【文章內(nèi)容簡介】 常龐大，需用大量的勞動力、工程建設材料、施工機具及建設資金。高速鐵路運行速度快、技術標準較高，對軌道變形有著嚴格的要求，路基是軌道 的基礎，控制路基的變形已成為高速鐵路路基工程的最大的特點。因此，高速鐵路對路基的地基條件、填筑材料、壓實標準、基床以及路橋過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。路基上方、基身和下方，為完成各自的排水任務，就必須把各種排水設備組成一個完整的排水系統(tǒng)。路基的排水系統(tǒng)的布置應當與橋涵、隧道、站場 等排水設施密切銜接配合，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)，進而承受側向土壓力，通常采用擋土墻或抗滑樁等支擋結構進行加固處理，本設計體現(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筑物，長期受各種自然因素的強烈影響，如沖刷、日曬、風、霜、雨、雪等作用，會使得路基巖體的物理性質(zhì)發(fā)生變化，加快巖體的風化，進而影響路基的正常使用和列車的正常西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 行車。因此，路基邊坡的防護就顯得非常的重要，通常采用的防護措施有圬工防護和植被防護方法。 設計背景 本設計以新建滬昆線為工程背景，滬昆高速鐵路是國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中“四縱四橫”的快速客運通道之一，途中經(jīng)過上海、杭州、南昌、長沙、貴陽、昆明等 6座省會城市，鐵路全長 2264 公里，客運專線需要將路基作為一種土工結構物來進行設計和施工，對填筑材料、壓實標準、變形控制等均較現(xiàn)行鐵路有較高的要求；同時應強化基床結構，特別是基床底層。基床表層是路基直接承受列車荷載的部分，它是路基中的最重要的部分。基床表層不僅給軌道提供了一個堅實的基礎，同時，也對其下面的土體路基提供保護作用，因此基床表層必須有足 夠的強度及剛度，同時還要有足夠的穩(wěn)定性和耐久性。在高速運行的情況下，路基在重復荷載的作用下產(chǎn)生的累計沉降將會嚴重地影響列車的運行速度和乘客的舒適度，因此，必須嚴格控制工后沉降以及沉降速率。不同的結構物在強度、剛度、變形等方面都有著較大的差異，這將引起軌下基礎的剛度的不平順，因此在路橋、路涵、路隧、路塹與路堤等相連的地段，縱向基礎剛度的變化以及沉降差必然會破壞了系統(tǒng)剛度的均勻性，增大了對軌下基礎的動力作用，影響行車的平穩(wěn)與安全?？瓦\專線由于其列車運行速度的提高，對路基平順過渡提出了更高的要求，因此，對鐵路路基 的橫向、縱向剛度的均勻過渡應進行合理的設置計算，進而確保列車行車的安全與旅客的舒適度。 地質(zhì)構造 本設計為新建滬昆線 D2K580+~D2K580+315 段路基工程設計，該區(qū)段屬于侵蝕構造低中山區(qū)地貌，枝狀溝谷發(fā)育較多，地形起伏較小，地面坡度較低，地面相對高程范圍為 720~726m，路肩設計高程范圍為 ~。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，灌木生長較多。線路附近有散落村莊，線路附近設有便道，便道和國道相連，交通比較便利。 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 表 11 地層物理參數(shù)表 設計指標 巖土名稱及編號 密度 ρ(g/cm3) 凝聚力 c (Kpa) 內(nèi)摩擦角 φ (176。) 壓縮 模量 固結系數(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 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: 設計任務及意義 本設計中涵蓋路基本體設計、地基處理設計、邊坡加固設計、邊坡防護設計、路基排水設計、土石方調(diào)配設計、施工組織與預算編制等路基工程相關內(nèi)容。本設計的目的在于系統(tǒng)地強化學生的路基工程專業(yè)知識，鍛煉學生收集及運用文獻資料、綜合運用理論知識進行解決工程問題的能力。通過本次 畢業(yè)設計，學生可以系統(tǒng)地模擬高速鐵路路基工程設計，進一步提高對高速鐵路 路基工程的認識，并能夠初步具備獨立地進行高速鐵路路基工程設計的能力。 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 第 2 章 路基本體設計 路基橫斷面形式 在鐵路工程中，常見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， ，常見的路基段面形式見下圖： （ a） （ b） （ c） （ d） 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 （ e） （ f） 圖 21 常見的路基橫斷面形式 （ 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 路基本體構造 路基面、路肩、基床、邊坡、基底等幾個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，將其簡稱為路基面。在該設計西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 中，鐵路為雙線高速客運專線鐵路，故由規(guī)范可知路基面的寬度應設計成 米，鐵路路基寬度設計規(guī)范如下表 21 所示： 表 21 區(qū)間路基面寬度規(guī)范表 列車的設計行車速度 線別 路堤 (m) 路塹 (m) 線間距 (m) 350km/h 無砟軌道 新建雙線 新建單線 —— 注： a、高速雙線路基的綜合電纜槽設備通常情況下都是設在兩側路肩范圍之內(nèi)，包括通信、信號、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)支柱基礎內(nèi)側的距離通常設計為 3m。 b、如果對軌道的結構形式，接觸網(wǎng)立柱等的設置有著特殊的要求時，就應該根據(jù)具體實際的情況來計算確定。 