(完整版)鐵路線路及站場第一章路基及橋隧建筑物課件

1、第一章 路基及橋隧建筑物 第一節(jié) 路 基 第二節(jié) 橋隧建筑物第一節(jié) 路 基 路基是鋪設(shè)軌道的基礎(chǔ)，是鐵路的重要組成部分。它直接承受軌道傳遞的壓力，并將其傳遞到地基。路基狀態(tài)如何直接關(guān)系到線路的質(zhì)量，直接影響行車速度及行車安全。路基是由路基本體和為確保其能正常使用而修建的路基防護(hù)加固、排水建筑物所組成。一、路基橫斷面形式 垂直于線路中心線的路基斷面，稱路基橫斷面。鐵道路基按其橫斷面形式分為以下六種： 1路堤式路基 路堤式路基，指線路標(biāo)高高于天然地面，經(jīng)填方的方式修筑而成的路基，如圖11所示。 圖11 路堤式路基 2路塹qian式路基 路塹式路基，指線路標(biāo)高低于天然地面，經(jīng)挖方的方式修筑而成的路基

2、，如圖12所示。 圖12 路塹式路基 3不填不挖式路基 不填不挖式路基，指線路標(biāo)高與天然地面相同，無需填方和挖方的路基，如圖l3所示。 圖13 不填不挖式路基 4半堤式路基 半堤式路基，指路基的一側(cè)需在天然地面上填方修筑而成的路基，如圖14所示。圖14 半堤式路基 5半塹式路基 半塹式路基，指路基的一側(cè)需在天然地面上挖方修筑而成的路基，如圖15所示。圖15 半塹式路基 6半堤半塹式路基 半堤半塹式路基，指路基的一側(cè)需在天然地面上填方修筑，而另一側(cè)則在天然地面上挖方修筑而成的路基，如圖16所示。圖16 半堤半塹式路基 二、路基組成 路基由路基本體和為確保路基本體能正常工作而修建的路基防護(hù)建筑物及

3、排水建筑物組成。 1路堤 圖17 為一般黏性土路堤路基橫斷面示意圖。它由路基頂面、邊坡、護(hù)道和取土坑(或縱向排水溝)等組成。圖17 直線地段一般黏性土路堤 路基頂面即鋪設(shè)軌道的工作面。其寬度為兩側(cè)路肩邊緣之間的距離，其值根據(jù)線路等級、正線數(shù)目、軌道類型及道床標(biāo)準(zhǔn)形式等因素確定。 路基頂面形狀可分為有路拱與無路拱兩種形式。路拱的作用是迅速排除道床下的積水，以保持路基面的干燥，一般由非滲水土修筑的路基頂面應(yīng)設(shè)路拱，而由巖石或滲水土修筑的路基頂面可不設(shè)路拱。單線路基頂面的路拱采用梯形，上頂寬為21 m，拱高為O15 m，下底寬為路基面寬；雙線路基面的路拱采用三角形，拱高為02 m，底寬仍與路基面寬相

4、等，如圖18所示。圖18 路拱尺寸 路基邊坡即路肩邊緣外兩側(cè)的斜坡，其作用是增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性。邊坡的坡度是以邊坡上任意兩點(diǎn)間的垂直高度與水平距離之比來表示的，它根據(jù)路基本體填料和路堤高度等因素確定，一般為1：15或1：175。 路基護(hù)道是指路堤坡腳與取土坑(或排水溝)之間的坡度，其寬度一般不小于2 m，并向外做成24的排水坡。其作用為保持路基邊坡的穩(wěn)定，防止雨水沖刷坡腳造成邊坡塌方。 取土坑(兼作排水溝)位于路堤護(hù)道外側(cè)，用以排除路堤范圍內(nèi)的地面水。取土坑縱向坡度不小于2，困難地段不小于1。其斷面呈梯形，邊坡一般靠路基一側(cè)為1：15，另一側(cè)為1：1。作排水溝用時其底寬不小于O4 m，深不小于0

5、6 m。 2路塹 圖19為一般黏性土路塹路基橫斷面示意圖。它由路基頂面、側(cè)溝、邊坡、隔帶、棄土堆、天溝等組成。圖19 直線地段一般黏性土路塹 路塹路基的頂面形狀與路堤路基頂面形狀相同。 側(cè)溝位于路基頂面兩側(cè)，用以排泄路塹邊坡和路基頂面上流下來的地面水，其橫斷面呈梯形，溝深一般不小于O6 m，溝底寬度不小于o4 m，兩側(cè)邊坡為1：11：15，溝底縱向坡度不小于2。 邊坡即側(cè)溝底至路塹開挖側(cè)面的斜坡，其坡度一般為1：11：15。 隔帶指塹頂邊緣至棄土堆坡腳的地帶，其寬度一般為25 m。設(shè)置隔帶可以減少棄土堆對邊坡的壓力，有利于邊坡穩(wěn)定。 棄土堆指開挖路塹時堆放在隔帶外的棄土。棄土堆于迎水一側(cè)，可以

