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1.路基本体
在各种路基形式中,为了能按线路设计要求铺设轨道或路面而构筑的部分,称为路基本体。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。
(a) 路堤 (b)路堑
图2-2 路基本体
路基高程线路中心线设计高程为路基高程。由于线路中心线的高程与路肩高程时常相同,所以为测量工作方便起见,常用路肩高程代替路基高程。
路基高度路基设计高程与路基中心地面高程之差。
(1)路基顶面 能直接在其上面铺设轨道或铺筑面层的部分及路肩组成,称为路基顶面。在路堤中路面即为路堤堤身的顶面;在路堑中,路基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,其作用是保护路堤受力的堤心部分,防治道砟失落,保持路基面你的横向排水,供养护维修人员作业行走避让,放置养护机具,防洪抢险临时堆放砂石料,埋设各种标志、通行信号、电力给水设备等。在线路设计中,路基的设计高程以路肩边缘的高程表示,称为路肩高程。
(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。其状态直接影响到列车运行的平稳和速度的提高。
(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,在路堤中称为坡脚,在路堑中称为路堑堑顶边缘。它是影响路基稳定的控制因素。
(5)基底 基底即为路堤的地基。基底部分土体的稳固性,对整个路基本体以至轨 道的稳定性都是极为关键的。
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2.路基设备
路基设备是路基的组成部分,是为确保路基体的稳固性而采用的必要的经济合理的附属工程措施。它包括排水设备和防护、加固设备两大类。 路基的排水设备分地面排水设备和地下排水设备两种。地面排水设备用以拦截地面径流,汇集路基范围内的雨水并使其畅通的流向天然排水沟谷,以防止地面水对路基的浸湿、冲刷而影响其良好状态。地下排水设备用以拦截、疏导地下水和降低地下水位,以改善地基土和路基边坡的工作条件,防止或避免地下水对地基和路基体的有害影响。 路基的防护设备用以防止或削弱风霜雨雪、气温变化及流水冲刷等各种自然因素对路基体所造成的直接或间接的有害影响。其种类很多,类型各异。常用的防护设备是坡面防护和冲刷防护。路基加固设备是用以加固路基本体或地基的工程设施,在路基工程中,有护堤、挡土墙、支垛、抗滑桩及其他地基加固措施等。路基加固设备是提高路基稳定的一种有效措施。 高速铁路要为列车的高速行驶提供一个高平顺性和稳定性的轨下基础,而路基作为轨道结构的基础,必须具有强度高、刚性大、稳定性和耐久性好。因此,高速铁路的路基设计要求许多方面深化设计参数保持在要求的范围之内。
(三)路基面及基床
1.铁路路基面
路基面是路基本体中实现轨道铺设和列车运行以及进行线路养护维修等构筑的工作面。它应具有足够的宽度和良好的性状。铁路一般为双线,其路基面形状为三角形。设定有中心向两侧的横向排水坡,当曲线加宽时,仍保持三角形路基面形状不变。 路基面宽度等于道床坡度角间所占用的路基宽度再加上两侧的路肩宽度。它应满足铺设轨道、设置线路及信号标志、通行维修机具和行人,便于养护维修作业,制止土体侧向挤动以保证路基核心部分的稳固等各项要求。路基面宽度与铁路等级、轨道类型、道床厚度、填料性质及路肩宽度等因素有关。
2.铁路路基基床
基床结构 路基基床应由基床表层和基床底层构成。基床表层厚度无砟轨道为 0.4m,
有砟轨道为 0.7m,基床底层厚度为 2.3m。基床底层的顶部和基床以下填料部位的顶部应设人字排水坡。
路基基床填料与压实标准 基床表层应填筑级配碎石,其压实标准应符合规定。其材料规格应符合下列要求:
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(1) 基床表层级配碎石材料由开山块石、天然卵石或砂砾石经破碎筛选而成。 (2) 基床表层级配碎石的粒径级配应符合的规定。其不均匀系数 Cu 不得小于15,0.02mm 以下颗粒质量百分率不得大于 3。
(3) 基床表层级配碎石与下部填土之间应满足 D15<4d85 的要求。当不能满足时,基床表层应采用颗粒级配不同的双层结构,或在基床底层表面铺设土工合成材料。当下部填土为改良土时,可不受此项规定的限制。
(4)在粒径大于 22.4mm 的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不小于30。
(5)级配碎石粒径大于 1.7mm 的颗粒的洛杉矶磨耗率不大于 30,硫酸钠溶液浸泡损失率不大于 6。粒径小于 0.5mm 的细颗粒的液限不大于 25,塑性指数小于 6。不得含有黏土及其他杂质。 基床底层应采用A、B组填料或改良土,A、B组填料粒径级配应符合压实性能要求,寒冷地区冻结影响范围填料应符合防冻胀要求。基床底层压实标准应符合规定。
(四)路基的设计步骤
一般路基设计包括以下内容:选择路基断面形式;确定路基宽度与路基高度;选择 路堤填料与压实标准;确定边坡形状与坡度;路基排水系统布置和排水结构设计;坡面防护与加固设计;附属设施设计等。
三、路基的设计
(一)选择路基断面形式
路基横断面设计主要是确定横断面各部分的形状和尺寸,包括路基面的宽度和形状,路基边坡的形状和坡度等。
本设计为Ⅰ级重型双线铁路路堤的设计。路基边坡的陡与缓直接影响路基的稳定性及其工程经济合理性。 路基边坡坡度应根据边坡土质的物理力学性质、边坡高度、列车荷载和工程地质条件等确定。边坡坡度一般以坡段的竖直投影和水平投影之比表示。
路堤边坡即路基填方边坡, 应根据路基填料、边坡高度和基底工程地质条件等确定。规范中一般均给出了参考值。
(二)确定路基宽度与路基高度
1.双线标准路基面宽度
铁路单线路基宽度由铺设轨道部分和路肩组成,双线路基面宽度由线间距加左、右
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两侧线路中心以外轨道的铺设宽度和路肩宽度组成。其中,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。
图2-3 双线路基面形状
双线铁路直线地段标准路基面宽度B的计算公式为:
式中: B路基面宽度,m;
A道床顶面宽度,m;
m道床边坡坡率,轻型轨道1:1.5,其余为1:1.75;
h靠近路基面中心侧的钢轨中心的轨枕底以下的道床厚度,m; e轨枕埋入道砟深度;
g轨头宽度(m),60kg/m轨为0.073m; D双线的线间距(m);
根据设计要求查表得知:A=3.4m,h=0.5m,e=0.185,g=0.073,m=1.75;D=4.0
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2.护道
(1)概念:路堤坡脚与排水沟或取土坑边缘之间的天然地面。
(2)作用:保护路堤坡脚不受排水沟或取土坑中水流的冲刷和浸润,以及开垦农田和耕作的影响。
(3)技术要求:宽度不小于2.0m,困难地段可减少至1.0m;护道表面应平顺,做2%-4%的向外排水坡。
图2-4 路基横断面
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