【導(dǎo)讀】高速鐵路代表了世界鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的大趨勢，是21世紀(jì)交通運(yùn)輸?shù)闹匾晒?。是人類共同的?cái)富，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸需求激增。我國鐵路客運(yùn)專線建設(shè)已進(jìn)。本文中的高速客運(yùn)專線路堤則在黃土地區(qū)。在我國分布非常廣泛。由于黃土特殊的形成條件，因而具有許多特殊的物理、力學(xué)性能，目前對鐵路客運(yùn)專線濕陷性黃土地基的處理技術(shù)是一個(gè)世界性的難題,濕陷性黃土地基是基礎(chǔ)工程中最為復(fù)雜的地基類型之一，采取可靠的工程。調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，針對XX客運(yùn)專線DK358+110段、DK358+330和DK358+480三段，分

　　

【正文】 ，使得濕陷性黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和強(qiáng)度特性表現(xiàn)出與其它土類有明顯不同的特點(diǎn)。但一旦受水浸濕，結(jié)構(gòu)性遭受破壞時(shí)，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，將呈現(xiàn)出屈服、軟化、濕陷等特性。 欠壓實(shí)性。濕陷性黃土由于特殊的地質(zhì)條件，沉積過程一般比較緩慢，在此漫長的過程中，上覆壓力增長速率比顆粒間固化強(qiáng)度的增速率要慢的多，顆粒接觸點(diǎn)間的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度始終超過上覆土重，黃土的顆粒保持著比較疏松的高孔隙度結(jié)構(gòu)而未在上覆荷重作用卜被固結(jié)壓密，處在欠壓密狀態(tài)。欠壓密狀態(tài)是黃土產(chǎn)生濕陷的充分條件。 濕陷性。濕陷性是濕陷性黃土最主要的核心問題。濕陷 性黃土的結(jié)構(gòu)性在力和水的作用下，將遭受破壞使其強(qiáng)度喪失，而其欠壓密性、高孔隙度則為浸水時(shí)產(chǎn)生附加下沉提供了必要的體積變化條件，沒有結(jié)構(gòu)性和欠壓密性，就不可能有黃十的濕陷性。 黃土濕陷的原因及機(jī)理 黃土濕陷的原因是黃土工程地質(zhì)領(lǐng)域尚未解決的一個(gè)復(fù)雜問題。蘇聯(lián)從 30年代到 50年代曾有過比較系統(tǒng)的論述，美國在一些論文中也有所涉及，但觀點(diǎn)不明確。我國在 50年代曾有一段時(shí)間發(fā)表討論黃土濕陷性原因的論文，之后從 70年代到 80年代又有討論黃土濕陷原因的論文先繼發(fā)表，并以 X衍射和高分辨率的電子掃描等先進(jìn)儀器，對 黃土的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，取得了一些成果。其中郭見揚(yáng)曾用加入不同溶液的試驗(yàn)研究黃土的濕陷性，雷樣義從黃土的空隙類型、大小入手研究濕陷性，關(guān)文章從黃土的本構(gòu)關(guān)系入手研究黃土的濕陷性對黃土濕陷的原因和機(jī)理的各種不同的論點(diǎn)，可以歸納為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因主要是由于土本身的物質(zhì)成分 (顆粒組成、礦物成分和化學(xué)成分 )和其結(jié)構(gòu)，外因則是水和壓力的作用。 （ 1） 黃土微結(jié)構(gòu)的影響 黃土結(jié)構(gòu)是由許多單粒和集合體共同組成的，而粘粒、粉粒、腐殖質(zhì)、易溶鹽與水形成的溶液，與沉積在該處的碳酸鈣、硫酸鈣一起形成膠結(jié)物， 其聚集的形式隨地區(qū)不同，差異較大。黃河中游黃土總的趨勢是西北部粘粒含量少而東南部較多，前者膠結(jié)物集聚類型以薄膜狀、鑲嵌狀為主，后者以團(tuán)聚狀為主。因此前者濕陷性強(qiáng)，而后者濕陷性弱。 （ 2） 黃土物質(zhì)成分的影響 ① 顆粒組成的影響。一般情況下，粘粒含量越多，濕陷性越弱，當(dāng)然也有例外。因此不能單看粘粒含量的總量，還要分析粘粒中小于 mm顆粒的含量及其賦存狀蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 態(tài)。 ② 化學(xué)成分的影響。對黃土濕陷性有明顯影響的化學(xué)成分主要是碳酸鈣和石膏的含量。 （ 3） 黃土物理性質(zhì)的影響 主要取決于孔隙比 (或干重度 )和 含水量這兩項(xiàng)指標(biāo)。在其他條件相同的情況下，黃土的孔隙比越大，濕陷性越強(qiáng)。黃土的濕陷性還隨其天然含水量的增加而減弱。 （ 4） 壓力的影響 黃土的濕陷必須在一定的壓力 (土本身的自重壓力或自重壓力與附加壓力之和 )下浸水才會發(fā)生。 總之，黃土濕陷機(jī)理是一復(fù)雜的物理化學(xué)過程，包含了眾多的影響因素。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者從不同角度的研究，一致認(rèn)為黃土含水量低，大孔，有利于吸收水分，因而為浸水和發(fā)生化學(xué)作用創(chuàng)造了條件 :浸水時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，是因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)和物理化學(xué)作用從而導(dǎo)致了內(nèi)部聯(lián)結(jié)力降低，這是發(fā)生濕陷的基本原因；大孔、多孔 是發(fā)生濕陷變形的條件，可溶鹽含量不僅影響濕陷性，而且還決定了濕陷類型。從力學(xué)角度認(rèn)為，濕陷與否取決于濕陷土體界面上的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)濕陷土體的應(yīng)力大于抗剪強(qiáng)度時(shí)，則產(chǎn)生濕陷，反之則不產(chǎn)生濕陷。而上面各種假說或理論，因?qū)羌茴w粒間膠結(jié)物成分及其與水的作用認(rèn)識不同，實(shí)驗(yàn)手段各異，只從某一方面出發(fā)，注意到一個(gè)或兩個(gè)影響因素，由此得出了不同的結(jié)論。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 3 章 路基斷面設(shè)計(jì) 路基橫斷面的形式 在鐵路線路工程中，路基有下面幾種形式： （ 1）路堤 當(dāng)鋪設(shè)軌道或路面的路基面高于天然地面時(shí)，路基以填筑方式構(gòu)成，這種路基成 為路堤，如圖 (a)所示。 （ 2） 路塹 當(dāng)鋪設(shè)軌道或路面的路基面低于天然地面時(shí)，路基以開挖方式構(gòu)成，這種路基稱為路塹，如下圖 (b)所示。 (3)半路堤 當(dāng)天然地面橫向傾斜，路堤的路基面邊線和天然地面相交時(shí)，路堤本體在地面和路基面相交線以上部分五填筑工程量，這種路堤稱為半路堤，如圖 （ c） 所示。 (4)半路塹 當(dāng)天然地面橫向傾斜，路塹路基面的一側(cè)無開挖工作量時(shí)，這種路基稱為半路塹，如圖 (d)所示。 (5)半路堤半路塹 當(dāng)天然地面橫向傾斜，路基一般一部分以填筑方式構(gòu)成而另一部分以開挖方式構(gòu)成時(shí)，這種路基稱為半路堤半路塹，如圖 (e)所示。 (6)不填不挖路基 當(dāng)路基的路基面和經(jīng)過清理的天然地基面平齊，路基無填挖土方時(shí)，這種路基稱為不填不挖路基，如圖 (f)所示。 (a)路堤斷面 （ b） 路塹斷面 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ c） 半路堤斷面 （ d） 半路塹斷面 （ e） 半路堤半路塹斷面 (f)不填不挖路基斷面 圖 路基橫斷面基本構(gòu)造 鐵路路基由路基本體和路基設(shè)備兩部分組成。 在路基橫斷面中，路基本體由路基頂面、路肩、機(jī)床、邊坡、基底幾部分構(gòu)成。 （ 1）路基頂面，能直接在其上面鋪設(shè)軌道或鋪筑面層的部分及路肩組成，稱為路基頂面。 （ 2）路肩，鐵路路基頂面中，道床覆蓋以外的部分稱為路肩，其作用是保護(hù)路堤受力的堤心部分，防治道砟失落，保持路基面你的橫向排水，供養(yǎng)護(hù)維修人員作業(yè)行走避讓，放置養(yǎng)護(hù)機(jī)具，防洪搶險(xiǎn)臨時(shí)堆放砂石料，埋設(shè)各種標(biāo)志、通行信號、電力給水 設(shè)備等。在線路設(shè)計(jì)中，路基的設(shè)計(jì)高程以路肩邊緣的高程表示，稱為路肩高程。 （ 3）基床，鐵路路基面以下受到列車動荷載作用和受水文，氣候四季變化影響的深度范圍稱為基床。其狀態(tài)直接影響到列車運(yùn)行的平穩(wěn)和速度的提高。 （ 4）邊坡，路基橫斷面兩側(cè)的邊線稱為路基邊坡。邊坡與路基頂面的交點(diǎn)稱為頂肩。邊坡與地面的交點(diǎn)，在路堤中稱為坡腳，在路塹中稱為路塹塹頂邊緣。 （ 5）基底，基底即為路堤的地基?；撞糠滞馏w的穩(wěn)固性，對整個(gè)路基本體以至軌道的穩(wěn)定性都是極為關(guān)鍵的。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 路基面設(shè)計(jì) (1)路基面形狀 路基面是否需要設(shè) 置路拱，應(yīng)根據(jù)基床填料的滲水性及水穩(wěn)性而定。