(完整版)高速铁路路基设计

300 13.90
4.5
德国 230-300 13.7-14.0
4.7
日本 200300
11.40
4.3
200
12.1 ~12. 3
4.4
中国
250
300350
13.4
13.6~1 3.8
4.6
4.8~5. 0
距接触网距离b（m）
3.1
3.65
3.1 3.1
3.1
路肩宽度c（m） 基床表 h1（cm） 层（m） h2（cm）
D、京沪高速铁路
路基基床由表层与底层组成。有砟轨道表层级配碎石或级配砂砾石厚 0.7m，k30≥190Mpa， EVd≥55MN/m。基床底层厚2.3m，K30≥1 30～50Mpa， EVd≥40MN/m 。
高速规范
➢ 无砟轨道支承层（或底座板）底部路基面可设计 为水平或设置0.5%横向坡度，支承层（或底座板） 边缘路基面向两侧设置不小于4%的横向排水坡。
我国无砟轨道客运专线工后沉降
➢ 路基工后沉降量一般不应超过扣件允许的沉降调 高量15mm；沉降比较均匀、长度大于20m的路 基，允许的最大工后沉降量为30mm；并且调整 轨面高程后的竖曲线半径应满足：Rsh ≥0.4 vsJ2 Rsh----轨面圆顺的竖曲线半径（m)； vsJ----设 计最高速度(km/h)
路基面动变形
弹性变形： 路基面的弹性变形直接反映了路基的综合刚度，与路基结构类
型、基床表层厚度、基床底层刚度有关。 塑性变形：
路基基床承受的是高速列车长期动荷载，大量试验证明土体在 长期动荷载反复作用下，其塑性变形也随之增大，当动应力值大 于某一定值（临界动应力）时，随着震动次数的增加，塑性变形 将逐步发展直至破坏，这种情况是不允许出现的。
➢ 路桥或路隧交界处差异沉降不应大于5mm,过渡 段沉降造成的路基和桥梁或隧道的折角不应大于 1/1000。。
变形控制是高速铁路路基设计施工的关键，路基的变形一 般分为两类，即：路基基床动变形（弹性变形及塑性变形） 和路基本体及地基的压密变形。
路基面动变形： 路基面动变形是由列车动荷载引起的基床变形。动变形 与列车轴重、行车速度、轨道状态、以及基床结构、材料， 压实度等关系密切。 动变形包括弹性变形和塑性变形，它对乘车舒适度、轨 道平顺性的日常养护维护等均有影响。
1:m
2.3
基床
底层
1:m
4%
4%
基床以下路堤
单位：m
有砟轨道双线路堤标准横断面示意图
4.4 1.4 1.2 0.5 1.3
线间距
4.4 1.3 0.5 1.2 1.4
3.1
3.1
0.7
1:1.75 4% 4%
基床
表层
4% 1:1.75
4%
2.3
1:m
基床
底层
4%
4%
基床以下路堤
1:m 单位：m
2、基床厚度确定原则
➢ 按填土允许应力控制条件时，根据“高速铁路路 基设计技术条件研究”报告，得到基床下部填土 允许动强度与基床表层厚度的关系，当压实度 K=1.0时，基床表层厚度约需0.6m左右；若压实 度K=0.95，则基床表层厚约需0.8m左右。
➢ 综合变形控制与强度控制两方面的计算结果，取 基床表层厚为0.7m。
➢ 因此，基于以上分析，将路基两侧路肩宽度定1.0~1.4m。
京沪高速铁路
相关的试验研究资料表明，目前我国“规范”所采用的基床结构及 标准，其动力响应值可满足客运专线高速运行的要求。
4、各国路基面结构尺寸
项目
国别
速度v（km/s） 230
断面宽度s（m） 13.40
线间距a（m）
4.0
法国 270 13.60 4.2
这次大会是我国高速铁路体制建设的重 要步骤---
建立中国高速铁路建设完善的体系，实 现自主创新、自我发展，完善铁路技术标 准等等
➢ 建立和完善中国高速铁路标准体系的条件 已经具备、时机成熟：
1、开展了广泛深入的理论研究（上世纪90年 代就做了大量的工作）
高速度：300~350km/h； 高密度：最密3分钟一趟列车； 高可靠性：保证旅客的安全、舒适。
各国根据自身情况对沉降控制都提出了严格标准， 我国高速铁路工后沉降控制标准：
➢ 300、350km/h高速铁路路基工后沉降不大于 5cm（路桥过渡3cm），年沉降速率应小于2cm/ 年。
➢ 250km/h客运专线工后沉降不大于10cm（路桥过 渡段5cm),年沉降速率应小于3cm/年。
