件控制：

(1)线路养护要求。

(2)行车平稳要求。1、夹直线长度的确定设计行车速度（km／h）350300250圆曲线和夹直线最小长度（m）280（210）240（180）200（150）平面的主要技术参数及要求2、夹直线长度的保证减小曲线半径或缩短缓和曲线长度同向曲线二合一平面的主要技术参数及要求平面曲线要素概略定线时未加设缓和曲线平面曲线要素计算偏角半径切线长曲线长平面的主要技术参数及要求详细定线时，平纵面图中要绘出加设缓和曲线的曲线偏角半径切线长缓和曲线长平面的主要技术参数及要求圆曲线1、曲线半径对工程和运营的影响

对工程对运营增加线路长度降低粘着系数轨道需要加强增加接触导线的支柱数量增加轮轨磨耗维修工作量加大行车费用增加平面的主要技术参数及要求2、最小曲线半径的选定因地制宜由大到小合理选用结合线路纵断面特点合理选用路段旅客列车设计行车速度（km/h）16014012010080最小曲线半径（m）工程条件一般地段200016001200800600困难地段16001200800600500最小曲线半径最小曲线半径是限制列车最高速度的主要因素之一，且对工程费和运营费都有很大影响，需要限制曲线的半径。最小曲线半径与运输组织模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度等有关：平面的主要技术参数及要求3、曲线半径的选用为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50、100m的整倍数，即10000、8000、6000、5000、4000、3000、2500、2000、1800、1600、1400、1200、1000、800、700、600、550、500、450、400、350；特殊困难条件下，可采用上列半径间10m整倍数的曲线半径。

一般，普速铁路的曲线半径都远远小于高铁的曲线半径，因为高速列车的运行速度远远高于普速铁路。曲线地段线路有哪些特点？*外轨超高HGF

为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度。*轨距加宽超高超高最大值：无砟轨道不得超过175mm；有砟轨道不得超过150mm。一条铁路的实设既定，当时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度；欠超高、过超高都会使钢轨承受走行列车的偏压，使内外轨因过大偏载而引起严重的不均等磨耗。限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的高平顺性和高舒适度。理论超高为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小半径曲线的轨距要适当加宽，以使机车车辆能顺利通过曲线，减少轮轨间的磨耗。？曲线地段线路有哪些特点？*外轨超高*轨距加宽直线35圆曲线R圆曲线(1)设置缓和曲线的原因缓和曲线ρ=∞ρ=R缓和曲线直线圆曲线为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线(或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线。(1)设置缓和曲线的原因缓和曲线①缓和曲线半径从∞→R（或R

→∞

）；②运行中列车的离心力逐渐↑（或↓）；③缓和曲线轨距加宽逐渐↑（或↓）

；④缓和曲线外轨超高逐渐↑（或↓）

。37ρ=∞ρ=R缓和曲线直线圆曲线（2）缓和曲线的特点4、缓和曲线缓和曲线长度由车辆脱轨加速度、未被平衡横向离心加速度时变率和车体倾斜角速度确定，主要是由超高时变率和欠超高时变率两项因素确定缓和曲线的长度：设计速度(km/h)曲线半径(m)350300250优秀良好一般优秀良好一般优秀良好一般120003703303002202001801401301201100041037033024021019016014013010000470420380270240220170150140900053047043030027025019017015080005905304703403002702101901707000670590540390350310240220190680*610*550*6000670590540450410370280250230680*610*550*5500670590540490440390310280250680*610*550*5000---5404804303403002704500

570510460380340310平面的主要技术参数及要求线间距相邻两股道（区间及站内两相邻）线路中心线之间的最短距离。其标准，主要受列车交会运行时空气动力作用控制。D客运专线线间距序号名称线间设施线间最小距离(mm)1区间正线、站内正线200km/h-4400200km/h＜V≤250km/h-4600300km/h-4800350km/h-50002正线与相邻到发线无5000声屏障5940＋结构宽接触网支柱有砟轨道：5600＋结构宽无砟轨道：5500＋结构宽雨棚柱4590＋结构宽3到发线间或到发线与其他线无5000接触网支柱5000＋结构宽雨棚柱4300＋结构宽4正线与其他线无5000建筑限界曲线上建筑限界的加宽范围，包括全部圆曲线、缓和曲线和部分直线。纵断面的主要技术参数及要求线路纵断面由平道、坡道及设于变坡点处的竖曲线组成。纵断面的主要技术参数及要求图1-10坡度示意1、坡段特征表示