不易滲水的填料必須設(shè)置路拱，使道床下的積水能迅速向路基兩側(cè)排出，以保持路基面的干燥，防止基床因浸水強(qiáng)度下降產(chǎn)生病害；而滲水性好的填料，進(jìn)入路基面的水能夠較快地向下滲出，故不需設(shè)置路拱。巖石（年平均降水量大于 400mm 地區(qū)的易風(fēng)化泥質(zhì)巖石除外）由于水穩(wěn)性良好，不怕水浸，也不需設(shè)置路拱，故路基面形狀可分為有路拱和無路拱兩種。路基面形狀應(yīng)符合規(guī)定：非滲水土和用封閉層處理的路基面應(yīng)設(shè)路拱。路拱形狀為三角形，由路基中心線向兩側(cè)設(shè)計(jì) 4﹪的人字排水坡。曲線加寬時(shí)，仍保持三角形。 (2)路基面的寬度 區(qū)間鐵路路基面寬度應(yīng)根據(jù)旅客列車設(shè)計(jì)行車速度、正線數(shù)目、線間距、遠(yuǎn)期采用的軌道類型、路基面兩側(cè)沉降加寬、曲線加寬、路肩寬度、養(yǎng)路形式、接觸網(wǎng)立柱的設(shè)置位置等，由計(jì)算確定。 1）路肩寬度：設(shè)計(jì)時(shí)速 kmv 200? 時(shí)應(yīng)不小于 。 設(shè)計(jì)時(shí)速 kmvkm 250200 ?? 時(shí)應(yīng)不小于 。 2）直線地段的標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度應(yīng)不小于表 。 表 直線地段標(biāo)準(zhǔn)路基面 寬度 設(shè)計(jì)速度 （ km/h） 單線 雙線 路堤 路塹 路堤 硬質(zhì)巖石路塹 土質(zhì)路塹 線間距 200?v 250200 ??v 3） 正線曲線地段路基面寬度，應(yīng)在曲線外側(cè)按表 的數(shù)值加寬。曲線加寬值在緩和曲線范圍內(nèi)線性遞減。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 設(shè)計(jì)速度（ km/h） 曲線半徑 R（ m） 路基面外側(cè)加寬值（ m） 200?v 6000?R 45006000 ?? R 35004500 ?? R 28003500 ?? R 2800?R 250200 ??v 10000?R 600010000 ?? R 45006000 ?? R 40004500 ?? R 4000?R (3) 基床 路基表層和機(jī)床地層構(gòu)成。路基表層厚度無砟軌道厚度無砟軌道為 ，有砟軌道為 ，機(jī)床地層厚度為 . 路基表層應(yīng)填筑級配碎石，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下表規(guī)定。 表 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 級配碎石 壓實(shí)系數(shù) ? 地基系數(shù) K30（ MPa/m） 190? 動態(tài)變形模量 Evd（ MPa） 55? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 路基表層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 填料部位 填料類別 配合比 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 地基系數(shù)K30 動態(tài)變形模量 Evd 壓實(shí)系數(shù)K 變形模量Kv2 孔隙率n 路基 表層 級配 碎石 190? 50? 120? 18% 路基 地層 水泥改良土 5? 0110? 35? ? 60? （ 4） 路基高度 路基高度是指陸地的填筑高度和路塹的開挖深度，是路基設(shè)計(jì)高程和地面高程之差。由于地面沿橫斷面方向往往是傾斜的，因此在路基寬度范圍內(nèi)，兩側(cè) 的高差常有差別。路基高度是指路基中心線處設(shè)計(jì)高程與原地面高程之差。而路基兩側(cè)邊坡的高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對高差。所以路基高度有中心高度和邊坡高度之分。路基的填挖高度，是在線路縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮線路縱坡要求、路基穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟(jì)等因素確定的。在鐵路線路工程中，路基面的高程由線路縱斷面設(shè)計(jì)確定，并以路肩高程表示，在線路縱斷面設(shè)計(jì)中所確定的路肩高程系按路基面有路拱路基面得出。所以當(dāng)路基面為無路拱路基面時(shí)，按規(guī)定路肩高程修筑的路基面鋪軌后，軌面高程將低于設(shè)計(jì)高程，單線路基是其值為路拱高和有、無 路拱的道床厚度差之和，橫斷面上的路基面為滲水土或時(shí)，巖石，路肩高程應(yīng)加高的值為 h? ,使鋪軌后的軌面與設(shè)計(jì)高程相等。 