城市轨道交通路基工程课件：路基构造认识

城市轨道交通路基工程

路基构造认识

任务一路基工程基本认知

合抱之木，生于毫末九层之台，起于垒土千里之行，始于足下（老子。道德经）城市轨道交通：

采用轨道结构进行承重和导向的车辆运输系统，设置全封闭或部分封闭的专用轨道线路，以列车或单车形式，运送相当规模客流量的公共交通方式。

城市轨道交通包括：地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁悬浮、自动导向轨道系统、市域（郊）铁路（又称为市域快速轨道交通）

路基是轨道的基础，它既承受轨道结构的重量，即静荷载，又承受列车行驶时通过轨道传播而来的动荷载，并将荷载向地基深处传递扩散。在路基纵断面上，路基必须保证轨顶需要的标高；在平面上，路基需与高架桥、隧道等连接组成完整的城市轨道线路。路基施工质量的好坏，将直接反映到轨面上来，影响列车的平顺性和行车的安全性，并对养护维修和运营成本有重大的影响。路基是线下工程不可缺少的重要组成部分，也是保证列车正常运行的主要建筑物。一、路基工程的性质和特点1.路基主要由松散的土(石)材料所构成。

路基或者直接以土(石)作建筑材料(例如路堤)；或者直接建造在地层上(例如路堑、支挡建筑物等)。2.路基完全暴露在大自然之中

路基处在各种复杂的、变化的自然条件之中，例如：地质、水、降雨、气候、地震等条件，因而它时刻受到这些自然条件的侵袭和破坏。又由于路基材料是土（石）松散体，所以路基本身的强度和稳定性也是常常变化的。3.路基同时受轨道静荷载和列车动荷载的作用。列车荷载属交通荷载，其特点为多次重复作用。路基土在重复荷载作用下产生累积变形，而且土的强度会降低，表现出疲劳的特性。另一方面，路基同轨道结构一起共同组成的这种线路结构是一种相对松散连接的结构型式，抵抗动荷载的能力弱。二.高速铁路路基特点

高速铁路是指新建设计时速250km/h-350km/h及初期运营速度不小于200km/h的运行动车组列车标准轨距客运专线铁路。高速路基，在很多方面改变和深化了传统的路基设计理念、施工方法。

高速铁路路基与普通铁路路基相比，主要表现为以下三个特点：（1）路基的多层结构系统

高速铁路线路结构，已经突破了传统的轨道、道床、土路基这种结构形式，对于有砟轨道，在道床和土路基之间，已抛弃了将道砟层直接放在土路基上的结构形式，做成了多层结构系统。（2）控制变形是路基设计的关键

高速行车对轨道变形有严格的要求，因此，变形问题便成为高速铁路设计所考虑的主要控制因素。就路基而言，过去多注重于强度设计，并以强度作为轨下系统设计的主要控制条件。而高速铁路一般在达到强度破坏前，可能已经出现了过大的有害变形。日本东海道新干线的设计时速为220km，由于其在设计中仅仅采取了轨道的加强措施，而忽略了路基的强化，以至从1965年开始，因为路基的严重下沉，致使路基病害不断，线路变形严重超限，不得不对线路以年均30km以上的速度大举整修，10年内中断行车200多次，列车运行平均速度也降到100～110km/h。作为沪汉蓉铁路的一部分，2012年3月，汉宜铁路近日曝出“沉降超标”事件，引起公众对铁路安全的关注。交付使用前的铁路潜江段路基路面的30%出现沉降超标，究竟有无质量问题？在软基土层上修建铁路，是否存在“桥改路”的设计变更？任务二路基横断面认识

1．掌握路基工程的组成；2．掌握路基按照横断面的分类。3.理解路基横断面与平纵断面的关系知识目标图3路基结构的组成图1城市轨道交通路基横断面路基工程主要由三部分组成1.路基本体2.路基防护和加固建筑物3.路基排水1、路基本体路基本体是直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分，例如：路堤、路堑等。它是路基工程中的主体建筑物，由路基面、路肩、基床、边坡、基底部分组成。2.路基防护和加固建筑物路基边坡的防护包括坡面防护和冲刷防护。路堑边坡易产生崩塌、落石、滑坡、溜坍、风化剥落等病害，应根据具体情况，采取综合措施进行防护加固，以保证边坡的稳定性。3.路基排水设施排水设施也属路基的附属建筑物。分为地面排水和地下排水。例如：排除地面水的排水沟、侧沟、天沟；排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。二、路基横断面1路基横断面的形式

路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面。路基横断面最基本的两种形式是路堤横断面和路堑横断面。路基横断面的基本形式有：路堤、路堑、半路堤、半路堑、半堤半堑和不填不挖路基。

路堤天然地基路堤横断面主要由路基顶面、边坡、护道、取土坑或排水沟组成。天然地基路堑路堑横断面则由路基顶面、侧沟、路堑边坡、弃土堆、天沟、用地界等组成。

半路堤天然地基半路堑天然地基半路堤半路堑天然地基天然地基不填不挖路基2、路基面的形状：视路基材料是否为渗水材料而分为有路拱和无路拱两种。路拱的形状为三角形。曲线加宽时，仅将路拱外侧坡度放缓。

（1）路拱水的危害是造成路基病害的重要原因，保证良好的排水条件是路基设计的重要原则。因此，当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路基面不是作成水平形状，而是作成有横向排水坡的拱状，称为路拱。4%（2）路基面可设成水平的条件：

