【大学】铁路路基

1、第十章第十章 路基支挡建筑物路基支挡建筑物.抗滑工程抗滑工程 挡土墙挡土墙，借助自身重量来阻挡滑坡，适用于小，借助自身重量来阻挡滑坡，适用于小型滑坡型滑坡 抗滑桩抗滑桩，穿过滑坡面使得滑坡体和滑坡面以下，穿过滑坡面使得滑坡体和滑坡面以下稳定土体形成整体，可以用于固定巨型滑坡稳定土体形成整体，可以用于固定巨型滑坡 锚杆锚杆，提高滑坡面的正应力，进而提高其抗剪，提高滑坡面的正应力，进而提高其抗剪强度强度.挡土墙. 在路基工程中，遇高填路堤、陡坡路堤、河岸路堤时，常采用路肩墙或路堤墙，防止路基边坡或基底滑动，收缩填土坡脚，减少土石方并少占农田；在岸边修建的挡土墙还可保护路基不受水流冲刷，保证库容或减

2、少河床的压缩量。 .挡土墙的分类 1 1根据挡土墙在路基横断面上的位置分：根据挡土墙在路基横断面上的位置分： 根据挡土墙在路基横断面上的位置，可将挡土墙分为路肩式、路堤式和路堑式三种.挡土墙的分类 2 2按墙背形式分：按墙背形式分： 当墙背为一平面时，称为直线形墙背挡土墙。当墙背由一个以上平面组成时，称为折线形墙背挡土墙。 根据墙背的倾斜方向，又可将挡墙分为俯斜式、仰斜式和竖直式三类。 .挡土墙的分类 3 3、按结构形式分、按结构形式分 按挡土墙的结构形式可分为重型结构挡土墙和轻型结构挡土墙两类。 重型结构挡土墙依靠本身自重维持稳定，由片石砌由片石砌筑而成筑而成，构造简单、施工方便、易于就地取

3、材等优点而得到普遍使用，但这种挡墙墙身断面较大，不易实现施工的机械化和工厂化。.轻型挡土墙简介（二）轻型挡土墙 近二十年来，国内外出现了不少轻型支挡结构，具有圬工用量少、造价低、便于拼接和机械化施工的优点。1 1、加筋挡土墙、加筋挡土墙 由墙面板、拉筋和填料组成，依靠填料（粗粒土）和拉筋之间的摩擦力来平衡墙面板所受的土压力。.加筋挡土墙.加筋挡土墙.轻型挡土墙简介 2 2锚杆挡土墙锚杆挡土墙 由钢筋混凝土墙面系和锚杆组成，锚杆插入并锚固在稳定的岩层或土层中。 作用于墙面系的土压力由锚杆埋入地层的抗拔力来平衡。这种挡土墙多用于岩质、半岩质深路堑和陡坡路堤地段。 图图10-8 锚杆挡土墙示意图锚杆

4、挡土墙示意图 .三、轻型挡土墙的简介 3 3锚定板挡土墙锚定板挡土墙 锚定板挡土墙由墙面系、拉杆、锚定板组成，如图10-9所示。它通过锚定板前填土抗力来平衡拉杆拉力。 因此，锚定板是依靠土体来保持自身稳定的支挡结构。 图图10-9 锚定板挡土墙示意图锚定板挡土墙示意图.三、轻型挡土墙的简介4 4、钢筋混凝土悬臂式和、钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 悬臂式挡土墙由立壁、趾板和踵板组成，呈现倒“T”字形 立壁支撑墙后土体，踵板上方土体重量起增加挡墙抗滑和抗倾覆稳定性的作用，趾板显著增加了抗倾覆力矩的力臂，并大大减少了基底应力。 图图1010 悬臂式挡土墙示意图悬臂式挡土墙示意图 .三、

5、轻型挡土墙的简介 4 4、钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙、钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙 当墙高大于当墙高大于6m6m时，可采用钢筋混凝土扶壁式挡时，可采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙，它在悬臂式挡土墙的立壁与踵板间加肋板土墙，它在悬臂式挡土墙的立壁与踵板间加肋板连接，以改善立壁和踵板的受力条件。连接，以改善立壁和踵板的受力条件。1011 扶壁式挡土墙示意图扶壁式挡土墙示意图.三、轻型挡土墙的简介 5 5对拉式挡土墙对拉式挡土墙 由墙面系和拉杆组成，它在路基两侧设墙面系，用拉杆连结起来，一侧墙面系承受的土压力由另一侧墙面系上的土压力来平衡，两侧墙面系相互支承。墙面系一般采用肋柱和挡土板，其形状与锚定

