鐵路路基課程設計

1、 北京交通大學2006級路基課程設計 第一章 概述1、 設計任務： 在已獲得的知識和參閱其他文獻的基礎上，設計某曲線地段路基橫斷面圖并進行邊坡穩(wěn)定性驗算。2、 基本資料：1）、線路資料一級、重型、區(qū)間單線鐵路，曲線半徑為5000m，設計斷面位于圓曲線地段，無地下水及地震的影響。設計斷面路肩標高為194.5m，年平均降水量為200mm,由于較少，所以排水溝按規(guī)范要求設計，無地表水。路基基地承載力滿足要求，不需另做驗算。2）、場地地形圖及線路平面圖 圖113）、工程地質(zhì)情況土層編號土的名稱土層頂面標高m土層厚度m1殘積土187.552強風化花崗巖182.5未鉆穿4）、填土的物理力學性質(zhì)土的名稱重度

2、kn/m3粘聚力kpa內(nèi)磨擦角殘積土18.020225）、參考文獻 鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005 路基工程 劉建坤，曾巧玲，侯永峰。中國建筑工業(yè)出版社，2006。第一章 路基橫斷面設計 路基橫斷面是指垂直線路中心線截取的截面，其設計包括路基本體設計和路基附屬結構設計，主要是對路基本體的各組成按照規(guī)范進行設計。路基本體是為了能按線路設計要求鋪設軌道而構筑的部分，主要包括：路基面、路肩、填料、基床、邊坡、路基基底；路基附屬部分主要包口排水結構和防護、加固結構兩大類。1、 繪制設計斷面的地形圖見圖11。2、 橫斷面各部尺寸擬定a. 斷面形式： 設計面的實際標高為187.5m,而設計標高為1

3、94.5m，所以設計的路基斷面形式為路堤。b. 路基面寬度： 據(jù)已知條件：一級鐵路、單線曲線地段、重型軌，斷面形式為路堤，旅客列車設計行車速度為160km/h，曲線半徑為5000m,查鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005 中表4.2.3得，路基面寬度為7.8m,路肩寬度為0.8m,路基面設4%的人字坡。c. 路肩 路肩是指路基面兩側自道床坡角至路基邊緣的部分，鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005規(guī)定了時速在160km/h以內(nèi)一、二級線路的路肩寬度為：路堤不應小于0.8m，路基外側路肩寬為1.51米，路基內(nèi)側路肩寬1.55米。路肩高程即路基面的高程為194.5m。d. 基床厚度 對于時速不超

4、過160km/h的一、二級線路鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005規(guī)定了基床表層厚度為0.6m,底層厚度為1.9m，基床總厚度為2.5m。e. 邊坡坡度據(jù)規(guī)范鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005中表7.4.1知，該路基邊坡為折線形，第一段坡率為：1：1.5 ,高度8m.第二段坡率為1:1.75,高度12m,第三段為1:2,高度8.41m,總高度28.41m。道床邊坡坡率為1:1.75f. 排水溝據(jù)規(guī)范鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005中9.2.2規(guī)定：地面橫坡明顯地段的排水溝、天溝可在橫坡上放一側設置。當?shù)孛鏅M坡不明顯時，宜在路基兩側設置。據(jù)規(guī)范鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005中

5、9.2.5（2）規(guī)定，排水溝底寬0.4m，深度0.6m，邊坡坡率采用1：1。3、 路基面加寬量計算 在曲線地段，由于曲線軌道的外軌設置超高、外側道床加厚、道床坡腳外移，故曲線外側的路基面應予以加寬。查表知，列車運行曲線半徑為5000m，運行速度為160km/h的旅客列車，路基面外側加寬值為b 1=0.2m。鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005中7.3.3中規(guī)定：路堤邊坡高度大于15m時，應滿足以下要求：根據(jù)填料、邊坡高度等加寬路基面，其每側加寬值b應按下式計算： b= c*m*h據(jù)地形圖和初步擬定的路基橫斷面尺寸，畫出的路基橫斷面圖邊坡高度為28.41m,大于15m，因此路基面還需要加寬b2

6、=c*m*h=0.012*1.75*28.41=0.59m取0.6米所以沿列車的前進方向，路基面兩側的加寬值分別為：左側加寬量：b=0.6m 右側加寬量：b=0.2+0.6=0.8m所以,路基面總寬度為7.8+0.6+0.8=9.2m。道床外側加厚計算：外側曲線超高，最高行車速度160km/h,4、 繪制路基橫斷面圖 見附圖。第三章路基邊坡穩(wěn)定性驗算 1、路基面上的載荷 結合線路條件：一級鐵路、重型軌、基床表層為土質(zhì)、重度為18kn/。據(jù)鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005 續(xù)表a查之，換算土柱寬度：3.7m、換算土柱高度：3.4m 2、 進行初步設計斷面的邊坡穩(wěn)定性驗算 計算原理 采用圓弧

