郑焦初步设计路基设计原则.doc

二、主要设计原则（一）路基一般设计原则1. 郑焦线（1）路基面形状和宽度1）直线地段路基面形状应为三角形，有路基面中心向两侧设4的横向排水坡，路基基床底层顶面及基床下路基面自中心向两侧设4的横向排水坡。2）直线地段的标准路基面宽度13.4m。标准路基横断面如图2-1-1。 图2-1-1（2）路基基床1）基床结构：路基基床由表层和底层组成，表层厚度0.6m，底层厚度为1.9m，总厚度为2.5m。基床表层设置干砌片石护肩，见图2-1-1。2）路堤基床：路堤基床表层应采用级配碎石，其材料规格应符合客运专线基床表层级配碎石暂行技术条件的要求，压实标准应符合表2-1要求；基床底层应采用A、B组填料或改良土，其压实标准应符合表2-2要求；高度小于基床厚度的低路堤，基床应满足表2-1-1及表2-1-2压实标准的要求，不满足时进行相应处理。表2-1-1 基床表层级配碎石压实标准 填料压 实 标 准地基系数K30(MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石1905518%注：基床表层K30、Evd、n三项指标要求必须同时满足。表2-1-2 基床底层压实标准 项 目压 实 标 准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土地基系数K30（MPa/m）压实系数K孔隙率n地基系数K30(MPa/m）110130150动态变形模量Evd（MPa）404040压实系数K0.95孔隙率n28%28%注：1 压实系数K为重型击实标准（以下同）；2 K30、Evd、K(或n)三项指标控制。改良土压实标准：当采用物理方法改良时，应符合本表规定；当采用化学方法改良时，除符合本表规定外，还应满足设计提出的技术要求。（3）路堤1）路堤基床以下部位填料，宜优先选用A、B组填料和C组的块石、碎石、砾石类填料。当选用C组细粒土填料时，应根据土源性质进行改良后填筑。填料压实标准应符合表2-1-3要求。表2-1-3 基床以下路堤填料及压实标准 填 料压实标准细粒土改良土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土A、B、C组 (不含细粒土、粉砂及易风化软质岩块石土) 填料及改良土地基系数K30（MPa/m）90110130压实系数K0.90孔隙率n31%31%注：1 K30、K(或n)双指标控制。2 改良土压实标准：当采用物理改良方法时，应符合本表规定；当采用化学改良方法时，除符合本表规定外，还应满足设计提出的技术要求。2）边坡坡率：1：1.5，一般路堤边坡高度不宜超过15m。3）路堤地基技术要求：表2-1-4 路基地基条件地层地 基 条 件基岩无条件碎石类土无条件砂类土PS5.0Mpa或N10，且无地震液化可能黏性土PS1.2Mpa或o0.15Mpa当路基基底压缩层范围内（一般不小于25m）的地基土不符合表2-1-4要求时，应结合架梁和铺轨的施工组织安排和工期要求，进行工后沉降计算。4）过渡段路堤与桥台、路堤与横向结构物连接处应设置过渡段，过渡段采用水泥稳定级配碎石填筑。路堤与桥台连接处设置过渡段，并符合下列规定：1） 过渡段长度 L=4(H-h)+a2） L-过渡段长度（m）；H-台后路堤高度（m）；h-基床表层厚度（0.7m）；a-常数（35m）。按上述公式计算出过渡段长度不足20m时，按20m设置。过渡段路堤基床表层应满足相应要求，与桥台连接的20m范围基床表层级配碎石内掺入5水泥；过渡段倒梯形范围采用级配碎石掺入5水泥并分层填筑，其压实标准满足地基系数K30150MPa/m，动态变形模量Evd50MPa，孔隙率n28。路堤与横向结构物（立交框构、箱涵）连接处，设置过渡段。填料及压实标准同路桥过渡段。横向建筑物顶部及其两侧各20m范围内基床表层的级配碎石掺入5的水泥。（二）路基个别设计原则路基设计类型有路堤坡面防护、路堑坡面防护、松软土路基、浸水路基、挡土墙等类型。 1.路堤坡面防护1）郑焦线路堤高度小于等于4.0m时，路堤坡面采用种紫穗槐防护；路堤高度大于4.0m时，路堤边坡采用33m带截水槽的M7.5水泥砂浆砌片石拱型骨架防护，骨架内种紫穗槐防护，并于路堤两侧边坡水平宽度3.0m范围内，自坡脚至基床表层下垂直高度每隔0.6m铺设一层双向土工格栅，其极限抗拉强度不小于30KN/m。2）既有京广线、新月线改建段，当路堤高度小于等于4.0m的工点采用种紫穗槐防护；当路堤高度大于4.0m时，路堤边坡采用33m带截水槽的M7.5水泥砂浆砌片石拱型骨架防护，骨架内种紫穗槐防护，并于路堤两侧边坡水平宽度3.0m范围内，自坡脚至基床表层下垂直高度每隔0.6m铺设一层双向土工格栅，其极限抗拉强度不小于30KN/m。