6、板挡土墙的相同。图图1012 对拉式挡土墙示意图对拉式挡土墙示意图 .三、轻型挡土墙的简介 6 6桩板式挡土墙桩板式挡土墙 桩板式挡土墙由钢筋混凝土桩、板所组成。 钢筋混凝土桩锚固于较深土层中，土压力通过挡土板传给桩并由桩前土体的弹性抗力来平衡。这种结构形式的挡土墙能适用于地基承载力较低的不良地基，可用作路肩墙、路堤墙和路堑墙。 图图1013 桩板式挡桩板式挡墙示意图墙示意图.桩板墙.拱形护坡+桩板墙.预应力锚索.一、锚索的定义 由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端锚固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固，这种方法称预应力锚索

7、，简称锚索。.预应力锚杆.二、施工工序1 1、锚索钻孔、清孔、锚索钻孔、清孔 钻机钻机定位必须牢固，钻孔实际深度比设计深度要长米，留作沉渣段。若这段地层成孔性较差，需下套管套管保护孔壁或者用水泥浆水泥浆加固孔壁，视具体情况而定。 岩质地层和土质地层，钻孔达到要求的深度后，都要清孔，清除孔内的岩渣和粉尘，增加锚固效果。最好用高压气流清孔，土质地层当然不可能用水洗钻孔，就是岩质地层用水洗钻孔也有很大弊病，洗孔时用水渗进滑坡体内和滑带内，会影响滑坡的稳定性。.钻孔. 2 2、钢绞线编织成束、钢绞线编织成束 按设计锚索长度及每孔锚索的钢绞线根数用砂轮切割机切割锚索。 长度=锚索自由段+锚固段（作为张拉

8、端） 锚索应放在工作台上编织，防止污染。自由段钢绞线涂防腐油后分别套上塑料管，并在底部封堵。.锚索. 3 3、锚索安装、锚索安装 用人工或机械将编好的锚索束放入钻孔中，检查其是否下到孔底设计位置。否则应拔出，清孔，重新安放。. 4 4、锚固注浆、锚固注浆压浆质量是锚索工程成败的关键。 水：水泥：砂子=0.4:1:1 应采用反向压浆，即把灌浆管下到孔底，由孔底向孔口方向反向压浆。反向压浆有明显的优点，能保证砂浆完全充满锚索孔，不会出现正向压浆过程中因排气管堵塞孔底形成压缩空气，砂浆无法压进的现象。. 5 5、浇注反力装置、浇注反力装置 预应力锚索的反力装置，不论是锚墩，还是地梁、框架，都是锚索受

9、力的关键部件，一要稳定，二要有足够的强度。一般要嵌入坡面20cm，刻槽、立模、绑扎钢筋、浇筑砼、由于锚索附近受力大而集中，混凝土应捣固密实。反力装置的受力面应与锚索垂直。. 6 6、锚索张拉及封锚、锚索张拉及封锚 张拉前，首先把孔口处混凝土整平，然后再依次放上钢垫板，安装外锚头、千斤顶及工具锚头。组装完毕后即可张拉。 为使锚索受力均匀，最好在全部锚索施工张拉完成后6-10d进行一次补张拉，一是使各根锚索受力均匀，二是补偿部分锚索的预应力损失。 当锚索张拉完场后，剪去多余的钢绞线，用C20混凝土封闭锚头，保护层厚度为10cm。.预应力锚索.钢绞线张拉锚具.锚索张拉.抗滑桩.抗滑桩 抗滑桩（fri

10、ction pile）是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是抗滑处理的主要措施。 按抗滑桩的断面型式应用最多的是圆形和方形两种；圆形按直径大小分为： 微形（a）、小形1.0m)、中形2.0m)、大形3.0)、特大形(d3.0m)； .抗滑桩的钢筋笼.近二十年为了增加抗滑桩的抗倾覆稳定性，研究出了预应力锚索抗滑桩，使抗滑桩的抗滑性得到充分发挥。.预应力锚索抗滑桩 南昆铁路预应力锚索抗滑桩位于贵州省，山头地势陡峭，斜坡局部达到60度，最高边坡达53米，设计为挡墙上加护墙，为南昆线最高的软质岩边坡，表层土厚2米，严重风化层1015米。 .1

