路基及过渡段基本知识2012

高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术

加筋土路堤法
加筋土路堤法是在过渡段路堤填料（必要时也可包
括地基）中埋设一定数量的加筋材料，形成加筋土路堤
结构。加筋土不仅能增加路堤的强度，而且还能大幅度 提高路堤的刚度，显著减少路基的变形。 公路部门试验研究表明，使用加筋土路堤结构来处理桥 台跳车有两大作用：一是能大大减小桥背路堤的沉降，
高速铁路路基基床 一、基床的作用与结构
2 基床结构 基床结构基本上可分为二层系统、多层系统或强化的基床结 构两种型式。 传统的普速线路多为道床与土质基床直接相连的二层系统， 称为土基床。 在道床与土路基之间设臵一层路基保护层或垫层的基床结构 称为多层系统或强化的基床结构 。 多层系统中的路基保护层或垫层可以有效地防治基床病害 德国和法国高速铁路路基基床的保护层厚度为25～30cm， 日本高速铁路板式轨道有30cm厚的保护层，其中表面为5cm 厚的沥青混凝土或水硬性高炉矿碴碎石。
二是能将桥背路堤与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成
连续斜坡式沉降。
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术

加筋土路堤法
通过调整加筋材料的布臵间距和位臵，可 方便地达到路桥间线路平顺过渡的目的。（a） 所示布臵方式的主要作用是加强基床结构，增 大基床的刚度，减少机车动荷载引起的基床变 形。（c）所示布臵方式既能增大路堤基床的 刚度，又能减小动载和自重引起的路堤变形。
高速铁路路基基床 二、基床表层
4、基床表层的压实标准
高速铁路路基基床 三、基床底层
高速铁路路基基床底层填料只能用A、B组填料 或改良土。
高速铁路地基处理方法 地基处理的目的
①提高地基土的抗剪强度，即提高地基承载能力；
②改善地基土的压缩特性，增加其密实度，减少
基础的沉降和不均匀沉降；
③改善其透水性，消除其它不利因素的影响，达 到满足建筑物对地基强度与变形要求的目的。
高速铁路路基设计荷载及标准横断面

标准横断面
一、路肩宽度
路肩虽不直接承受列干荷载作用．但它对保证路基部分受力稳 固十分重要，路肩宽度选择应满足敷设接触网宽度，安防通信 信号设备、埋设必要的线路标志．通行养路机具等要求。 路肩宽度取决以下四个因素： 1、路基稳定的需要，特别是浸水后路基边坡的稳定性； 2、满足养护维修的需要； 3、保证行人的安全，符合安全退避距离的要求； 4、为路堤压密与道床边坡坍落留有余地。 参考其他国家资料的基础上，提出我国路基两侧均为 1.4m（双线）1.5m（单线）的标准。
桥台
路基
(a) 塑性变形
过渡段塑性变形和刚度突变图
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
依据系统工程的观点，从结构设计到施工组织， 从工期安排到质量检测等方面都采取了措施，严格控 制轨道的刚度变化和由于沉降不均匀引起的轨面变形 （弯折角），以达到线路的平顺度，保证高速列车安 全和平稳运行的目的。

路桥过渡段的处理方法
高速铁路地基处理方法 地基处理方法





对于浅层软弱地基采用了换填碾压处理、或换填砂 垫层处理； 对于深层软基的主要地段采用袋装砂井、塑料排水 板的排水固结加预压的处理方法； 对于工后沉降要求高及路桥过渡段，根据地质条件 和经济对比，采用了砂桩、碎石桩、粉喷桩、搅拌 桩、旋喷桩等地基处理方法； 对于有地震液化的粉土或粉细砂层的地基段，采用 了挤密砂桩的处理方法； 新建的一些客运专线采用强夯、CFG桩、灰土挤密 桩、桩网、桩板等地基处理方法。
高速铁路路基基床 二、基床表层
3、基床的表层填料



