【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 常龐大，需用大量的勞動(dòng)力、工程建設(shè)材料、施工機(jī)具及建設(shè)資金。高速鐵路運(yùn)行速度快、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高，對(duì)軌道變形有著嚴(yán)格的要求，路基是軌道 的基礎(chǔ)，控制路基的變形已成為高速鐵路路基工程的最大的特點(diǎn)。因此，高速鐵路對(duì)路基的地基條件、填筑材料、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、基床以及路橋過(guò)渡段的剛度均提出了更高要求。 路基工程的各種病害和變形的產(chǎn)生，都與地表水和地下水的浸濕和沖刷等破壞作用有著密切的關(guān)系，要保證路基的穩(wěn)定性，提高路基的抗變形能力，必須采取合理的排水措施，來(lái)消除或減輕地面水及地下水的危害，使得路基處于干燥狀態(tài)，從而保證安全行車(chē)。路基上方、基身和下方，為完成各自的排水任務(wù)，就必須把各種排水設(shè)備組成一個(gè)完整的排水系統(tǒng)。路基的排水系統(tǒng)的布置應(yīng)當(dāng)與橋涵、隧道、站場(chǎng) 等排水設(shè)施密切銜接配合，并具有足夠的排水能力。 在鐵路路基工程中，為了防止填土或者土體變形失穩(wěn)，進(jìn)而承受側(cè)向土壓力，通常采用擋土墻或抗滑樁等支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，本設(shè)計(jì)體現(xiàn)了了擋土墻和抗滑樁在鐵路路基工程中的綜合使用。路基工程通常是大面積暴露在自然中的土工構(gòu)筑物，長(zhǎng)期受各種自然因素的強(qiáng)烈影響，如沖刷、日曬、風(fēng)、霜、雨、雪等作用，會(huì)使得路基巖體的物理性質(zhì)發(fā)生變化，加快巖體的風(fēng)化，進(jìn)而影響路基的正常使用和列車(chē)的正常西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 行車(chē)。因此，路基邊坡的防護(hù)就顯得非常的重要，通常采用的防護(hù)措施有圬工防護(hù)和植被防護(hù)方法。 設(shè)計(jì)背景 本設(shè)計(jì)以新建滬昆線(xiàn)為工程背景，滬昆高速鐵路是國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中“四縱四橫”的快速客運(yùn)通道之一，途中經(jīng)過(guò)上海、杭州、南昌、長(zhǎng)沙、貴陽(yáng)、昆明等 6座省會(huì)城市，鐵路全長(zhǎng) 2264 公里，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)需要將路基作為一種土工結(jié)構(gòu)物來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，對(duì)填筑材料、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、變形控制等均較現(xiàn)行鐵路有較高的要求；同時(shí)應(yīng)強(qiáng)化基床結(jié)構(gòu)，特別是基床底層?；脖韺邮锹坊苯映惺芰熊?chē)荷載的部分，它是路基中的最重要的部分?；脖韺硬粌H給軌道提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)，也對(duì)其下面的土體路基提供保護(hù)作用，因此基床表層必須有足 夠的強(qiáng)度及剛度，同時(shí)還要有足夠的穩(wěn)定性和耐久性。在高速運(yùn)行的情況下，路基在重復(fù)荷載的作用下產(chǎn)生的累計(jì)沉降將會(huì)嚴(yán)重地影響列車(chē)的運(yùn)行速度和乘客的舒適度，因此，必須嚴(yán)格控制工后沉降以及沉降速率。不同的結(jié)構(gòu)物在強(qiáng)度、剛度、變形等方面都有著較大的差異，這將引起軌下基礎(chǔ)的剛度的不平順，因此在路橋、路涵、路隧、路塹與路堤等相連的地段，縱向基礎(chǔ)剛度的變化以及沉降差必然會(huì)破壞了系統(tǒng)剛度的均勻性，增大了對(duì)軌下基礎(chǔ)的動(dòng)力作用，影響行車(chē)的平穩(wěn)與安全?？瓦\(yùn)專(zhuān)線(xiàn)由于其列車(chē)運(yùn)行速度的提高，對(duì)路基平順過(guò)渡提出了更高的要求，因此，對(duì)鐵路路基 的橫向、縱向剛度的均勻過(guò)渡應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)置計(jì)算，進(jìn)而確保列車(chē)行車(chē)的安全與旅客的舒適度。 