在城镇及有景观要求的地段，路堤边坡采用三维生态边坡防护，以改善景观。2.堑坡防护当土质路堑边坡高度不大于20m时，边坡坡度可按下表设计。表2-2-1 土质路堑边坡坡率表 土的类型边坡坡率粉质粘土、粉土1：1.251：1.5中密以上的中砂、粗砂、砾砂1：1.51：1.75漂石土、卵石土、碎石土、粗砾土、细砾土胶结和密实1：0.51：1.25中密1：1.251：1.5土质边坡及全风化的岩层边坡高度5m时，坡面采用种紫穗槐防护；边坡高度5m时，坡面设骨架护坡。路堑两侧设0.8m (深)0.5m(底宽)的C25混凝土矩形侧沟，厚度0.20m，顶面加设钢筋混凝土盖板。侧沟外设1m宽平台，当为土质或强、全风化的岩石时平台采用M7.5浆砌片石防护，厚0.3m。3.松软土地基路堤本线广泛分布松软土，当地基土层不满足表2-1-4要求时，应进行工后沉降的分析估算，工后沉降控制标准见表2-2-2。工后沉降控制标准表2-2-2设计速度（km/h）一般地段工后沉降（mm）路桥过渡段工后沉降（mm）沉降速率（mm/y）V=2001508040若不满足工后沉降控制要求，地基应采取加固措施。主要采用浅层换填和复合地基法处理。（1）路堤基底0.03.0m厚的浅层软土采用挖除换填的措施处理。（2）软土深度大于3.0m时经过稳定检算和沉降计算采取相应的处理措施，复合地基法（如水泥搅拌桩、碎石桩等）,加固深度穿透软土层至硬层。（3）搅拌桩、碎石桩复合地基设计要求：1）沉落加宽地基采用复合地基法处理段落每侧加宽不小于0.3m。2）原则上必须穿透软土至硬底，一般应嵌入粉砂层或黏性土(ps1.2MPa或0.15Mpa)深度不小于1.0m，对于下伏基岩地段应嵌入全风化层不小于0.5m。3）搅拌桩桩径0.5m，桩间距1.2m，桩顶面设置0.5m厚碎石垫层。一般适用于硬壳00.14KPa及桩长12.0m段落。碎石垫层内铺设两层强度不小于50kN/m双向土工格栅。4）碎石桩桩径0.5m，间距1.4m，桩顶铺设0.5m碎石垫层。碎石垫层内铺设两层强度不小于50kN/m双向土工格栅。（4）监测断面布设如下：观测横断面间距不大于100m； 桥路过渡段必须有至少1个观测横断面。4.浸水、沟塘路堤（1）于防护高程处设2.0m宽的护道，护道及护道以下采用干砌片石护坡防护，基础采用勺型基础。防护高程以上坡面防护原则同路堤坡面防护。桥头浸水路堤防护高程H1+波浪侵袭高+壅水高+0.5m坑塘浸水路堤防护高程塘埂高程+0.2m。（2）面积较小的塘、积水洼，采用排除地表水，清除淤泥换填渗水土处理。（3）线路通过水塘面积大、积水较深地段，水面以下按设计要求抛填片石挤淤， 待抛填至水面以上0.5m后，铺设0.3m厚中粗砂隔离层，其上按设计要求填筑路基。5.低路堤高度小于基床厚度的低路堤，当基床范围内的地基存在比贯入阻力Ps值小于1.5MPa，或地基基本承载力0小于0.18MPa的土层时应采取换填措施。当基床范围内的地基不存在比贯入阻力Ps值小于1.5MPa，或地基基本承载力0小于0.18MPa的土层时其基床应满足表2-1-1及 表2-1-2的要求。不能满足时，按下列情况进行处理：1）当路堤高度大于基床表层厚度时：当地基为黏性土时，挖除地表不小于0.5m，填筑渗水土，于渗水土顶部设置两布一膜土工布。当地基为砂类土或碎石类土时，将地表整平碾压。当地基为岩石时，视风化程度分别处理。坚硬岩石表面清除凹凸不平面，或采用C25以上混凝土填平后，直接填筑；强风化硬质岩和软质岩应清除风化层，整平岩石后填筑A、B组填料，保证基床底层换填厚度不小于1.0m，并于基床底层顶部铺设两布一膜土工布，岩石地基顶面应做成向外4的排水坡。2）当路堤高度小于基床表层厚度时，基床表层应满足相应要求。当地基为黏性土时，在基床表层下换填厚度不小于 1.0m掺5石灰改良土，于改良土顶部设置两布一膜土工布。当地基为砂类土或碎石类土时，应将地基翻挖回填厚度不小于0.5m，并整平碾压。当地基为岩石时，视风化程度分别处理。坚硬岩石表面清除凹凸不平面，或采用C25以上混凝土填平后，直接填筑；强风化硬质岩和软质岩应清除风化层，整平岩石后填筑A、B组填料，保证基床底层换填厚度不小于1.0m，并于基床底层顶部铺设两布一膜土工布，岩石地基顶面应做成向外4的排水坡。3）换填或翻挖回填部分应执行相应部位的压实标准。 （三）既有线路基改建一般设计原则（1）路基面形状和宽度1）既有路基面高度不变，仅帮宽路基时，应自既有线道床坡脚处向外做成4%的横向排水坡。