基床表层的级配砂砾石和级配碎石必须严格控制其细集料 的液限和塑性指数，亦即严格控制0.5mm以下细粒土的含 量，如果细粒土含量过高，将使塑性指数增大，降低集料 的强度和刚度，水稳性也差。 为防止道碴嵌入及防止基床底层颗粒进入基床表层，不同 材料之间的级配必须满足太沙基的反滤准则，即（为粗粒 土颗粒级配曲线上相应于15％含量的粒径，为细粒土颗粒 级配曲线上相应于85％含量的粒径）。 当与下部填土不能满足此项要求时，基床表层应采用颗粒 级配不同的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合成材 料。但当下部填土为改良土时，可不受此项规定的限制。
高速铁路路基及过渡段 基本知识
方淑君
中南大学 2012.8
主要内容


1、高速铁路路基技术特点
2、高速铁路路基设计荷载及标准横断面


3、高速铁路路基基床
4、高速铁路地基处理方法
5、高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
6、高速铁路路基与桥（涵）过渡段分析与设置 7、高速铁路路基防排水工程 8、路基边坡加固与防护
轨道不平顺（累计沉降和不均匀沉降）影响速 度和舒适度。 变形包括：列车行驶中路基面产生的弹性变形； 长期行车引起的基床累积下沉（塑性变形）； 路基本体填土及地基的压缩下沉。 就路基而言，过去多注重于强度问题，并以强 度作为轨下系统设计与施工的主要控制条件。 而现在强度已不成为问题，一般在达到强度破 坏前，可能已经出现了不能容许的过大有害变 形。
高速铁路路基基床 一、基床的作用与结构
1、基床的作用
（1）增强线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一 定的刚度，使列车通过时的弹件变形控制在—定范围 之内； （2）基床具有足够的刚度，在列车荷载的重复作用下， 塑性积累变形小； （3）防止道碴压人基床及基床土进入道碴层； （4）防止雨水浸入基床使基床上软化，防止发生翻浆冒 泥等基床病害； （5）防冻等。
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
P
桥台
道碴 路基 x
(A) P x
(B)
P
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
路桥过渡段变形不一致的原因


路基与桥梁结构的差异 地基条件的差异 桥台后路堤填料 设计及施工问题 重桥轻路意识的影响
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
塑性变形
刚度
位置
位置 桥台 (b) 刚度 路基
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术

设置过渡段的原因
在路基与桥梁连接处，由于路基与桥梁刚度差别很大， 一方面引起轨道刚度的变化，另一方面，路基与桥台的 沉降也不一致，在桥路过渡点附近极易产生沉降差，导 致轨面发生弯折。当列车高速通过时，必然会增加列车 与线路的振动，引起列车与线路结构的相互作用力的增 加，影响线路结构的稳定，甚至危及行车安全。在路基 与桥梁之间设臵一定长度的过渡段，可使轨道的刚度逐 渐变化，并最大限度地减少路基与桥梁之间的沉降差， 达到降低列车与线路的振动，减缓线路结构的变形，保 证列车安全、平稳、舒适运行的目的。


高速铁路路基基床
时速140公里及以下铁路线路基床结构
高速铁路线路基床结构
设计速度 (km/h)
200 250
基床表层厚度 (m)
0.60 0.70
基床底层厚度 (m)
1.90 2.30
基床总厚度(m)
2.50 3.00
高速铁路路基基床
日本强化基床表层结构图
高速铁路路基基床 二、基床表层
3、基床的表层填料
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术

碎石填料填筑法
碎石填料填筑法是指使用强度高、变形小的 优质材料（如碎石类填料）进行过渡段填筑的方 法。该方法无论是铁路系统还是公路系统，都是 一种最常用的减小路桥间沉降差的处理方法。其 设计意图明确，材料性质可靠，易控制，刚度与 变形可实现均匀过渡。该处理方法可能存在的问 题是桥台台背窄小空间的压实质量不易得到保证， 相对较大的自重引起地基的沉降也较大。
①在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向刚度 ②在过渡段较软一侧，增大轨道的竖向刚度 ③在过渡段较硬一侧，减小轨道的竖向刚度
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术