路肩 在 路基的頂面，路肩通常是指路基面的兩側的部分。防止道渣流失，保持路基排水的側面等都是是路肩的作用，道路維護人員輕松步行支撐線標識等，以及各種通信鋪設，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，以實現(xiàn)上述功能，從而實現(xiàn)正常的列車的運營以及通信等工作的正常進行。 基床 位于路基面下方的受列車、水文氣候影響的范圍的部分通常都被稱為基床。路面和填料床堤基要求 D154d85 底部之間應滿足的，當這個要求不能的到滿足時，通常情況下在底面鋪設基床土工膜層進行加固處理，從而能夠滿足基床的正 常要求。根據(jù)“高速鐵路設計規(guī)范”（ TB10621 2021），為確保正常承受荷載及保證正常安全行車，無砟軌道的基床表層厚度通常設計為 米，有砟軌道基床表層厚度通常設計為 米，因為本設計中的高速鐵路為無砟軌道，故將基床表層設計為 。級配碎石表面填料填充和級碎石壓實標準應滿足下表中所示的標準： 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 表 22 基床表層的材料的組成及其壓實標準表 填 料 厚度 (m) 壓實標準 備注 地基系數(shù)K30(MPa/m) 動態(tài)變形模量 Evd(MPa) 壓實系數(shù)K 級 配碎石 ≥ 190 ≥ 55 ≥ 注： 無砟軌道通常情況下也可以采用 K30或 Ev2兩個標準，如果采用 Ev2，則標準就會發(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計為 ，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 ，由于在本設計中為滬昆高速鐵路（無砟軌道），故基床的設計總厚度為 ，基床底層的頂部和基床以下填料部分的頂部應設 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標準應滿足如下表所示標準： 表 23 路基基床底層材料組成及壓實標準 填 料 厚度(m) 壓實標準 化學改良土 砂類土及細礫土 碎石類及粗礫土 A、 B 組填料或改良土 地基系數(shù) K30(MPa/m) ≥ 130 ≥ 150 動態(tài)變形模量Evd(MPa) ≥ 40 ≥ 40 壓實系數(shù) K ≥ ≥ ≥ 7d 飽和無側限抗壓強度 (kPa) ≥ 350 注 . 在無砟軌道的 設計中，通常情況下也可以采用 K30或者 Ev2進行控制，如果采用 Ev2時，則其控制標準變?yōu)?Ev2不小于 80 MPa 并且 Ev2/Ev1不大于 。 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 邊坡 邊坡是指路基橫斷面兩側的邊線，邊坡與路基頂面的交點稱為頂肩。邊坡與地面的交點，在路堤中稱為坡腳；在路塹中稱為路塹頂邊緣，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， 詳細的設置如表 24所示： 表 24 路堤邊坡坡度規(guī)范表 填料種類 邊坡高度 （ m） 邊坡坡度 備注 一般細粒土 、易風化軟塊 石、改良土 0～ 8 1： 超過 8m 時，于 8m 處設邊坡平臺，平臺寬 2m 8～ 12 1： 碎石土、卵石土、不易風化的軟塊石土、粗粒土（細砂、粉砂、粘砂除外） 0～ 8 1： 超過 8m 時，于 8m 處設邊坡平臺，平臺寬 2m 8～ 15 1： 不易風化的硬塊石土 0～ 8 1： 超過 8m 時，于 8m 處設邊坡平臺，寬 2m 路堤邊坡高度一般不宜超過 10m，特殊路堤邊坡高度不大于 6m，超過的應考慮與橋作技術經(jīng)濟比較。浸水路堤地段邊坡原則上通常設置二級邊 坡。路基邊坡設計是路基橫斷面設計的重要內(nèi)容，包括路基邊坡形狀的設計和邊坡坡率的設計，在進行路基邊坡設計時必須保證所設計的邊坡的穩(wěn)定性，而邊坡是否穩(wěn)定，通常是通過結合具體的地質(zhì)條件進行檢算和評價，在本設計中采用理正巖土軟件進行邊坡穩(wěn)定性分析。路堤邊坡坡率應根據(jù)實際的填料的物理性質(zhì)、邊坡高度、軌道和列車的荷載、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，并結合自然穩(wěn)定山坡和人工邊坡的調(diào)查及力學分析進行綜合確定。在本設計中，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)實際將邊坡的坡率均設計為 1:，并在其上采取相應的邊坡防護措施。 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 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荷載的土體部分?；撞糠值姆€(wěn)定性對于整個路基本體的穩(wěn)定性及軌道行車部分的穩(wěn)定性都是極為關鍵的，因此在進行路基本體設計時候應對基底進行妥善處理，以免影響正常的行車與運營。本設計中 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)驗算不能滿足工后沉降要求，所以要進行地基處理。 地基處理設計及其計算詳詳見第 4 章。 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 第 3 章 路基排水設計 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及沖刷有著密不可分的關系，地面水滲入路基土體，會極大地降低土體的抗剪強度，并成為地下水的補給來源；地面水的流動，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寒地區(qū)的路基凍害，由此可見，水對路基的穩(wěn)定性會產(chǎn)生及其嚴重的危害，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)，防止對路基的沖刷而引起的基床病害。路基應該有良好的、完善的排水系統(tǒng)。排水設備應設置合