11、60根抗滑桩 滑坡体上撑起二王庙 .边坡治理照片.边坡治理照片.第八节 基床病害及防治.一、铁路既有线路基病害一、铁路既有线路基病害（一）翻浆冒泥（一）翻浆冒泥 翻浆冒泥是历年来中国既有铁路线最常见的路基病害之一，也是数量最多的路基病害，在多雨季节，土质不良地段基床病害频繁发生。 基床性翻浆冒泥又可分为土质基面翻浆冒泥、风化石质基面翻浆冒泥、裂隙泉眼翻浆冒泥。.翻浆冒泥1 1、土质基面翻浆冒泥、土质基面翻浆冒泥 基床表层土质一般是粉质粘性土，液限大于32（土从流动状态转变为可塑状态的界限含水率称为液限 ），塑性指数大于12（液限与塑限的差值称为塑性指数）。由于地表排水不良或地下水发育，使路基面

12、土质软化或振动液化成泥浆。在列车动力作用下，泥浆被挤入道床，并在轨枕端部及中部连续喷出。 主要特征：在雨季翻浆，雨季后逐渐减轻。主要特征：在雨季翻浆，雨季后逐渐减轻。 .翻浆冒泥2 2、风化石质基面翻浆冒泥、风化石质基面翻浆冒泥 这种冒泥一般在路堑内发生，基床为易风化的岩石（如页岩、板岩、千枚岩等），其风化物为泥质，当路基面有不深的道砟陷坑，且有地表水深入时，这些风化物被浸泡软化或震动液化成泥浆，在列车动力作用下将其挤入道床，形成翻浆冒泥。 主要特征与土质翻浆冒泥相似，路基面的风化软主要特征与土质翻浆冒泥相似，路基面的风化软化层较薄，其下部岩层仍较坚硬。化层较薄，其下部岩层仍较坚硬。.翻浆冒泥

13、3 3、裂隙泉眼翻浆冒泥、裂隙泉眼翻浆冒泥 如路堑由坚硬的岩层组成，裂隙发育，裂隙中含有颗粒细小的泥质风化物，当裂隙水及泉水沿裂隙渗流至路基面时，混合着风化物，在列车动力作用下，从道床挤出，形成翻浆冒泥。 主要特征：终年有翻浆冒泥，雨季更为严重，一主要特征：终年有翻浆冒泥，雨季更为严重，一般出现在山区和丘陵地区线路上。般出现在山区和丘陵地区线路上。.铁路既有线路基病害铁路既有线路基病害（二）下沉（二）下沉 当基床土质为淤泥、风化残积物、粉质粘土等时，由于翻浆冒泥，路基面上的土逐渐侵蚀流失；再加上地表水流入，道砟囊大量积水不断加深致使基床土体饱和软化，强度显著降低。在列车动力下，道砟 陷入基床，

14、因而 使路基下沉。.道砟囊和道砟袋.铁路既有线路基病害铁路既有线路基病害（三）外挤（三）外挤 一般发生在路堑地段，土质与“下沉”中相同，厚度约为，下有刚卧层。由于翻浆冒泥的发展，地表水深入，道砟囊中大量积水，使基床土质饱和软化，承载力显著降低。在列车动力作用下，基床产生塑性流动，但由于刚卧层的存在，形成滑动面。.二、基床病害的预防二、基床病害的预防 1新线路基采取改善基床土和达到压实标准，做好基床排水等，是预防基床病害最有效最节省的办法。 2认真做好线路的养护维修工作，经常保持轨道的良好状态，使列车动力正常地传递到路基基床。 3保持道床饱满整洁，及时清筛道床，挖除不深的道碴陷坑，整平路基面，做

15、好排水坡度，必要时视陷坑深度落低路肩，排除陷坑积水。 4保证各种排水设施处于良好状态，达到不淤塞，不积水，排水畅通。 5在基床病害发生初期，应及早采取措施整治，防止继续扩大。 6对于整治基床病害所修建的各项设备，应经常检查。如发现轻微损坏或状态不良，应及时整修，使其发挥正常作用。.三、基床病害的整治 1 1、砂垫床、砂垫床 在碎石道床下铺一定厚度的砂层，将碎石道砟与在碎石道床下铺一定厚度的砂层，将碎石道砟与路基面隔离路基面隔离。 砂垫床采用中砂或级配良好的粗砂，顶面宽度不宜超过轨枕长度，一般为230cm，边坡1:2，厚度1525cm，长度除了翻浆冒泥地段外应向两端各延长至少5m。.砂垫床 作用