6、阻擋地面水流入路塹。棄土堆的高度一般不超過3 m，內(nèi)、外側(cè)邊坡均不應(yīng)陡于l：15，棄土堆頂部應(yīng)做成向外的橫向坡，其坡度不小于 2 %。 天溝位于路塹頂棄土堆的外側(cè)，用以截排路塹上方流向路塹的地面水。 三、路基排水及防護(hù)加固 1路基排水 為防止地面水和地下水對路基的沖刷、浸蝕，要修建排泄或攔截建筑物，使地面水和地下水水位降低或能順暢流走。 排除路基地面水的設(shè)備有側(cè)溝、天溝、截水溝和矩形水槽等。各種水溝應(yīng)位于距路基本體不太遠(yuǎn)的范圍內(nèi)，以節(jié)省用地，但應(yīng)不影響路基邊坡的穩(wěn)定。 排除或降低路基地下水的設(shè)備有明溝、槽溝、滲溝和滲管等。明溝橫斷面通常采用梯形，如圖110所示。 圖110 漿砌片石明溝斷面 槽

7、溝橫斷面通常采用矩形，如圖111所示。明溝或槽溝的溝壁外側(cè)與含水地層之間設(shè)反濾層，溝壁上應(yīng)設(shè)一排或多排向溝內(nèi)傾斜的滲水孔和縫隙。圖112為滲溝、滲管橫斷面示意圖。圖111 漿砌片石槽溝斷面圖112 滲溝、滲溝斷面 2路基防護(hù)加固 路基坡面長期裸露在自然界中，受自然風(fēng)化及雨水沖刷的破壞作用，會出現(xiàn)邊坡剝落、局部凹陷、表土溜滑、坡腳被掏空崩塌等不同的坡面變形。為保證路基的堅固和穩(wěn)定，路基坡面常用種草、抹面、噴漿、勾縫、砌石、修建擋土墻(如圖113所示)等方式加以防護(hù)加固。圖113 擋土墻設(shè)置示意圖四、路基病害 路基在列車荷載的作用和自然條件(如雨水、風(fēng)沙等侵蝕)的影響下，不可避免地會引起路基土壤力

8、學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，形成路基病害。常見的路基病害有翻漿冒泥、路基凍脹、滑坡和邊坡塌方。翻漿冒泥路基凍脹滑坡和邊坡塌方 1翻漿冒泥 土質(zhì)路基頂面因道床污染及排水不良，在列車反復(fù)振動作用下形成泥漿向上翻冒現(xiàn)象，稱翻漿冒泥。此病害不僅會使軌道下沉和變形，還會由于道床的空隙被泥漿填充，晴天干燥時，泥漿與石砟粘結(jié)在一起使道床板結(jié)，造成道床的彈性下降，雨天潮濕時，泥漿與石砟混在一起會降低路基的承載力，在列車動力作用下造成道砟陷入路基面，引起軌面坑洼，導(dǎo)致列車運(yùn)行的不平穩(wěn)，甚至?xí)＜靶熊嚢踩７瓭{冒泥的整治辦法是排除地表水，降低地下水位，徹底清篩道床，加鋪砂墊床或更換路基頂面土壤等。 2路基凍脹 路基凍脹是嚴(yán)寒

9、地區(qū)鐵路線路上，由于路基排水不良和地下水侵蝕，在嚴(yán)寒季節(jié)發(fā)生的路基頂面不均勻隆起的現(xiàn)象。凍脹使軌道出現(xiàn)高低不平，將嚴(yán)重危及行車安全。路基凍脹的整治辦法是排除地表水和降低地下水位，更換土質(zhì)，改良土質(zhì)或?qū)t渣覆蓋在路基基床表層作保溫材料。 3滑坡 滑坡指在一定的地形地質(zhì)條件下，由于地表水的大量侵入或地下水的作用，土體或巖體在重力的作用下，沿某一層面或軟弱帶作整體緩慢或急速滑動的現(xiàn)象，如圖114所示。滑坡的綜合防治辦法為攔截地下水，排除地表水和修建支擋建筑。圖114 滑 坡 4邊坡塌方 山區(qū)鐵路的路基多為深塹高堤，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。在雨季，由于雨水浸蝕、洪水沖刷、土質(zhì)路基變軟、石質(zhì)路基巖石發(fā)生風(fēng)化，在列