地質(zhì)構(gòu)造 本設(shè)計(jì)為新建滬昆線(xiàn) D2K580+~D2K580+315 段路基工程設(shè)計(jì)，該區(qū)段屬于侵蝕構(gòu)造低中山區(qū)地貌，枝狀溝谷發(fā)育較多，地形起伏較小，地面坡度較低，地面相對(duì)高程范圍為 720~726m，路肩設(shè)計(jì)高程范圍為 ~。斜坡上基巖大量裸露，覆土層較厚，為紅粘土，坡面上雜草叢生，灌木生長(zhǎng)較多。線(xiàn)路附近有散落村莊，線(xiàn)路附近設(shè)有便道，便道和國(guó)道相連，交通比較便利。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 表 11 地層物理參數(shù)表 設(shè)計(jì)指標(biāo) 巖土名稱(chēng)及編號(hào) 密度 ρ(g/cm3) 凝聚力 c (Kpa) 內(nèi)摩擦角 φ (176。) 壓縮 模量 固結(jié)系數(shù) 滲透系數(shù) 基底摩擦系數(shù) 基本承載力 σ0 (Kpa) 邊坡率 臨時(shí) 永久 43 紅 黏土 （膨脹土） 硬塑 30 10 / / / 150 1: 1: 64 紅 黏土 （膨脹土） 硬塑 30 10 / / / 150 1: 1: 751 白云巖 (∈ ol) W3 / 45 / / / 350 1: 1: W2 / 65 / / / 800 1: 1: 設(shè)計(jì)任務(wù)及意義 本設(shè)計(jì)中涵蓋路基本體設(shè)計(jì)、地基處理設(shè)計(jì)、邊坡加固設(shè)計(jì)、邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)、路基排水設(shè)計(jì)、土石方調(diào)配設(shè)計(jì)、施工組織與預(yù)算編制等路基工程相關(guān)內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的目的在于系統(tǒng)地強(qiáng)化學(xué)生的路基工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鍛煉學(xué)生收集及運(yùn)用文獻(xiàn)資料、綜合運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行解決工程問(wèn)題的能力。通過(guò)本次 畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以系統(tǒng)地模擬高速鐵路路基工程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高對(duì)高速鐵路 路基工程的認(rèn)識(shí)，并能夠初步具備獨(dú)立地進(jìn)行高速鐵路路基工程設(shè)計(jì)的能力。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 第 2 章 路基本體設(shè)計(jì) 路基橫斷面形式 在鐵路工程中，常見(jiàn)的路基的橫斷面形式有路堤、路塹、半路堤、半路塹、半路堤半路塹及不填不挖形式， ，常見(jiàn)的路基段面形式見(jiàn)下圖： （ a） （ b） （ c） （ d） 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) （ e） （ f） 圖 21 常見(jiàn)的路基橫斷面形式 （ a）路堤斷面 。 （ b）路塹斷面 。 （ c） 半路堤斷面 。（ d） 半路塹斷面 。（ e）不填不挖 。（ f）半路堤半路塹斷面 路基本體構(gòu)造 路基面、路肩、基床、邊坡、基底等幾個(gè)部分組成通常組成路基本體的，以下逐一介紹 路基本體的各個(gè)組成部分： 圖 22 路基本體（路堤） 路基面 直接在其組成上部分和肩上的路基軌道的頂面，將其簡(jiǎn)稱(chēng)為路基面。在該設(shè)計(jì)西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 中，鐵路為雙線(xiàn)高速客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路，故由規(guī)范可知路基面的寬度應(yīng)設(shè)計(jì)成 米，鐵路路基寬度設(shè)計(jì)規(guī)范如下表 21 所示： 表 21 區(qū)間路基面寬度規(guī)范表 列車(chē)的設(shè)計(jì)行車(chē)速度 線(xiàn)別 路堤 (m) 路塹 (m) 線(xiàn)間距 (m) 350km/h 無(wú)砟軌道 新建雙線(xiàn) 新建單線(xiàn) —— 注： a、高速雙線(xiàn)路基的綜合電纜槽設(shè)備通常情況下都是設(shè)在兩側(cè)路肩范圍之內(nèi)，包括通信、信號(hào)、電力電纜槽，并且常常將三者合為一體。）；軌道中心到接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)的距離通常設(shè)計(jì)為 3m。 