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铁路路基工程施工综述
集包工指 张学云
一、路基工程概述
(一)路基施工中用到的几个名词术语
1、路基:经开挖或填筑形成的直接支承轨道结构的土工结构物。
2、路堤:在原地面上,用土、石填筑的路基
3、路堑:自原地面向下开挖的路基
4、基床:路基上部承受轨道、列车动力作用,并受水文、气候变化影响而具有一定厚度的土工结构特。分为表层和底层。
5、路肩高程:路肩外缘的高程。
6、过渡段:路堤与桥台、路堤与路堑、路堤与横向结构物衔接时,需作特殊处理的地段。
7、特殊路基:特殊土路基和特殊条件路基的统称
特殊土路基;位于软土、膨胀土(岩)、黄土、盐渍土等特殊土(岩)地段的路基。
特殊条件路基:位于不良地质地段的路基,以及受水、气候等自然强烈的路基。
8、软土:指静水或缓慢的流水环境中沉积,具有含水率大(ω≥ωL)、孔隙比大(e1.0)、压缩性高(а0.1~0.2≥0.5MPa-1)、强度低(PS<0.8 MPa)等特点的黏性土。
9、松软土:指虽达不到软土的指标,但含水量较大、承载力较低,或压缩性较高,一般工程需对其进行工程处理的土,包括饱和粉细砂及粉土、软黏土、饱和黄土等;
松软土地基上的路基宜按软土地基进行设计,并应采取防止饱和粉土及粉细砂地基产生振动液化的措施。
(二)、路基工程的作用
1、铁路路基是轨道的基础,是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物,其主要作用是满足轨道的铺设,承受轨道和列车产生的荷载,提供列车运营的必要条件。
2、在纵断面上路基必须保证线路需要的高程;在平面上路基和桥梁、隧道连接组成完整的贯通线路。
(三)路基工程的主要内容
1、路基的标准横断面
如图所示:路基面形状为三角形,并由路基面中心向两侧4%的横向排水坡,曲线加宽时,仍应保持路基三角形状。区间直线地段的线间距不得小于4.4m,路基宽度双线应不小于12.1m,单线不小于7.7m,路肩宽度不应小于1.0m,接触网支柱内侧到线路中心距离不应小于3.1m。
2、过渡段
(1)设计时速200km/h,路堤与桥台及横向结构物连接处,路堤与路堑连接处,路基与隧道连接处设置过渡段。
1)路堤与桥梁过渡段
过渡段长度:L=A+2H,A取3~5m;过渡段分层填筑级配碎石,在台背不易碾压的2m范围内掺3%水泥,台后基坑应以混凝土回填或以碎石分层填筑压实。如图5-1所示。
图5-1 路桥过渡段形式
2)路堤与横向结构物(立交框构、箱涵等)过渡段
路堤与横向结构物连接处,设置过渡段,如图5-2所示。
图5-2 路堤与横向结构物过渡段形式
当横向结构物顶面距地面高度小于1.0m且不足路堤填土高度的1/2时,可不设置过渡段。
3)路堤与路堑过渡段
①当路堤与路堑连接处为坚硬岩石路堑时,在路堑一侧顺原地面纵向开挖台阶,台阶高度0.6m左右,并在路堤一侧设置过渡段,如图5-3所示。
图5-3 路堤与硬质岩石路堑过渡段形式
②当路堤与路堑连接处为软质岩石或土质路堑时,先沿原地面纵向挖成1:1.5的坡面后,再在1:1.5的坡面上开挖台阶,台阶高度0.6m左右,详见图5-4所示。开挖回填部分的填料及压实标准与路堤相同。
图5-4 路堤与软质岩石或土质路堑过渡段形式
4)半堤半堑的处理
半填半挖路基,挖方部分基床表层以下1.0m厚度采用与路堤相同填料进行换填,并设置4%向外排水坡,如图5-5所示。
图5-5 半堤半堑断面处理方式图
5)路堑与隧道过渡段
土质、全风化与强风化岩石路堑与隧道连接处20m范围内,设置级配碎石过渡段,如图5-6所示。
图5-6路隧过渡段形式