10、車荷載作用下，路基邊坡發(fā)生坍塌叫邊坡塌方。在北方地區(qū)裂隙中的水凍結(jié)后，體積膨脹，也會導(dǎo)致邊坡塌方。為防止邊坡塌方，可在坡面種草或鋪片石，必要時可在邊坡坡腳處砌擋土墻。 五、站場路基及排水 站場路基面一般不設(shè)路拱，而應(yīng)設(shè)有橫向坡度以利排水，其坡度根據(jù)土質(zhì)種類、道砟種類、降水量及同一坡面上的線路數(shù)目確定，一般以2為宜。 站場路基面的形狀，可根據(jù)車站路基寬度、排水要求及路基填挖情況確定。在線路數(shù)目較少的中間站可設(shè)為單面坡或雙面坡橫斷面，如圖115所示； 圖115 單、雙面坡站場路基橫斷面 而在線路數(shù)目較多的區(qū)段站、編組站、客運(yùn)站及大型貨場等則多設(shè)為鋸齒形橫斷面，如圖116所示。圖116 鋸齒形站場路

11、基橫斷面 站場路基排水系統(tǒng)主要由橫向、縱向排水設(shè)備組成。 圖117為某中間站站場排水系統(tǒng)平面布置示意圖。該站共4條線路，站場路基面呈雙面坡，在3道與基本站臺間和4道外側(cè)均設(shè)有帶蓋板的縱向排水溝槽。地表水可經(jīng)縱向排水槽及橫向排水涵管排出站外。圖117 中間站站場排水系統(tǒng)平面布置圖第二節(jié) 橋隧建筑物 橋隧建筑物包括橋梁、隧道、涵洞、明渠、天橋、地道、跨線橋等。本節(jié)主要介紹橋梁、隧道、涵洞。一、橋 梁 鐵道線路在跨越江河、深谷、公路或其他鐵道線時都需修建橋梁，橋梁是鐵道線路的重要組成部分。 (一)橋梁組成 鐵道橋梁由上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩大部分組成。上部結(jié)構(gòu)亦稱橋跨結(jié)構(gòu)，包括橋面、梁、支座等，下部結(jié)構(gòu)

12、包括橋墩、橋臺和基礎(chǔ)，如圖l18所示。圖118 橋梁組成 橋面指橋上的路面，即鋪設(shè)軌道和供人行走的部分，通常分有砟橋面和無砟橋面兩種。無砟橋面的鋼軌和軌枕直接鋪在鋼梁或木梁上。橋面上除基本軌外，還設(shè)有護(hù)軌，其作用是控制列車在橋上脫軌后車輪的運(yùn)行方向，防止發(fā)生列車墜下、翻車事故。 成型無砟軌道有砟橋面 梁是橋梁上部結(jié)構(gòu)的主體，它支承橋面和由橋面?zhèn)鱽淼闹亓ΑＡ簯?yīng)有足夠的強(qiáng)度，它的式樣很多，常有鋼梁、鋼桁梁及鋼筋混凝土梁等。 支座是橋梁墩臺上支承橋跨的構(gòu)件，分為固定支座和鉸支座兩種。 橋墩是橋梁中部支承橋跨結(jié)構(gòu)的建筑物。橋臺是橋梁兩端支承和連接路基的建筑物。基礎(chǔ)設(shè)置在橋墩和橋臺的下部，支承墩臺自身的

13、重量、橋跨重量、列車重量和沖擊力等，并把這些力傳到地基。 每個橋跨兩支點(diǎn)間的距離叫跨度。每個橋孔設(shè)計水位處的距離叫孔徑。兩端橋臺擋砟墻之間的距離為橋梁全長。固定支座鉸支座橋墩 (二)橋梁種類 1按橋梁長度分 小橋橋長20 m；中橋20 m橋長100 m；大橋100 m橋長500 m；特大橋橋長500 m。 2按橋跨結(jié)構(gòu)分 梁式橋橋的梁由支座支承在橋墩和墩臺上，如圖l19所示。圖119 梁式橋拱橋橋跨結(jié)構(gòu)的主體呈拱形，如圖120所示。圖120 拱橋鋼架橋梁與墩臺連成一個整體的橋梁，如圖12l所示。圖121 鋼架橋斜拉橋由梁、斜拉索、塔架組成，如圖122所示。 懸索橋用纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)，橋面用