坡段特征主要由坡段长度和坡度值表示，如图所示。

坡段长度Li为坡段两端变坡点间的水平距离(m)。

坡度值i为该坡段两端变坡点的高差Hi(m)与坡段长度Li(m)的比值，以干分数表示，即：

上坡取正值，下坡取负值。如坡度为10‰，即表示每千米高差为10m。2、线路纵断面设计问题纵断面的主要技术参数及要求最大坡度确定坡段长度设计坡段连接处理坡度折减计算纵断面的主要技术参数及要求最大坡度坡段的设计坡度应适应地形，合理选用。线路的最大坡度应根据地形条件、动车组功率、运输组织模式、设计线的输送能力、牵引质量、工程数量和运营质量等，经过牵引计算验算并经技术经济比选分析后确定。我国《高速铁路设计规范（试行）》规定正线的最大坡度，不宜大于20‰，困难条件下，经技术经济比较，不应大于30‰。动车组走行线的最大坡度不应大于35‰。最小坡段长度两个坡段的连接点，即坡度变化点，称为变坡点。一个坡段两端变坡点间的水平距离称为坡段长度。最小坡段长度设计行车速度（km／h）350300250200一般条件（m）200012001200800困难条件（m）900900900600竖曲线

在线路纵断面的变坡点处设置的竖向圆弧称为竖曲线。抛物线形圆曲线形竖曲线线形1、竖曲线设置原因1）当机车车辆重心末达变坡点时，将使前转向架的车轮悬空，悬空高度大于轮缘高度时，将导致脱轨，如图所示：导轮悬空示意图竖曲线2）当相邻车辆的连接处于变坡点附近时，车钩要上、下错动，其值超过允许值将会引起脱钩。车钩错动示意图2、设置竖曲线需要研究的问题竖曲线半径设置竖曲线要素计算设置竖曲线的限制条件竖曲线1）竖曲线半径(a)旅客舒适条件：允许离心加速度的大小(b)运行安全条件：上浮力不超过10%(c)附加纵向力检算：设置竖曲线可减小列车通过变坡点时的附加纵向力《线规》规定：竖曲线半径，I、Ⅱ级铁路为10000m，Ⅲ级铁路为5000m。竖曲线2）竖曲线要素计算（a）竖曲线切线长I、Ⅱ级铁路：

RSH=10000m，

TSH

＝5Δi(m)；

Ⅲ级铁路：

RSH＝5000m，

TSH

＝2.5Δi(m)竖曲线（b）竖曲线长度=2(c)竖曲线纵距y竖曲线变坡点处的纵距称为竖曲线的外矢距

，计算式为

变坡点处的线路施工高程，应根据变坡点的设计高程，减去(凸形变坡点)或加上(凹形变坡点)外矢距的高度。路基填挖高度应根据施工高程计算。竖曲线[例3—1]某I级铁路凸形变坡点A的地面高程为476.50m、设计高程为472.36m、相邻坡段坡度为

＝6‰，

＝-2‰，求A点的挖方高度。

A点的坡度差＝|6-(-2)|＝8(‰)A点的竖曲线切线长

=5·＝40mA点的曲线外矢距：

A点的施工高程为472.36—0.08＝472.28mA点的挖方高度为476.50—472.28=4.22m竖曲线3）设置竖曲线的限制条件

(a)需要设置竖曲线的坡度代数差当变坡点处的坡度差Δi不大时，竖曲线的外矢距值很小。《线规》规定：I、Ⅱ级铁路相邻坡段的坡度差大于3‰，Ⅲ级铁路大于4‰时，才设置竖曲线，即在路基面上作出竖曲线线形。

(b)竖曲线不应与缓和曲线重叠竖曲线范围内，轨面高程以一定的曲率变化；缓和曲线范围内，外轨高程以一定的超高顺坡变化。如两者重叠，一方面在轨道铺设和养护时，外轨高程不易控制；另一方面外轨的直线形超高顺坡和圆形竖曲线，都要改变形状，影响行车的平稳。竖曲线

在明桥(无碴桥)面上设置竖曲线时，其曲率要用木枕高度调整，每根木枕厚度都不同，若要按固定位置顺序铺设，给施工、养护带来困难。为了保证竖曲线不设在明桥面上，变坡点距明桥面端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。