➢ ［200km/h客运专线工后沉降不大于15cm（路桥 过渡段8cm),年沉降速率应小于4cm/年。］
沉降估算与测算
设计阶段的沉降估算：根据地质条件、土层物理力学参数、填土
高度、地基加固措施、工期等计算总沉降量及工后沉降量。由于地层的不 均匀性、参数选取的精度、计算方法的局限性，以及施工过程的影响等因 素，此时沉降计算只能是一种估算。下图为某路堤实测沉降过程曲线与理 论沉降过程对比图，实测值与计算值明显有较大差别，其精度难以满足客 运专线高标准要求
➢ 2009年4月7日召开《高速铁路设计规范》 送审稿审查会
➢ 2009年12月1日正式颁布实施《高速铁路设 计规范》（试行）TB10020--2009
➢ 高速铁路是指速度为250～350km/h的高速旅客 列车专用铁路。（近期兼顾货运的高速铁路还应 执行相关的规范）
➢ 路基主体工程应按土工结构物进行设计，设计使 用年限为100年。路基排水设施结构设计使用年 限为30年，路基边坡防护结构设计使用年限为 60年。
一、概述 二、路基结构及要求 三、路基变形控制 四、路基填料分类与填筑 五、路堤、路堑、低路堤 六、地基处理 七、过渡段
一、概述
➢ 京沪高速铁路设计暂行规定（2004-12-30） ➢ 新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定
（2005-4-25） ➢ 新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规
0.45 0.2～0.35 ≥0.7
德国高速铁路路基(有碴)断面示意图
基床由保护层≥20cm，防冻层（40cm）组成，采用工厂配制的矿物材 料混合物填筑。
B、德国高速铁路(300km)
Rheda型无碴轨道，双块式轨枕断面示意图
B、德国高速铁路(300km)
C、日本新干线
基床表层：沥青混凝土厚5cm，级配碎石厚30cm或厚65cm；基床 底层：厚230~265cm。
➢ 高速规范对基床要求： ➢ 基床表层的强度应能承受列车荷载的长期作用，
刚度应使列车运行时产生的弹性变形控制在一定 范围内，厚度应使扩散到其底层面上的动应力不 超出基床底层土的承载能力。
➢ 其填料应具有较高的强度及良好的水稳定性、防 冻性和压实性能，能够防止道砟压入基床及基床 土进入道床，防止地表水侵入导致基床软化及产 生翻浆冒泥、冻胀等基床病害。
➢ 高速铁路路基基床厚度按列车荷载产生的 动应力与路基自重应力之比为0.2的原则确 定。
➢ 计算结果表明：当动应力与自重应力之比 为0.2时，深度约为3.0m，因此将基床厚度 定为3.0m。
➢ 当基床表层变形模量E1=210 MPa，基床底层变 形模量E2=34 MPa时，基床表层厚度70cm，能 够满足ω0＜3.5mm的变形控制条件。
➢ 有砟轨道路基面形状应为三角形，由路基面中心 向两侧设置不小于4%的横向排水坡。曲线加宽时， 路基面仍应保持三角形。
➢ 有砟轨道路堤、路堑的两侧路肩宽度，双线不应 小于1.4m，单线不应小于1.5m。
无砟轨道双线路堤标准横断面示意图
4.3 3.0
线间距
4.3 3.0
0.4
4%
4%
基床
4%
表层
4%
➢ 对路基与桥台及路基与横向结构物过渡段、地层 变化较大处和不同地基处理措施连接处，应采取 逐渐过渡的地基处理方法，减少不均匀沉降。
➢ 路基施工应进行系统的沉降观测，铺轨前宜根据 沉降观测资料进行分析评估，确定路基工后沉降 满足要求后方可进行轨道铺设。
工后沉降：目前高速铁路设计规范定义为“铺轨工程完成以后， 路基设施产生的沉降量”，即：示意图中△S3。
➢ 路基作为轨道的基础，必须具有变形小、 强度高、刚度大且纵向变化均匀、长期稳 定和耐久等特性，以确保列车高速、安全、 舒适、平顺运行并最大程度减少维修工作 量。
➢ 路基工程应加强地质调绘和勘探、试验工 作，查明基底、路堑边坡、支挡结构基础 等的岩土结构及其物理力学性质，查明不 良地质情况，查明填料性质和分布等，在 取得可靠的地质资料基础上开展设计。
2、逐步积累了实践经验 3、创新成果不断涌现 4、建造技术更加成熟