14、吊索或吊桿掛在纜索上，如圖123所示。圖122 斜拉橋圖123 懸索橋 4按橋梁跨越的障礙分 跨河橋跨越江河、湖泊。 跨線橋又稱立交橋，鐵路與鐵路、鐵路與公路相互交叉時所建的橋梁，如圖124所示。高架橋又稱棧橋或旱橋，跨越寬谷、深溝，如圖125所示。圖124 跨線橋圖125 高架橋 (三)橋梁荷載 一座橋梁所承受的荷載主要包括恒載和活載兩部分。恒載指橋梁結(jié)構(gòu)本身的自重?；钶d主要指列車重量及沖擊力。建橋時橋梁各部分結(jié)構(gòu)要根據(jù)鐵道線路等級、橋跨材料及跨度，適應(yīng)列車重量、密度、速度發(fā)展的需要，按鐵道部制定的標(biāo)準(zhǔn)活載設(shè)計。 營業(yè)線上的橋梁經(jīng)長期使用后其荷載能力會降低，為保證行車安全應(yīng)定期進(jìn)行檢定，荷載

15、能力不能滿足需要時，應(yīng)對其進(jìn)行加固或更新。當(dāng)采用多機(jī)重聯(lián)的列車或重載列車通過橋梁時，應(yīng)將橋梁的荷載能力與通過的機(jī)車車輛重量進(jìn)行比較。若橋梁的荷載能力高于機(jī)車車輛重量及沖擊力，表明該橋梁可以保證該機(jī)車車輛按規(guī)定速度安全通過。反之，為保證行車安全，應(yīng)限定橋梁的運(yùn)用條件，如限制列車過橋速度、限制機(jī)車重聯(lián)臺數(shù)或限制機(jī)車類型等。 列車在橋上高速運(yùn)行時，由于車體彈簧的振動、軌面不平順及機(jī)車動輪的不平順沖擊等原因，會對橋梁產(chǎn)生較大的沖擊力，適當(dāng)降低列車過橋速度，可減少活載對橋梁的作用。二、隧 道 隧道是修建在地層內(nèi)的建筑物。在山區(qū)修建鐵路時，為避免開挖深路塹或修建過長的迂回線，開鑿隧道往往會改善線路條件、提

16、高運(yùn)輸效率、節(jié)省運(yùn)營費(fèi)用。 鐵道隧道按長度可分為一般隧道(其長度小于2 000 m)、長隧道(其長度為2 0005 000 m)和特長隧道(其長度大于5 000 m)；按所在位置和埋藏條件又可分為傍山隧道、越嶺隧道、地下鐵道、深埋和淺埋隧道；按洞內(nèi)行車線路的多少還可分為單線隧道、雙線隧道及多線隧道。單線隧道雙線隧道軍都山隧道大瑤山隧道大秦鐵路軍都山隧道是大秦鐵路上最長的雙線隧道軍都山隧道是中國第一座重載鐵路雙線隧道，位于北京市延慶縣東南，燕山北麓，大秦鐵路延慶車站與鐵爐村車站之間。全長8460米，僅次于米花嶺隧道，是我國已運(yùn)營的第三座長大鐵路隧道。 大瑤山隧道是中國已通車的最長雙線電氣化鐵路隧

17、道，其長度在世界鐵路隧道中列第10位。位于京廣鐵路廣東省北部大瑤山的坪石至樂昌間，自北向南穿越大瑤山，全長14295米。 隧道一般由洞身、襯砌、洞門和避車洞、避人洞幾部分組成。 洞身是隧道的主體部分，是列車通過的通道。為保證行車安全，洞身應(yīng)有一定的凈空，按規(guī)定的隧道建筑限界確定橫斷面。 襯砌指沿隧道周邊用石料、混凝土等砌筑的支撐結(jié)構(gòu)。它的作用是用來承受地層壓力，阻止坑道周圍地層的變形，防止巖石的風(fēng)化、坍塌，維護(hù)坑道輪廓不侵入建筑限界的范圍，以保證行車安全。襯砌通常由拱圈、邊墻、仰拱等組成，如圖l26所示。圖126 隧道內(nèi)部襯砌 洞門指隧道進(jìn)出口的建筑裝飾結(jié)構(gòu)，如圖127所示。它的作用是用來保持洞口上方及兩側(cè)坡面的穩(wěn)定，并將洞口上方流下的水通過洞門處的排水溝引離隧道，保證隧道的正常使用。常見的洞門有普通洞門和帶翼墻的洞門。圖127 隧道洞門 避車洞與避人洞指設(shè)于隧道內(nèi)兩側(cè)邊墻上交錯排列的附屬建筑物，它是為列車通過時便于工作人員、行人及運(yùn)料小車躲避而修建的。避車洞每隔300 m設(shè)一個，避人洞在相鄰避車洞之間每60 m設(shè)一個。三、涵 洞 涵洞是埋設(shè)在路堤下部填土中，用以通過水流或行人的建筑物。它與橋的區(qū)別是：橋的上部一般無填土，而涵洞頂部則有一定厚