b、如果對(duì)軌道的結(jié)構(gòu)形式，接觸網(wǎng)立柱等的設(shè)置有著特殊的要求時(shí)，就應(yīng)該根據(jù)具體實(shí)際的情況來(lái)計(jì)算確定。 路肩 在 路基的頂面，路肩通常是指路基面的兩側(cè)的部分。防止道渣流失，保持路基排水的側(cè)面等都是是路肩的作用，道路維護(hù)人員輕松步行支撐線(xiàn)標(biāo)識(shí)等，以及各種通信鋪設(shè)，因此，路肩起著非常重要的作用，因此要將路肩保持一定的寬度，以實(shí)現(xiàn)上述功能，從而實(shí)現(xiàn)正常的列車(chē)的運(yùn)營(yíng)以及通信等工作的正常進(jìn)行。 基床 位于路基面下方的受列車(chē)、水文氣候影響的范圍的部分通常都被稱(chēng)為基床。路面和填料床堤基要求 D154d85 底部之間應(yīng)滿(mǎn)足的，當(dāng)這個(gè)要求不能的到滿(mǎn)足時(shí)，通常情況下在底面鋪設(shè)基床土工膜層進(jìn)行加固處理，從而能夠滿(mǎn)足基床的正 常要求。根據(jù)“高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范”（ TB10621 2021），為確保正常承受荷載及保證正常安全行車(chē)，無(wú)砟軌道的基床表層厚度通常設(shè)計(jì)為 米，有砟軌道基床表層厚度通常設(shè)計(jì)為 米，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的高速鐵路為無(wú)砟軌道，故將基床表層設(shè)計(jì)為 。級(jí)配碎石表面填料填充和級(jí)碎石壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿(mǎn)足下表中所示的標(biāo)準(zhǔn)： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 表 22 基床表層的材料的組成及其壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)表 填 料 厚度 (m) 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 備注 地基系數(shù)K30(MPa/m) 動(dòng)態(tài)變形模量 Evd(MPa) 壓實(shí)系數(shù)K 級(jí) 配碎石 ≥ 190 ≥ 55 ≥ 注： 無(wú)砟軌道通常情況下也可以采用 K30或 Ev2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如果采用 Ev2，則標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)發(fā)生變化，變?yōu)?Ev2≥ 120 MPa 并且 Ev2/Ev1≤ 。 按照規(guī)范規(guī)定，鐵路路基基床底層的厚度設(shè)計(jì)為 ，則基床的總厚度就為；有砟軌道的基床表層厚度為 ，而基床底層地厚度 ，則有砟軌道基床的總厚度為 ，由于在本設(shè)計(jì)中為滬昆高速鐵路（無(wú)砟軌道），故基床的設(shè)計(jì)總厚度為 ，基床底層的頂部和基床以下填料部分的頂部應(yīng)設(shè) 4%人字形排水坡，底 層填料填筑 A、 B 組填料，且 A、 B組填料的材料組成及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿(mǎn)足如下表所示標(biāo)準(zhǔn)： 表 23 路基基床底層材料組成及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 填 料 厚度(m) 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 化學(xué)改良土 砂類(lèi)土及細(xì)礫土 碎石類(lèi)及粗礫土 A、 B 組填料或改良土 地基系數(shù) K30(MPa/m) ≥ 130 ≥ 150 動(dòng)態(tài)變形模量Evd(MPa) ≥ 40 ≥ 40 壓實(shí)系數(shù) K ≥ ≥ ≥ 7d 飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 (kPa) ≥ 350 注 . 在無(wú)砟軌道的 設(shè)計(jì)中，通常情況下也可以采用 K30或者 Ev2進(jìn)行控制，如果采用 Ev2時(shí)，則其控制標(biāo)準(zhǔn)變?yōu)?Ev2不小于 80 MPa 并且 Ev2/Ev1不大于 。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 邊坡 邊坡是指路基橫斷面兩側(cè)的邊線(xiàn)，邊坡與路基頂面的交點(diǎn)稱(chēng)為頂肩。