(2)设计时速≤160km/h,路堤与桥台及横向结构物连接处,路堤与路堑连接处设置过渡段,过渡段填料采用A组填料,形式与上述设置相同。
3、路基本体工程
包含:地基、下部、基床底层、表层
基床表层是根据区域环境、气候特点和路堤填料等选择适宜的材料和结构形式,并满足防排水衙防冻要求。
基应由表层和底层组成,客运专线为3.0m(2.3+0.7),客货共线铁路为2.5m,(0.6+1.9)。
基床表层应采用级配碎石和级配砂砾等材料,基床底层应采用A、B组土或改良土。
4、路基防护工程
包含:植物、工程防护;也可按材料分
铺草皮防护、边坡固土网垫植草防护、种草籽防护、喷播植草、喷浆、喷身砼(或带锚杆铁丝网)防护、护、浆砌片石防护、浆砌片石骨架防护、砌筑预制块防护、勾缝、灌浆、嵌补、支顶等防护。
5、路基排水工程
包括:地下、地表、过渡段、路堤横向排水
地下排水:暗沟、暗管、明沟及槽沟、边坡渗沟、截水沟和引水渗沟、渗水隧洞、立式渗水井和渗水管、平式排水钻孔。
地表排水:浆砌片石水沟、砼预制构件砌筑水沟、砼现场浇筑水沟、成品排水管理埋设、集水井、无碴轨道路基面防水层。
6、路基支挡和加固工程
包括:重型、轻型,不良地质的加固
重力式挡土墙、短卸荷式挡土墙、悬臂式挡土墙、锚杆挡土墙、锚锭板挡土墙、加筋土挡土墙、土钉墙、抗滑桩、桩板式挡土墙、预应锚索。
7、改河、改沟等配套工程
是由主体工程施工引起的。
8、相关工程
电缆沟槽、接触网支柱基础、声屏障基础、预 埋管线、综合接地等与路基相关工程
(四)路基工程特点
1、材料复杂:路基工程主要材料为岩土。
岩土是不连续的介质,具有破碎性、孔隙性、多相性,性质复杂多变,具有极大的不确定性;
岩土的成因、成份、颗粒大小、级配、结构不同,其力学性质会有明显的不同。
2、路基受环境影响大。
路基完全暴露在自然环境中,极易受到气候、水和温度变化的影响。如:
膨胀土路基干缩湿胀会引起边坡路肩的破坏。
北方寒冷气候影响会引起路基冻胀。
西北地区一些路基容易遭受风蚀或沙埋。
东北地区一些路基容易遭受雪害。
黄泛区一些粉土路基容易遭受雨水冲刷。
3、路基同时承受动静荷载的作用。
静荷载:路基上的轨道结构及附属结构物产生。
动荷载:运行列车和车辆产生。
动荷载是产生路基病害的重要原因。
(五)路基工程的基本要求
根据路基工程的特点,为了使路基正常工作,路基除断面尺寸应符合设计要求外,还应满足下列要求:
1、路基必须具有足够的整体稳定性。
路基建成后改变了原来地面的天然平衡状态,在土质不良地区,填筑路堤加剧不平衡,开挖路堑边坡溜坍等,应加固。
2路基必须具有足够的强度和刚度。
强度指路基指抵抗应力作用;
刚度是指路基抵抗变形的能力。
为了防止路基在车辆荷载及各种自然因素作用下发生破坏和失稳,必须采取措施保证路基具有足够的强度;
为了防止荷载作用下,不致产生超过允许范围的变形,要求路基必须具有一定的刚度。
3、路基必须具有的水热稳定性
何为路基的水热稳定性?
由于湿度与温度变化产生的共同影响称为路基的水热状况。在相应水热状况下的稳定性称为路基的水热稳定性。路基的强度和稳定性在很大程度上与路基的水热状况有关。
路基应在最不利的条件下,不致于冻胀和春融期强度不致于发生显著降低,这就要求路基有足够的水热稳定性。
二、铁路路基规范
铁路路基工程有设计规范、施工规范和验标。原有标准规范体系中,施工规范服从设计规范,验标服从于施工规范。在体系调整后的新关系中,验标服从设计规范,施工规范服从验标,突出验标的控制作用,削弱了施工规范地位。施工规范将逐步改为技术指南,属于指导性技术规程。目前铁路路基相关的规范很多,有的在实施,有的在编写,为了适应铁路跨越式发展,铁道部还在不断的编写