（c)竖曲线不应设在明桥面上

变坡点至明桥面的距离竖曲线(d)竖曲线不应与道岔重叠

道岔的尖轨和辙叉应位于同一平面上，如将其设在竖曲线的曲面上，则道岔的铺设与转换都有困难；同时道岔的导曲线和竖曲线重合，列车通过道岔的平稳性降低。为了保证竖曲线不与道岔重叠，变坡点与车站站坪端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。变坡点至岔区的距离线路平面图和纵断面图识读线路平面图线路纵断面图线路标志1、线路标志的作用

（1）里程标(公里标、半公里标)

公里标从铁路线路起点开始，每走一公里设置一个；半公里标设于线路的半公里处。2、线路标志的类型及设置地点线路的标志是为线路的维修和养护和司机和车长等工作上的需要而设置的。（2）曲线标

为曲线的技术参数，在上面标明曲线的有关要素(曲线长度、缓和曲线长度、曲半径、超高、加宽)。该标设置于圆曲线的中部，示意图如下：2、线路标志的类型及设置地点（3）坡度标

表示该坡道的坡度大小及坡段长度，并用箭头表示上坡和下坡。坡度标设在变坡点处。2、线路标志的类型及设置地点（4）桥梁标设在桥梁中心里程（或桥头）处，标明桥梁编号和中心里程。2、线路标志的类型及设置地点（5）管界标

设在铁路局、工务段、领工区、养路工区、供电段、电力段的管辖地段的分界点处，两侧标明所向的单位名称。2、线路标志的类型及设置地点内容回顾组成、等级划分线路平面设计概述线路纵面设计线路平纵断面图缓和曲线特征、外轨超高、轨距加宽坡段特征表示、设置竖曲线的限制条件THANKS延时符铁路路基设计概要高铁路路基施工与维护02内容回顾组成、等级划分线路平面设计概述线路纵面设计缓和曲线特征、外轨超高、轨距加宽坡段特征表示、设置竖曲线的限制条件竖曲线曲线要素的计算目录CONTENTS1路基概述2路基构造3路基基床4高速铁路路堤5高速铁路路基与桥梁过渡段

铁路路基是轨道的基础，承受并传递轨道的重量及列车的动载荷。§铁路路基概述铁道工程系铁道教研室一、路基组成路基边坡

铁路路基本体组成路基路基本体路基顶面路肩路基附属设施铁道工程系铁道教研室防护加固排水设备1、路基顶面

路基顶面即路基的顶部，是铺设轨道的工作面。根据路基顶面形状，路基顶面的形状，分为有路拱、无路拱两种形式。

路基顶面的宽度是指从路基一侧的路肩边缘到另一侧路肩边缘之间的距离。无路拱路基断面有路拱路基断面路基顶面宽度示意图一、路基组成铁道工程系铁道教研室2、路肩与路基边坡路肩：路基顶面两侧无道床覆盖的部分。路基边坡：路肩边缘以外的斜坡。路基路肩与边坡示意图

路肩的作用：1）防止道渣滚落于路基坡面，保持道床完整；2）便于设置必要的线路、信号标志；3）供铁路现场作业人员行走，便于进行工作。一、路基组成铁道工程系铁道教研室3、路基附属设施排水沟

路基附属设施的作用：保证路基的强度与稳定。

①排水设施地面排水设施→汇集地表雨水，引到路基以外。

例如：排水沟（见图）、截水沟等。地下排水设施→截断、疏导地下水，排出路基。一、路基组成铁道工程系铁道教研室路基边坡度冲刷防护②防护设施路基边坡坡面防护→增强路基边坡的抗风化能力。

例如：植被防护、砌石防护等。路基边坡冲刷防护→用于滨河、河滩、水库地段防护。例如：植被防护、抛石防护等。3、路基附属设施铁道工程系铁道教研室挡土墙加固工程通过修建加固结构物或其它措施，使路基获得稳定。

例如：挡土墙、扶壁、挡棚等。山体挡棚3、路基附属设施铁道工程系铁道教研室二、路基特点路基主要由松散的土（石）材料所构成01完全暴露在大自然中02

路基同时受轨道静荷载和列车动荷载的作用03三、路基设计构造尺寸边坡坡度路基排水填料一般设计个别设计路基一般设计是指在一般的工程地质、水文地质条件下，边坡高度不超过《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）（以下简称《路规》）中所规定的边坡表的范围，可采用一般的施工方法进行施工的路基。一般路基设计可采用标准设计。