邊坡與地面的交點(diǎn)，在路堤中稱(chēng)為坡腳；在路塹中稱(chēng)為路塹頂邊緣，其高程與路肩高程的差為路塹邊坡高度。路堤的邊坡高度為路肩高程與坡腳高程之差。路基段面通常采用梯形橫斷面， 詳細(xì)的設(shè)置如表 24所示： 表 24 路堤邊坡坡度規(guī)范表 填料種類(lèi) 邊坡高度 （ m） 邊坡坡度 備注 一般細(xì)粒土 、易風(fēng)化軟塊 石、改良土 0～ 8 1： 超過(guò) 8m 時(shí)，于 8m 處設(shè)邊坡平臺(tái)，平臺(tái)寬 2m 8～ 12 1： 碎石土、卵石土、不易風(fēng)化的軟塊石土、粗粒土（細(xì)砂、粉砂、粘砂除外） 0～ 8 1： 超過(guò) 8m 時(shí)，于 8m 處設(shè)邊坡平臺(tái)，平臺(tái)寬 2m 8～ 15 1： 不易風(fēng)化的硬塊石土 0～ 8 1： 超過(guò) 8m 時(shí)，于 8m 處設(shè)邊坡平臺(tái)，寬 2m 路堤邊坡高度一般不宜超過(guò) 10m，特殊路堤邊坡高度不大于 6m，超過(guò)的應(yīng)考慮與橋作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。浸水路堤地段邊坡原則上通常設(shè)置二級(jí)邊 坡。路基邊坡設(shè)計(jì)是路基橫斷面設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，包括路基邊坡形狀的設(shè)計(jì)和邊坡坡率的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行路基邊坡設(shè)計(jì)時(shí)必須保證所設(shè)計(jì)的邊坡的穩(wěn)定性，而邊坡是否穩(wěn)定，通常是通過(guò)結(jié)合具體的地質(zhì)條件進(jìn)行檢算和評(píng)價(jià)，在本設(shè)計(jì)中采用理正巖土軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。路堤邊坡坡率應(yīng)根據(jù)實(shí)際的填料的物理性質(zhì)、邊坡高度、軌道和列車(chē)的荷載、基底的工程地質(zhì)條件確定，土質(zhì)路塹邊坡的形式及坡度應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、土的性質(zhì)、邊坡高度、排水措施、施工方法，并結(jié)合自然穩(wěn)定山坡和人工邊坡的調(diào)查及力學(xué)分析進(jìn)行綜合確定。在本設(shè)計(jì)中，所給橫斷面大 多為路塹路基形式，根據(jù)具體的工程地質(zhì)實(shí)際將邊坡的坡率均設(shè)計(jì)為 1:，并在其上采取相應(yīng)的邊坡防護(hù)措施。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 基底 路堤的地基就是基底，亦即路堤填土的天然地面以下的受填土自重和軌道及列車(chē)荷載的土體部分。基底部分的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)路基本體的穩(wěn)定性及軌道行車(chē)部分的穩(wěn)定性都是極為關(guān)鍵的，因此在進(jìn)行路基本體設(shè)計(jì)時(shí)候應(yīng)對(duì)基底進(jìn)行妥善處理，以免影響正常的行車(chē)與運(yùn)營(yíng)。本設(shè)計(jì)中 D2K580+~D2K580+300 區(qū)段內(nèi)因基底部分為紅粘土，且土層厚度較大，經(jīng)驗(yàn)算不能滿(mǎn)足工后沉降要求，所以要進(jìn)行地基處理。 地基處理設(shè)計(jì)及其計(jì)算詳詳見(jiàn)第 4 章。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 第 3 章 路基排水設(shè)計(jì) 水的危害及排水的必要性 路基工程的各種病害和變形的產(chǎn)生，都與地面水和地下水的浸潤(rùn)及沖刷有著密不可分的關(guān)系，地面水滲入路基土體，會(huì)極大地降低土體的抗剪強(qiáng)度，并成為地下水的補(bǔ)給來(lái)源；地面水的流動(dòng)，也是造成路基邊坡及坡腳沖刷的原因，氣溫的變化，水通常也能夠造成嚴(yán)寒地區(qū)的路基凍害，由此可見(jiàn)，水對(duì)路基的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生及其嚴(yán)重的危害，所以要保證路基的穩(wěn)定性，提高路基的抗變形能力，必須采取合理的排水措施，妥善的處理產(chǎn)生的地面水和地下水，以消除或減輕地面水和地下 水的危害，使路基處于干燥狀態(tài)，防止對(duì)路基的沖刷而引起的基床病害。路基應(yīng)該有良好的、完善的排水系統(tǒng)。排水設(shè)備應(yīng)設(shè)置合