从大纲审查会我们可以看到：
1、铁道部领导的重视。 2、对这本规范给予很高的希望：
建立完善的中国高速铁路技术体系、并 且要推出国门、走向世界。
➢ 2008年4月26日召开《高速铁路设计规范》 编制大纲审查会
➢ 2008年11月19日召开《高速铁路设计规范》 征求意见稿审查会
基床由覆盖层20~35cm，封堵层35~50cm，上层土方100cm组成， 覆盖层及封堵层均有各自严格的级配要求。
B、德国高速铁路(300km)
路基面(保护层顶面) 基床面
3.65(4.05) 1.60(1.90)
13.70(14.0) 4.70
3.65(4.05) 1.60(1.90)
保护层
防冻层
➢ 确保人员安全避让距离的需要：尽管高速铁路是全封闭的， 运行期间人员不能进入线路范围，但世界各国依然考虑人 行的安全问题，德国在线路设计规范中把离线路中心3.5m 以外作为安全区。
➢ 根据国外高速铁路一些国家的路肩宽度设置来看，日本早 期修建的东海道新干线时，路肩宽度一侧为0.5m，另一侧 为1.0m，但是1978年修订路基规范时，则提高到两侧路堤 均为1.2m，路堑为1.0m；法国修建巴黎—里昂TGV时，路 肩宽为1.5～2.0m，大西洋TGV时就改为2.25m；德国两侧 均为1.3m。
高速规范
基床结构： ➢ 路基基床分为基床表层和基床底层，路基
基床表层（无砟轨道含轨道支承层或底座 板）厚度为0.7m，底层厚度为2.3m，总厚 度为3.0m。
3、路肩宽度的确定
确定的原则：
➢ 路基稳定的需要：特别是浸水后路堤边坡的稳定性。路肩 部分设置接触网支柱、电缆槽、通信、信号设备等。
➢ 满足养护维修的需要。
基床底层（cm） 基床厚度（cm）
2.0-2.2 20-35 35-50
100 170
1.65-1.90
1.01.4
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 1.4
1.4
20-35
5
60 70
70
45
30-60
120-135
235265
190
230
230
200-250 300 250 300 300
三、路基变形控制
高速规范要求：
➢ 路基工后沉降值应控制在允许范围内，地基处理 措施应根据地形和地质条件、路堤高度、填料及 工期等进行计算分析确定。
➢ 基床表层厚度：“高速铁路路基设计技术 条件研究”中提出基床表层厚度由以下两 个方面原则确定：
➢ 强度控制：以作用在基床底层顶面的动应 力不大于填土允许应力为控制条件。
➢ 变形控制：在列车荷载作用下，以路基顶 面变形量不大于3.5mm为控制条件；
➢ 列车动应力由轨道、道床传至路基本体，沿深度 逐渐衰减。在路基某一深度处，列车荷载引起的 动应力只占路基自重荷载的一小部分，在此深度 以下，动荷载对路基的影响很小。
定（2005-8-10） ➢ 客运专线无砟轨道铁路设计指南（2005-10-09） ➢ 新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规
定（2007-3-15） ➢ 高速铁路设计规范（试行）（2009-12-1）
➢ 2008年4月26日召开《高速铁路设计规范》 编制大纲审查会
➢ 卢春房副部长在编制大纲审查会上指出：
➢ 路基设计应符合防灾减灾要求，提高路基 抵抗连续强降雨、洪水及地震等自然灾害 的能力。
➢ 高速铁路路基关键技术： ➢ 路基结构 ➢ 路基变形控制 ➢ 路基填料 ➢ 地基处理技术 ➢ 过渡段 ➢ （路基排水、防护、支挡工程） ➢ （接口设计）
二、路基结构及要求
1、各国路基标准横断面 A、法国TGV
➢ 变形控制：
在列车荷载作用下，以路基顶面变形量 不大于3.5mm为控制条件；
➢ 根据计算，当基床表层变形模量E1=210 MPa，基床底层变形模量E2=34 MPa时， 基床表层厚度70cm，能够满足ω0＜3.5mm 的控制条件。 秦沈实测值：0.47-0.94mm。
路基本体的压缩变形：
实测资料表明：当填料及压实度满足要求时，路基本体压 密沉降仅占填土高度的0.1-0.5%，且完成的时间较快（一般 在一年左右可完成），故工后沉降主要是由地基沉降引起的沉 降量。