16、作用：使路基面受力均匀，避免碎石与路基面直接接触破坏路基面的平整。从而避免路基面因坑洼不平积水而造成的翻浆冒泥。 适用条件适用条件：整治无地下水影响的路基面翻浆冒泥；不可用于裂隙泉水翻浆冒泥。.三、基床病害的整治 2 2、土工膜（板）封闭层、土工膜（板）封闭层 在路基面上铺设一层不透水型合成材料的隔层，一般与砂垫床配合整治翻浆冒泥。.土工膜（板）封闭层土工膜（板）封闭层 作用作用是隔离地表水；阻隔泥浆上冒污染道床，提高路基面的承压强度。 适用条件：适用条件：整治水源主要是大气降水的基面翻浆。当水源主要为地下水基面翻浆时，在降低地下水位后，可采用透水型合成材料整治。整治裂隙泉眼翻浆冒泥时，一般在

17、泉眼处加设横盲沟，然后采用透水型土工合成材料整治。 土工膜(板)是不透水排水型土工合成材料，如聚氯乙烯板、塑料油膏布等。.三、基床病害的整治 3 3、换土、换土 挖除基床不良土，换以掺料土或砂，以改良基床挖除基床不良土，换以掺料土或砂，以改良基床土质，提高基床的承载力土质，提高基床的承载力。一般要求将基床病害深度内的土全部挖除，换土从基床病害地段向两端各延长25m，换土地段两端各10m范围内应彻底清筛道床。适用于整治下沉、挤出及翻浆冒泥等基床病害。.换土.三、基床病害的整治 4 4、土工格室、土工格室 土工格室是合成材料制成的三维结构可用于处理软弱地基。防护边披和建筑支挡结构。.土工格室土工格

18、室 用于整治基床下沉、外挤病害效果良好：将格室置于基床上部，基床软土层只需挖去相当于格室深度的部分，置换厚度仅左右。格室内允填碎石或中粗砂，构成大刚度结构体。格室下部铺土工布土工布下再垫砂5 cm。 .三、基床病害的整治.软土路基加固处理.比萨斜塔比萨斜塔地基质量问题实例地基质量问题实例.地基质量问题实例地基质量问题实例墙体开裂墙体开裂.不均匀沉降不均匀沉降地基质量问题实例地基质量问题实例.地基处理方法地基处理方法换填法换填法 ：换土垫层法、褥垫法：换土垫层法、褥垫法 密实法密实法：浅层密实、深层密实：浅层密实、深层密实 排水法排水法：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、：堆载预压、砂井堆载预压

19、、真空预压、井点降水预压井点降水预压固化法固化法：灌浆法、喷拌法：灌浆法、喷拌法 加筋法加筋法：土工聚合物加筋、锚杆、树根桩：土工聚合物加筋、锚杆、树根桩 方法众多，方法众多，分类不统一分类不统一 . 一、地基处理的对象及目的一、地基处理的对象及目的 地基处理地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地基加固。理，亦有称地基加固。地基处理地基处理对象对象软弱地基软弱地基 特殊土地基特殊土地基 软弱地基软弱地基 ：淤泥、淤泥质土、泥炭、：淤泥

20、、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等泥炭质土等 冲填土冲填土 杂填土杂填土 湿陷性黄土湿陷性黄土 膨胀土膨胀土 盐渍土盐渍土 季节性冻土季节性冻土 .1、软土的特性 软土的主要类型软土的主要类型：淤泥和淤泥质土 孔隙比大，压缩性高，强度低，含水率高，透水孔隙比大，压缩性高，强度低，含水率高，透水性差性差 具有显著的结构性具有显著的结构性：一旦受到扰动，其絮状结构受到破坏，土的强度降低，甚至呈流动状态。 具有明显的流变性具有明显的流变性：在不变的剪应力作用下，将连续产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰变。.2、杂填土的特性 杂填土是覆盖在城市地表的人工杂物，包括瓦片砖块等建筑垃圾、工业废料和生活垃

21、圾等 （1）成分复杂 （2）无规律：土层厚薄不一；有软有硬；颗粒有大有小；强度和压缩性有大有小。 （3）填龄达到5年以上的填土，性质才能逐渐趋于稳定 （4）含腐殖质及水化物.3、冲填土的特性 冲填土是由水力冲填形成的，因而其成分和分布规律与所冲填泥沙的来源及冲填时的水力条件有着密切的关系。多数情况下，冲填的物质是黏土和粉砂，在冲填的入口处，沉积的土粒较粗，顺出口处则逐渐变细。 冲填土的含水量较大，一般大于液限，当土粒很细时，水分难以排出，土体形成的初期呈流动状态；当冲填土经自然蒸发后，表面形成龟裂，但下部仍然处于流速状态，稍加扰动，即出现触变现象。. 我国的黄土的分布，西起甘肃我国的黄土的分布