抬高或下挖既有路基面时，应由线路中心向两侧设4%的横向排水横坡。2）抬高或是下挖路基面时，路基面宽度同新建铁路。见表2-1-6所列数值表2-3-1 区间直线地段的路基面宽度（m）设计速度（km/h）单线双线路堤硬质岩石路堑土质路堑路堤硬质岩石路堑土质路堑线间距V1207.87.77.712.011.911.94.0V1607.87.77.712.211.911.94.2注：路基面宽度可根据路肩上各种设备的布设要求进行调整。3）曲线地段路基面外侧加宽值按路规有关规定执行。（2）路基基床1）基床结构：路基基床由表层和底层组成，表层厚度为0.6m，底层厚度为1.9m，总厚度为2.5m。2）路堤基床： 设计速度为160km/h以下的改建地段，既有线基床表层的基本承载力不应小于0.15MPa,否则应进行换填或加固处理。设计速度为160km/h的改建地段，既有线基床表层应满足既有线提速160km/h路基技术条件的有关规定。 路堤基床表层应采用A组填料，基床底层应采用A、B组填料或改良土,基床底层应采用A、B、C组填料或改良土。其材料规格及压实标准应符合路规要求。3）路堑基床土质、软岩及强风化岩石路堑基床表层应采用A组填料，其材料规格及压实标准应符合路规要求。基床底层厚度范围内天然地基土的静力触探比贯入阻力Ps值不得小于1.2MPa，否则应进行改良或加固处理。对土质、软质岩等路堑基床，除基床表层按规范换填外，在换填底面作隔水处理，铺设两布一膜。（3）路堤1）路堤基床以下部位填料，宜选用A、B、C组填料。当选用C组填料中细粒土、粉砂和软块石或D组填料时，应采取加固或土质改良措施。浸水地段路堤，浸水部分应采用水稳性好的填料填筑。填料压实标准应符合路规相应要求。2）边坡坡率： 08m，1:1.5，820m，1:1.75，折线型。3）改建既有路堤应符合下列要求 抬高路基面及帮宽路堤的填料，应符合新建铁路的标准。 帮宽既有路堤时，帮填土顶部宽度不应小于0.5m，底部不应小于顶部帮宽值。 帮宽路堤时，应沿既有路堤坡面挖成不小于1m的台阶，分层加筋、分层碾压。 帮填路堤边坡形式和坡率应符合路规第7.4节规定。 采用道砟抬道后，对既有道床过厚地段，可在标准道床厚度以下的超厚部分采用渗水土垫肩。（四）取弃土场及填料设计原则1.取弃土场及填料设计原则（1）取土场的设置，应根据各段取土性质、数量，并结合路基排水、地形、土质、施工方法、节约用地、环保等要素，作出统一规划。（2）取土场的土质应符合路基填料要求。（3）当路堤填方数量大而集中时可远运或集中取土。（4）集中取土场应采取必要的挡护措施，以保证边坡的稳定，减少水土流失。（5）取、弃土场需恢复原有植被，以做到环境保护及保持水土的目的。2.本线填料分析本线所经地段基本为平原区， A、B填料缺乏。A、B填料集中在郑州市西南部、焦作市北部，分别位于郑州市贾峪镇、修武县北部方庄镇及马村区北部山区。因此，本线所经黄河以北的武陟县段落，填料运距较远，采用就近取土并改良的方案。改良方案采用掺5%水泥进行改良，基床底层采用场拌法施工，本体采用路拌法施工。路基填料设计1）经过现场调查，确定以下取土场，见表2-4-1。表2-4-1 取土场一览表编号取土场位置储量 (万方) 填料性质、组别1郑州贾峪镇100A、B填料2武陟县嘉应观乡东水寨东南70粉质粘土C组3武陟县嘉应观乡秦厂西4km130粉质粘土C组4方庄取土场，位于修武县方庄镇北宰湾村北1km路东70卵石土， A、B组5马村区取土场，位于焦作市马村区山底村采石场100碎石土，级配不良，B组6马村区赵屯村北500米100碎石土，级配不良，B组7修武县城关镇大喊村西南100粉质粘土C组8修武县东黄村方武路东南30粉质粘土C组9武陟县谢旗营镇前牛村南500米50粉质粘土C组10武陟县圪垱店乡小岩村40粉质粘土C组2）全线路基填料设计详见表2-4-2。表2-4-2 路基填料设计方案区段取土场 编号填料采用方案备注基床表层 A组基床底层AB组路基本体数量（万方）运距（km）数量（万方）运距（km）数量（万方）运距（km）京广线改线GDK658+000GDK666+00015.44020.64011.440GDK22+000GDK24+0001454545GDK35+000GDK37+00024555底层填料需改良郑焦线DK16+300DK16+35011.640440DK21+500DK25+00017.74519.345DK33+900DK38+000211.1632.56底层、本体填料需改良DK39+500DK45+00034.61012.210底层、本体填料需改良DK4