第十章_路基构造

1 西南交通大学 第十章路基构造本章要点 路基类型路基断面路基设计路基边坡稳定性及检算方法 2 西南交通大学 10 1路基横断面及组成一路基类型1 按断面形式分 路堤 线路高出自然地面 经填筑而成 路堑 线路低于自然地面 经开挖而成 不填不挖 半路堤 部分填筑 半路堑 部分开挖 半堤半堑 部分开挖 填筑 3 西南交通大学 路基断面图 4 西南交通大学 二路基组成1 路基本体 路基体2 排水设备 地表水 地下水3 防护加固建筑物 一 路基本体1 路基顶面2 路肩3 边坡 5 西南交通大学 6 西南交通大学 7 西南交通大学 路基顶面宽度构成要素a 单线有路拱 B 2C 2 A无路拱 B 2C 2m h1 h2 A B 顶面宽C 路基肩宽x 边坡宽A 道床顶面宽 8 西南交通大学 b 复线 非渗水路基 B 2C 2x A D 9 西南交通大学 10 西南交通大学 曲线地段单线 路基面外侧需加宽 加宽量在缓和曲线范围内递减复线 加宽需计算 注 线间距需加宽2 路肩 路基顶面无道床覆盖的部分1 作用 防止路基核心部分在受压时向外发生挤动与变形 防道碴滚落 便于设置各类信号与线路标志 供行人行走2 路肩宽度 级路堤 宽度 0 6m 级及路堑 宽度 0 4m 11 西南交通大学 3 边坡路堤 路堤两侧的斜坡路堑 开挖面两侧的斜坡决定边坡坡度的因素路堤填料性质边坡高度基底水文 地质条件路堑边坡土质地质水文条件边坡高度 注 边坡坡度 路堑为1 0 3 1 1 75路堤为1 1 3 1 1 75 12 西南交通大学 三路基设计 一 路堤横断面1 路堤标准横断面 注 1 护道 保持路基稳定有2 4 斜度利于排水2 纵向排水沟 底宽0 4m 深0 6m 边坡为1 1梯形断面 纵向坡度为2 8 2 路堤横断面构成 路基面 边坡 护道 取土坑 纵向排水沟 13 西南交通大学 二 路堑横断面1 路堑标准横断面 2 路堑横断面构成 路基面 侧沟 边坡 截水沟 天沟 注 1 侧沟 排水 边坡1 1 2 8 纵坡2 隔离带 稳定路堑边坡 宽度2 5m3 天沟 防水流入路堑 14 西南交通大学 10 2路基的稳固性一影响路基稳固性的因素1 路基稳固性概念1 作用于路基上的力 列车的载荷 轨道重力 土体本身的自重 自然营力2 路基稳固性要求 在温度变化 风雨等自然力的侵蚀下 能够保持稳固 即不发永久变形 塌陷等 15 西南交通大学 3 路基稳固性判定 用路基强度与稳定性表示 在判定时 采用力学分析法或工程地质对比法进行4 路基稳固性破坏的变化过程 由于地表水的渗入 地下水上升或由于土壤内温度的变化及其它人为因素 引起土壤结构与性质的变化 其稳定性遭到破坏 其变化过程呈循环性 循环时间不等 变化程度也因自然和人的活动而异 一般表现为 局部移动 相对稳定 局部移动 相对稳定 全面移动 稳定丧失 16 西南交通大学 2 影响路基稳固性的因素1 路基的平面位置与形状平面位置 地质不良地段形状 标高 路基宽度 路基边坡2 路基与轨道类型的匹配3 地质 地形与水文条件不良地质 滑坡 崩塌 泥石流 软土 盐土粘土 多年冻土 黄土等水文 地表水 地下水4 自然营力 风 雪 雨 冻5 人为作用 17 西南交通大学 二路基失去稳定性的外观表现1 基底沉降 由路基底部 地质 水文变化引起2 路堤本身沉降 内部应力变化 温度 外力 3 边坡坍塌 滑动4 路基整体滑动三路基稳定性验算验算方法为两种 数学分析方法 近似计算方法一般采用第2种方法 18 西南交通大学 1 路基稳定性验算近似的计算法原则 基本假定1 路基土体破坏由剪切破坏引起2 路基土体极限平衡状态在滑动面上达到3 路基土体的滑动为整体滑动4 不考虑滑动体内部的应力分布2 路基边坡稳定性验算方法1 路基滑动面A 平面形 匀质砂类土B 圆柱面 匀质粘性类土C 折线与曲线形 特殊性质类的土 19 西南交通大学 2 路基稳定系数抗滑动 抵抗土体下滑的力 内摩擦力 粘聚力 稳定系数 K 1临界稳定 K 1边坡稳定 取K 1 25 3 计算方法A 均质沙土类 滑动面为AB 滑动土体 重力 为Q 包括轨道 列车动载荷 土柱 列车与轨道的换算重量 20 西南交通大学 下滑力T Q Sin 法向分力N Q Cos 抗滑力 Ntg CL 式中 土体的内摩擦角C 