7、形滑面，并且運用瑞典條分法進行邊坡穩(wěn)定性驗算。穩(wěn)定系數(shù)k的計算公式為： 其中土條重力（若分條上存在列車與軌道的換算土柱，仍應包括換 算土柱的荷載重） 過重心的垂線與滑裂面相交，交點的切線與水平面的夾角為 內(nèi)摩擦 粘聚力（kpa） 圓弧面長度（m） 采用4.5h法確定危險圓弧滑面圓心軌跡線，然后我們組八個人根據(jù)危險滑面可能存在的位置，確定了8個圓弧滑面。3、 最終設計斷面邊坡穩(wěn)定性驗算 前四個點中,滑面半徑為67.2的圓弧選擇如圖: 計算過程和結果如下:編號面積rfwii(弧度)fwisinifwicositanfwi cosi tan16.12 18110.16 0.021.92110.142

8、20.40444.50210.42 18187.55 0.0713.08187.09220.40475.58313.96 18251.29 0.1026.27249.91220.404100.96417.81 18320.52 0.1650.14316.57220.404127.89519.98 18359.61 0.2174.77351.75220.404142.11622.87 18411.58 0.2499.57399.36220.404161.34725.51 18459.14 0.30134.24439.08220.404177.39827.69 18498.44 0.35170.4

9、8468.38220.404189.22929.39 18529.09 0.38198.20490.57220.404198.191030.59 18550.61 0.44232.70499.02220.404201.601131.24 18562.38 0.49264.02496.55220.404200.611231.33 18564.03 0.54290.50483.46220.404195.321331.37 18564.57 0.59315.70468.05220.404189.091430.95 18557.12 0.65335.28444.93220.404179.751529.

10、74 18535.38 0.70344.14410.13220.404165.691627.49 18494.77 0.77343.69355.91220.404143.791722.98 18413.58 0.82302.47282.06220.404113.951820.25 18364.56 0.91287.28224.45220.40490.68其中粘聚力c=20kpa,總長cl=1337.6,所以得出k=1.158081。同樣的方法算出其他三個滑面的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.158382, 1.163811, 1.159478所以半徑為66.88的滑面為最危險滑面。過該滑面圓心作im的垂線，

11、選出另外四個點，前四個同學得出的穩(wěn)定系數(shù)分別為：1.155476, 1.180207, 1.187915，1.6599 通過對前四個可能危險滑動面的驗算，得到最小的穩(wěn)定系數(shù)為1.155476，在1.15和1.25之間，滿足規(guī)范要求,后四個點的計算得到最小穩(wěn)定系數(shù)為1.158081,在1.15和1.25之間,滿足規(guī)范要求。第四章施工方法及程序1、 基床表層和基床底層及下部填土的填料選擇 路基填料是用來填筑路基的材料，它的力學性質(zhì)的好壞直接影響到路基的變形和穩(wěn)定。 據(jù)鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005中7.2,i級鐵路應選用a組填料填筑基床，當缺乏a組填料時，通過經(jīng)濟比選后可以選用級配碎石或級

12、配砂礫石。路基的基床頂層采用a組填料，基床底層采用a、b組填料，否則應采取土質(zhì)改良或加固措施。路堤基床以下部位宜選用a、b、c組填料，當選擇d組時應采取加固或土質(zhì)改良。路堤浸水部分的填料應采用滲水土填料。使用不同填料填筑路基時，應分層填筑每一水平層全寬應以同一種填料填筑。2、 施工方法及主要機具設備l 路基的施工程序及相應方法：1) 進行施工調(diào)查，審核設計文件 土質(zhì)調(diào)查方法：1、 沿線取土坑2、 填料取土場2) 測量放線 填方路堤坡腳點放樣方法 解法求取填方路堤坡腳點放樣數(shù)據(jù) 用皮尺量距法進行路堤坡腳點放樣在填方路堤實地用坐標放樣等方法標定橫斷面的中樁、邊樁自中樁起沿中樁至邊樁方向用皮尺量平距

13、；計算路堤中樁至坡腳平距，然后計算出路堤坡腳樁坐標，再用全站儀坐標法在實地標定路堤坡腳點 填方路堤施工進行中的測量工作1、在路堤坡腳原地面設立醒目標志2、路堤上填過程中的測量工作： 協(xié)調(diào)現(xiàn)場施工員，控制填土厚度，保證填壓精度；每填筑高5m應復測中線樁，測定其標高及寬度，控制邊坡的大小；根據(jù)復測的中樁、邊樁，控制線路線形，根據(jù)其復測的高程，控制上填高度；告知現(xiàn)場施工員路寬界限、重新標定的坡腳線及上填高度數(shù)據(jù)；用坡度尺檢控邊坡坡面坡度及平整度。3) 征租土地4) 拆遷建筑物5) 修建施工便道6) 設置排水系統(tǒng)7) 編制土石方調(diào)配方案 土石方調(diào)配方法 區(qū)間路基土石方調(diào)配線法調(diào)配。 線法調(diào)配主要借助于