岩质路基或用渗水材料(如碎石、卵石、砾石、粗砂或中砂)修筑的路基，因填料具有良好的渗水性能，降雨时短暂的湿润对强度影响不大，故路基面不需设成路拱而作成水平状即可。（3）有路拱和无路拱地段的连接

由于石质或其它渗水材料的路基面不设路拱，而且所需的道床厚度比普通土质路基小，因此当有路拱和无路拱两类地段相连接时，无路拱地段的路肩实际高程应高出有路拱地段的路肩，这样，才能保持轨顶高程一致，如下图所示。（1）纵断面设计高程：按非渗水土质路基给出的路肩高程（2）渗水土路基路肩高程=非渗水土质路基路肩高程+路拱高+道床厚度减少值（3）无路拱路基在有路拱路基一侧的土质路基应向土质路基方向用渗水土做顺坡，顺坡长度一般不小于10m。1）宽度标准路基面的宽度等于道床覆盖的宽度加上两侧路肩的宽度之和。路基面宽度应根据正线数目、配线情况、线间距、轨道结构尺寸、路基面形状、曲线加宽、路肩宽度等计算确定。

当路肩埋有设备时，路堤及路堑的路肩宽度均不得小于0.6m，无埋设设备时路肩宽度均不得小于0.4m。3.路基面的宽度2）曲线加宽曲线地段外轨需设置超高。外轨超高是借加厚外轨一侧枕下道碴的厚度来实现的。由于道碴加厚，道床坡脚外移，因而曲线外侧路基宽度亦应随超高的不同而相应加宽，才能保证路肩所需的宽度标准。

曲线半径R（m）路基面外侧加宽值R≤6000.5600＜R≤8000.4800＜R≤10000.31000＜R≤2000.22000＜R≤50000.1不同半径的曲线路基面外侧加宽值3）路基边坡

路基边坡设计是路基横断面设计的主要内容，它包括边坡形状的设计和边坡坡度的确定。

边坡坡度必须保证路基的稳定性。

设计的边坡是否稳定，一般要结合地质条件通过稳定检算来评价，同时还应考虑到某些不可能在计算中涉及的外界因素的影响，例如雨水冲刷对边坡的损坏等，边坡设计的好坏直接影响到城市轨道交通路基的正常运营。设计方法主要有力学计算法和工程地质法。任务三市域（郊）铁路路基构造认识1.能够理解市域（郊）铁路的发展趋势；2.能读懂市域（郊）铁路横断面图；3.了解高速铁路横断面图。知识目标根据中国土木工程学会最新标准《市域快速轨道交通设计规范》（T/CCE2-2017）规定：市域快轨是一种服务于城市郊区和周边新城、城镇与中心城区联系，并具有通勤客运服务功能的中、长距离的大运量城市轨道交通系统，速度等级120-160km/h。市域快轨在我国上个世界六十年代末至80年代初占重要地位，后来随着铁路货运量的增加和城市交通的快速发展，逐渐萎缩或停运。

市域（郊）铁路的概念及发展情况市域（郊）铁路是城市中心城区联结周边城镇组团及城镇组团之间的通勤化、快速化、大运量的轨道交通系统，主要提供城市公共交通服务，是城市综合交通体系的重要组成部分。该指导意见中还提出要着力扩大市域（郊）铁路公共化运营服务的有效供给，鼓励发展多层次、多模式、多制式的轨道交通系统。到2020年，京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、长江中游、成渝等经济发达地区超大、特大城市及具备条件的大城市，市域（郊）铁路骨干线路基本形成，构建核心区至周边主要区域的1小时通勤圈，其余城市群和城镇化地区具备条件的城市启动市域（郊）铁路建设规划工作。2017年6月，国家发展和改革委员会、住房与城乡建设部、交通运输部、国家铁路局、中国铁路工程总公司联合发布的《关于促进市域（郊）铁路发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）中指出：市域（郊）铁路的优势未来形势一片大好1.客运能力大、旅行速度快、全天候运行

运行速度为100km/h-160km/h，全天候运行，在上下班客流高度密集期，发车间隔时间短，车辆密集。2.资源再利用、节约成本市域铁路大部分线路可铺设在地面，其站间距也比地铁长，设站相对减少，且车站结构比较简单，无需复杂的环控机电设备和车站照明，所以相对地铁而言，是比较节约成本的交通方式。3.减少环境污染、利于环境保护

市域铁路采用电力牵引的动车组，是一清洁、绿色、耗能低的交通方式。市域铁路正线路基横断面尺寸正线路肩宽度一般不得小于0.8m。接触网支柱内侧至线路中心距应符合下列规定：①有砟轨道大型机械养护时应为3.1m，非大型机械养护时应为2.5m；②无砟轨道应为2.5m；③曲线地段应另行确定加宽。进站信号机以内配线线路中心线至路基面边缘的距离应根据接触网柱的位置及基础宽度、电缆槽位置及宽度等因素计算确定。其他配线和车场线不应小于3.0m。图1-4

有砟轨道双线路堤横断面示意图（非大型机械养护）（单位：m）市域铁路正线路基横断面图（部分）任务四高速铁路路基构造认识无砟轨道双线路堤标准横断面示意图无砟轨道双线非硬质岩路堑标准横断面示意图项目小结1.路基是支撑轨道和传递列车荷载的建筑物，是列车平稳运行的基础。修建路基本体、路基防护及加固建筑物、路基排水和附属结构的工程，称为城市轨道交