路肩高程受洪水位或潮水位影響時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的情況，確定設(shè)計(jì)洪水頻率或重現(xiàn)期，以計(jì)算其設(shè)計(jì)水位。設(shè)計(jì)洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)是一、二級鐵路為 1/100，三級鐵路為 1/50.路肩高程是在線路縱斷面設(shè)計(jì)中，考慮路基不受水淹沒，要求經(jīng)綜合優(yōu)化得出。為減少路基病害，確保線路質(zhì)量，在縱斷面設(shè)計(jì)中的路肩高程應(yīng)滿足要求： 濱河、河灘路堤的路肩高 程應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位加壅水高（包括河道卡扣或建筑物造成的壅水，河灣水的超高）加波浪侵襲高或斜水流局部沖高，加河床淤積影響高度，再加。其中波浪侵襲高與斜水局部沖高應(yīng)取較大值。 水庫路基的路肩高程，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)水位加波浪侵襲高加壅水高（包括水庫回水及邊岸壅水），再加 。當(dāng)按規(guī)定洪水頻率計(jì)算的設(shè)計(jì)水位低于水庫正常水位，應(yīng)采用水蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 庫正常高水位作為設(shè)計(jì)水位。 未設(shè)防浪胸墻的濱海路堤，其路肩高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)高潮水位加波浪侵襲高（波浪爬高）加不小于 的安全高度；當(dāng)路堤頂設(shè)有防浪胸墻時(shí)，路肩高程高出設(shè)計(jì)高潮水位以 上不小于 。 地下水位和地面積水水位較高地段的路基，其路肩高程應(yīng)高出最高地下水位或最高地面積水水位加毛細(xì)水強(qiáng)列上升高度，再加 。 (5)路基防護(hù) 防護(hù)工程應(yīng)根據(jù)填料形狀、氣候條件、邊坡高度、浸水及沖刷等具體情況因地制宜采取適宜的防護(hù)形式，并符合下列規(guī)定： 1）當(dāng)路堤邊坡適宜進(jìn)行植物防護(hù)，且能保證路基邊坡的穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用植物防護(hù)方法。可根據(jù)路堤高度及填料情況，采用植草、種植灌木或藤本植物、骨架護(hù)坡或土工合成材料結(jié)合植物防護(hù)等措施。 2）當(dāng)路堤邊坡高度較高時(shí)，可在邊坡不小于 寬度范 圍內(nèi)分層鋪設(shè)土工格柵等土工合成材料，每層間距 ～ ，鋪設(shè)至基床表層下，并在邊坡上采取適宜的植物防護(hù)措施。 3）降雨量大，強(qiáng)度高、歷史長的區(qū)域，路堤邊坡大于 的路堤應(yīng)設(shè)置寬度不小于 的邊坡平臺，并在邊坡上設(shè)置截水溝。 土質(zhì)、軟質(zhì)巖及強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖路塹的邊坡坡面（含邊坡平臺、側(cè)溝平臺）均應(yīng)進(jìn)行防護(hù)或加固，并符合下列規(guī)定： 1）對土質(zhì)路塹邊坡可采用噴播植草或種植灌木等措施，對較高的土質(zhì)路塹邊坡可采用骨架護(hù)坡或掛網(wǎng)結(jié)合噴播植草、種植灌木等措施。 2）軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖應(yīng)根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面 產(chǎn)狀、風(fēng)化程度、地下水及氣候條件等確定邊坡加固措施。應(yīng)隨挖隨護(hù)，每隔一定高度或在土石分界處設(shè)置一平臺，必要時(shí)可采用先加固坡腳后開挖的方式進(jìn)行預(yù)加固。條件適宜時(shí)，也可采用巖石邊坡植被護(hù)坡技術(shù)。 路肩應(yīng)采用硬化處理措施，并應(yīng)設(shè)置集中有序的排水設(shè)施。 （ 6）路基排水 1）路基表面排水 路基面中心處沿線路方向每隔 50m 設(shè)集水井一處，將路基表面水引向集水井內(nèi)，并用排水管將水引入坡面排水槽，排水管采用 PVC 管外套鋼管進(jìn)行保護(hù)。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 2）路塹兩側(cè)坡面排水 路塹兩側(cè)均設(shè) C25 鋼筋混凝土側(cè)溝，側(cè)溝采用深