14、線路縱斷面圖和土積圖來實現(xiàn)。通過線路縱斷面圖和土積圖，可以確定區(qū)間路基土石方調(diào)配的最大經(jīng)濟運距，從而得出最合理的移挖作填方案。 站場路基土石方調(diào)配面法調(diào)配。 面法調(diào)配的調(diào)配程序：（1）、在站場地形平面圖上畫方格（2）、確定填挖零線（3）、計算每一方格填挖數(shù)量，編制“廣場土石方數(shù)量計算表”。 （4）、進行土石方調(diào)配，選擇施工方法，確定運土線路，并編制“廣場土石方調(diào)配表”。8) 編制路基工程施工組織設計9) 組織路基工程的開挖或填筑 路基的開挖方法： 對于石方開挖路段，采用從上至下分層爆破的方法開挖，在地形較陡、地表巖石風化破碎地段，采用楹動爆破。石質(zhì)整體性較好地段，人工清理地表，潛孔鉆機鉆孔，階

15、梯深孔松動爆破，炮位呈寬孔距、小排距、梅花形布置。塑料導爆管ms雷管微差擠壓爆破，為確保邊坡的穩(wěn)定和平順，先采用潛孔鉆機沿邊坡面先行加密鉆孔，實施預裂光面爆破。 路基的填筑方法： 路基填筑采用水平分層、縱向分段、以機械施工為主、人工為輔的作業(yè)方法進行施工。在達到要求的路基上，將合格的路基填料運到填筑地點，其卸料順序按先兩面?zhèn)群笾虚g，派專人指揮，按規(guī)定數(shù)量均勻卸料，以免影響攤鋪厚度和質(zhì)量。每層路基的攤鋪寬度均大于設計寬度20cm30cm，以保證路基邊坡位置的壓實質(zhì)量和邊坡整修的凈寬。10) 組織路基的平整工作 路基的碾壓方法： 碾壓遵循先低后高、先輕后重的原則，直線段由路基兩側向中心碾壓，有超高

16、的曲線段由彎道內(nèi)側向外碾壓。碾壓時前后兩次輪跡重疊20cm30cm，并盡快壓到規(guī)定的壓實度（土）或固體體積率（宕渣）。11) 修建路基支擋建筑物及路基加固防護工程12) 整修及驗收工作l 主要的施工機械選擇： 1）、碾壓機械 羊腳碾壓路機進行碾壓 羊腳碾壓路機壓實深度大而均勻，有很好的壓實效果和較高的生產(chǎn)率，適用于粘性土的壓實，不適用于非粘性土及高含水量粘土的壓實。 振動壓路機進行碾壓 振動壓路機壓實深度較大，最適用于壓實非粘性土、碎石、塊石及不同類型、不同厚度的瀝青混合料面層。 沖擊壓路機進行碾壓 適用于粉質(zhì)粘土的碾壓，在基底處理或路基補壓時經(jīng)常使用。2）、土石方施工機械 路基土石方施工機械

17、，包括挖、裝、運、壓實等工序的主機、輔機及其可換的工作裝置等 常用機械： 1、鏟土運輸機械：推土機、鏟運機和平地機； 2、挖掘機械：正鏟挖掘機、反鏟挖掘機、拉鏟挖掘機和抓鏟挖掘機； 3、工程運輸機械：公路型和非公路型車輛； 4、石方工程機械：松土器和各種鑿巖鉆孔機械。 選擇原則： 土方施工機械的選擇與工程實際情況相結合主導施工機械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過程的機械選擇土方施工機械要考慮其他施工方法，輔助土方機械化施工。3、 質(zhì)量檢驗方法及主要設備 據(jù)鐵路路基設計規(guī)范 tb10012005 6.2.1.中規(guī)定：級配沙礫石應采用地基系數(shù)和孔隙率作為指標。并應符合表6.2.1-1和表6.2

18、.1-2的規(guī)定。 表6.2.11 基床表層的壓實標準層位填料類別鐵路等級壓實指標細粒土、粉砂、改良土砂類土（粉砂除外）礫石土碎石土塊石土級級級級級級級級級級基床表層壓實系數(shù)k(0.93)地基系數(shù)k(mpa/m)(100)110150140150140相對密度 d0.8孔隙率n（%）28292829注：細粒土、粉砂、改良土一欄中，有括號的僅為改良土的壓實標準，無括號的為細粒土、粉砂、改良土的壓實標準。 表6.2.12 級配碎石或級配砂礫石的基床表層厚度及壓實標準填料 厚度（m）基床系數(shù)k（mpa/m）孔隙率(%)適用范圍級配碎石或級配砂礫石0.615028路堤級配碎石或級配砂礫石0.515028軟質(zhì)巖、強風化硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹中粗砂0.113018由鐵路路基設計規(guī)范tb 10001-20056.2.2.4知：級配沙礫石應采用地基系數(shù)和孔隙率作為指標。并應符合表6.2.2的規(guī)定（如下）。 表6.2.2 基床底層的壓實標準層位 填料類別鐵 路 等 級 壓實指標細粒土、粉砂、改