22、，西起甘肃祁连山脉的东端，东至山西、河南、祁连山脉的东端，东至山西、河南、河北交接处的太行山脉，南抵陕西河北交接处的太行山脉，南抵陕西秦岭，北到长城，包括陕西、山西、秦岭，北到长城，包括陕西、山西、宁夏、甘肃、青海等五个省区的宁夏、甘肃、青海等五个省区的多个县市，面积达万平方多个县市，面积达万平方公里，占全国土地面积的百分之六。公里，占全国土地面积的百分之六。我国西北的黄土高原是世界上规模我国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，华北的黄土平原最大的黄土高原，华北的黄土平原是世界上规模最大的黄土平原。是世界上规模最大的黄土平原。 黄土指的是在干燥气候条件下形黄土指的是在干燥气候条件下形成的

23、多孔性具有柱状节理的黄色成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，湿陷性黄土受水浸湿后粉性土，湿陷性黄土受水浸湿后引起强烈的沉陷和变形引起强烈的沉陷和变形 。 . 指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。的高液限粘土。 膨胀土在我国的分布范围很广，膨胀土在我国的分布范围很广，如广西、云南、河南、湖北、四川、如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。同范围的分布。.凡是温度不高于凡是温度不高于00，含有冰且与土颗粒呈胶结状态的土称为冻土。，含有冰且与土颗粒呈胶结

24、状态的土称为冻土。中国冻土可分为季节冻土和多年冻中国冻土可分为季节冻土和多年冻土。季节冻土占中国领土面积一半土。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。季节冻到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过北部、吉林省西北部可超过3 3米米, ,往往南随纬度降低而减少。多年冻土分南随纬度降低而减少。多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等泰山

25、、天山、祁连山及青藏高原等地，地， 总面积为全国领土面积的总面积为全国领土面积的1/5 1/5 .方法一：换土垫层法方法一：换土垫层法 适用适用：处理浅层软弱土地基。 又称开挖换填法，是将基础底面以下一定深度的软又称开挖换填法，是将基础底面以下一定深度的软弱土全部或部分挖除，然后换填工程特性良好的材料，弱土全部或部分挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，作为地基持力层。并予以分层压实，作为地基持力层。换填材料换填材料：砂，碎石、卵石、矿渣、粉煤灰等，具有强度高、压缩性低、没有侵蚀性的工程材料。软土软土.一、换土垫层的作用 提高地基的承载力提高地基的承载力 减少地基的沉降量减少地基的

26、沉降量浅层地基的沉降量所占比例较大；垫层对压力有扩散作用。 加速地基的排水固结加速地基的排水固结砂石垫层透水性大；可防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。.二、砂垫层的施工工艺1 1、清理基层、清理基层：清除松散土、积水、污泥、杂质等，：清除松散土、积水、污泥、杂质等，并夯实两遍，是表土密实。并夯实两遍，是表土密实。.二、砂垫层的施工工艺2 2、找标高、设标志找标高、设标志：在墙面弹线或在地面设标桩，：在墙面弹线或在地面设标桩，找好标高，作为控制铺设砂石垫层厚度的标准。找好标高，作为控制铺设砂石垫层厚度的标准。3 3、分层铺设砂石垫层并碾压夯实分层铺设砂石垫层并碾压夯实：施工的关键是将：施工的关键是将砂

27、石材料振实加密到设计要求的密实度，捣实方砂石材料振实加密到设计要求的密实度，捣实方法见法见295295页页 表表12-612-6平板振捣器.静压路机.单钢轴振动碾压机.双钢轴振动碾压机.二、砂垫层的施工工艺4 4、洒水：、洒水：铺筑级配砂在夯实振压前应根据其干湿程铺筑级配砂在夯实振压前应根据其干湿程度和气候条件，适当地均匀洒水以保持砂的最佳度和气候条件，适当地均匀洒水以保持砂的最佳含水量，以利于夯压实。含水量，以利于夯压实。 5 5、找平和验收、找平和验收：施工时应分层找平，夯压密实，最：施工时应分层找平，夯压密实，最后一层完成后，表面拉线找平，并且符合设计标后一层完成后，表面拉线找平，并且符合设计标高。高。.6 6、质量控制、质量控制（1 1）环刀取样法）环刀取样法 用容积不小于用容积不小于200 cm200 cm3 3的环刀压入的环刀压入每层每层2/32/3的深度处取的深度处取样，取样前测点表样，取样前测点表面应刮去面应刮去303050mm50mm厚的松砂，测定其厚的松砂，测定其干密度，以不小于干密度，以不小于该砂中密状态时的该砂中密状态时的干密度为合格。干密度为合格。.二、砂垫层的施工工艺（2 2）贯入测定法）贯入测定法 先将砂垫