粘聚力L 滑动面长度 滑动面与水平面夹角 21 西南交通大学 注 假想面有多个 AB只是其中之一 由多个假想面求出多个K k1 k2 kn n个k中最小者所对应得假想面为最危险滑动面 若路基有纯净砂土类构筑则C 0故有 k Q Sin tg Q Cos tg tg 若k 1 25 须采取措施以保证路基稳定 22 西南交通大学 B 粘性土 滑动面为圆柱面 滑动面与路基横断面的交线为圆弧稳定系数k 抗滑动力矩 下滑力矩抗滑动力矩 RT以土块2为例 1 抗滑力矩FF R N2 tg CL2 23 西南交通大学 式中 R 滑动圆弧半径 T i 圆心铅垂线左侧土条切向分力 起抗滑作用 Li 每条土块滑动面长度 Ti 圆心铅垂线右侧土条切向分力 2 下滑力矩 则 24 西南交通大学 C 陡坡路堤的稳定性验算1 陡坡路堤 土质基底1 2 5 石质基底1 2 02 验算方法 按已知滑动面进行稳定性计算分析 3 当滑动面为单一斜坡时 K的计算参照砂类土直线破裂法 当滑动面为折线斜面时 可将土体按折线分成条块 计算其剩余下滑力 若最后剩余下滑力为零或小于零 则土体具有良好稳定性 否则应采取措施 25 西南交通大学 四强化路基1 强化路基的特点1 防水 强度高2 具有一定的刚度3 荷载向路基下部的应力分布均匀 26 西南交通大学 2 强化路基的结构1 基体表面采用沥青混凝土铺面2 铺面下部采用碎石与炉渣级配层 27 西南交通大学 10 3路基排水一水对路基的危害1 地表水 冲刷 侵蚀 边坡出现沟槽 路基土壤变软 2 地下水 基体湿度增加 支承力降低或出现翻浆冒泥二路基的地面排水1 各种水沟的布置原则1 顺线路方向布置2 沟底纵坡 2 28 西南交通大学 3 水沟断面尺寸应能保证流水不外溢4 当两断面尺寸不同水沟相接时 应设过渡段5 对特殊土质地段水沟应采用防漏 防冲刷措施 三地表水排水设施 1 路堤排水沟地点 设于路堤两侧 若地面横坡明显 设于迎水一侧作用 排除路堤范围的水或拦截田野流向路基的水断面 与侧沟同 纵坡与侧沟同矩形水槽 用于土体松软潮湿 地形 地物限制不能修水沟 29 西南交通大学 2 路堑 30 西南交通大学 地表排水沟图 31 西南交通大学 四路基地下排水1 方法拦截 阻断地下水补给源疏导 疏干浅层地下水降低 过高地下水位封闭 阻隔地下水2 地下水排水设备1 明沟及深水槽作用 地表 浅表地下水或土体中上层滞水的排水设置 顺线路方向布置断面 明沟 梯形槽沟 矩形 32 西南交通大学 2 边坡渗沟作用 疏干潮湿路堑或路堤边坡 起支撑 稳定边坡的作用 33 西南交通大学 3 截水渗沟作用 拦截地下水 修建于路基内 34 西南交通大学 4 侧沟下或侧沟旁渗沟作用 降低或疏干路基一侧或两侧路基面以下土体中的水 35 西南交通大学 5 渗水隧洞作用 截断或排出深层地下水 10 20m 特点 采用拱形断面 顶拱与端墙留有渗水孔 一般与立式渗井配合使用 36 西南交通大学 10 4路基防护与加固一路基防护1 坡面防护 保护路基边坡免受自然力的破坏2 冲刷防护 保护滨河地段的路基边坡免受水流冲刷二路基边坡坡面防护1 植物防护种草 适用于边坡坡度不大 1 1 25 高度较小铺草皮 适用于较高 较陡的边坡种树 适用于坡度较缓的边坡 37 西南交通大学 2 工程防护 灌浆 勾缝 路基面边坡为不易风化的岩石体 抹面与捶面 易风化的软岩边坡 喷浆及喷射混凝土 易风化的硬岩切边坡较陡 土工纤维布 用于土质边坡 砌石护坡 土质边坡和易风化岩石边坡 漿砌片石护墙 较陡易风化岩石路基边坡三边坡冲刷防护1 直接防护1 草皮防护 用草皮砖做台阶式叠砌2 抛石护坡 适用于边坡高度较大河岸处 38 西南交通大学 3 干砌与浆砌护坡 适用于河滩或台地边缘路基 干砌 适用于受较强强水流冲刷的边坡 浆砌 4 水泥板护坡 代替浆砌片石护坡5 挡土墙 用于峡谷急流河段6 石笼护坡 用于较陡路基边坡 39 西南交通大学 2 间接防护采用导流或阻流的方法 改变水流性质与方向 从而达到防护的目的 1 丁坝 坝体伸向河心 迫使水流改变方向 起到防护作用 40 西南交通大学 2 顺坝 是水流匀顺和缓地顺坝身流动 偏离被防护体 41 西南交通大学 四路基加固通过修建加固结构物 使路基得以加固1 加固结构物类型1 挡土墙2 片石