路基个别设计是指除上述一般设计以外，在特殊条件下的路基工程设计

路基设计需要确定哪些因素？路基组成§铁路路基构造路基面路肩路基面宽路基边坡边坡高度路基高度路基基底天然护道

通常，把垂直于线路中心线的路基横截面称为路基横断面，简称路基断面。路基断面形式§铁路路基构造路基横断面形式有哪几种？路堤路堑半路堤半路堑半堤半堑不填不挖路基断面形式

1、路堤

路基设计标高高于地面标高，用土、石填筑而成的路基。路堤断面简图

§铁路路基构造按照路基所处的地势情况与横断面的形状，路基断面可以分为6类：

路基设计标高低于地面标高，通过挖掘而形成的路基。路堑实物图

路堑断面简图路基断面形式2、路堑路基设计标高与地面标高相同，轨道直接铺设在经过处理的天然地面上。半路堤断面简图不填不挖路基断面简图4、半路堤在山岳地区，通过部分填筑而形成的路基。路基断面形式3、不填不挖路基

5、半路堑

在山岳地区，通过部分挖掘而形成的路基。半路堑断面简图半路堑实物图路基断面形式6、半路堤半路堑

经过填、挖两部分构成的路基。半路堤半路堑断面简图

路基断面形式路基横断面路基横断面的形式路基边坡路堤边坡路堤坡脚外应设置不小于2m宽的天然护道。在经济作物区高产田地段，应当保证路堤稳定，可设宽度不小于1m的人工护道或设坡脚墙。路堑边坡路基边坡路基标准设计断面路基标准设计横断面路堤标准横断面（两侧有取土坑）地形平坦应设在路堤两侧，横坡陡于1：10时，宜设在路堤上侧路基标准设计横断面路堤标准横断面（变坡形式）上陡下缓路基标准设计断面路基标准设计横断面路堤标准横断面（地面横坡大）路基标准设计断面取土坑宜设在路堤上侧§铁路路基基床基床：路基上部承受轨道、列车作用，并受水文气候变化影响而规定的一定深度。注：一般铁路0.6m+1.9m;高速铁路有砟轨道0.7m+2.3m；无砟0.4m+2.3m。

基床表层基床底层基床的作用以及对基床的要求主要有三个方面：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致破坏；能抵抗道碴压入基床土中从而防止道碴陷槽等病害的形成；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。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行车的安全性和舒适性要求。同时能保障道床的稳固。优良的排水性：能够防止雨水浸入软化和冻融等危害。路基基床填料路堤基床1、路堤填料分类：

A组——优质填料

B组——良好填料（经常使用）

C组——一般可用填料

D组——不宜使用填料

E组——禁止使用填料2、基床表层填料的使用：一般用A组，B组。

C组使用时有严格要求，要进行改良。3、基床底层填料的使用可用A组、B组、C组。D组使用时需要改良4、基床土的压实度对细粒土、粉沙等采用压实系数来控制；对粗粒土采用相对密度或地基系数来控制；路堑基床基床表层一般用A组，若用B组C组中的黏性土以及粉沙等，则需改良后使用。§铁路路基与桥梁过渡段什么是过渡段？哪些部位需要设置过渡段？刚度突变，动力不平顺线路纵向刚度变化什么是过渡段？哪些部位需要设置过渡段？道碴路基桥台PPPxx(A)(B)什么是过渡段？哪些部位需要设置过渡段？定义：路基与桥台，路基与隧道，路基与横向结构物连接处，由于路基刚度差异较大，均设置过渡段，以保证轨道平顺过渡。

客运专线的过渡段不仅仅是路桥过渡段，只要路基结构发生变化的地段均设置过渡段。一般有路桥过渡段、路涵过渡段、路隧过渡段等。路桥过渡段变形不一致的原因路基与桥梁结构的差异地基条件的差异设计及施工问题重桥轻路意识的影响位置位置刚度塑性变形桥台路基桥台路基

(a)塑性变形

(b)刚度过渡段塑性变形和刚度突变图

路桥过渡段处理方法：在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