在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向 刚度
该类处理方法的主要目的是通过加强路基结构来 减少路基与桥台之间在刚度与沉降方面的差异，进而
减少路桥间线路的不平顺。
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术
高速铁路路基与桥（涵）过渡段技术


碎石填料填筑法
使用力学性能较好的轻型材料填筑路桥过渡段是近年 来国内外研究、开发和应用的一种减轻结构物自重的 方法。该法可显著减少桥台背填料自身的压缩变形、 对地基的竖向加载作用 及对桥台结构的水平压力，使 路堤对地基变形的影响减小，并可与地基处理综合运 用，可降低地基处理的费用，减小地基处理的范围和 缩短施工工期。
一、静荷载 有砟：Ⅰ级重型轨，钢轨60KG/m，轨枕Ⅲ型砼枕，枕长 2.6m，1600～1800根/m，道砟厚≥35cm，砟肩宽52cm。 无砟：荷载换算的土柱高度及分布面积与轨道类型和列车 类型有关。 二、动荷载 路基动应力的幅值与机车车辆运行情况，线路及基础状态 等有关，一般采取实测与理论分析相结合的方法来分析。
高速铁路路基技术特点
列车运行的高速、舒适、安全运送旅客特征，要求 路基必需具备强度高、刚度大、纵向变化均匀、长久稳 定的特点。

高标准的填筑技术和强化的基床结构
路基必须作为结构物来对待。 填筑材料、压实标准、变形控制、检测标准提高。 强化基床表层：动态稳定性、水稳性、渗透性。
严格控制路基沉降变形
2、曲线地段路基面加宽值 曲线加宽值应在缓和曲线内渐变，无砟轨道时一般不加宽。
高速铁路路基设计荷载及标准横断面

标准横断面
三、高速铁路路基标准横断面图
有砟轨道
无砟轨道
高速铁路路基基床 对基床的要求

•
• •
强度要求：应有足够的强度以抵抗列车荷载产生的动应力而 不致破坏；能抵抗道碴压入基床土中，防止道碴陷槽等病害 的形成；在路基填筑阶段能承受重型施工车辆走行而不形成 印坑，以免留下隐患。 防渗要求：能够防止雨水浸入造成路基土软化，防止翻浆冒 泥等病害。 在可能发生冻害的地区，还有防冻等特殊要求。 刚度要求：在列车的重复作用下，塑性累积变形很小，避免 形成过大的不均匀下沉造成轨道的不平顺，增加养护维修的 困难；在列车高速行驶时，基床的弹性变形应满足高速行走 的安全性和舒适性要求，同时还能保障道床的稳固。
高速铁路路基基床 二、基床表层

2、基床厚度的确定原则
基床可分为基床表层和底层，把受列车动荷载作用强、 又可受水和气温作用而影响土的性质的区域称为基床表 层，把其以下部位称为基床底层。 基床的厚度按列车荷载产生的动应力与自重应力之比小 于0.2的原则确定。 基床表层厚度可采用变形控制或强度控制两种方法确定 ①变形控制法:在列车荷载作用下路基顶面变形量不大 于允许值。 ②强度控制法:作用在基床表层下填土上的动应力不大 于填土容许动应力。
高速铁路路基基床 一、基床的作用与结构
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表层厚度与无碴轨道的混凝土支承层或混凝土底座的总厚 度不应小于0.7m，底层厚度为2.3m。混凝土支承层或混凝 土底座以外的路基面应设防排水层，采用厚5～10cm沥青 混凝土或C25混凝土
高速铁路路基基床 二、基床表层
1、基床表层的作用 （1）增加线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具 有一定的刚度，使列车通过时的弹性变形控制在 一定范围之内； （2）动应力不超过临界动应力；、 （3）防止道砟压入道床及基床土进入道砟层； （4）防止雨水浸入基床使基床上软化； （5）防冻等。
轨道基础刚度变化处设置过渡段
确保高速行车的平稳与安全，在路桥、路涵、 堤堑处设置过渡段。 设置一定长度的过渡段，控制轨道刚度逐渐 变化，减少由于不均匀沉降引起的轨道不平 顺。
高速铁路路基设计荷载及标准横断面

设计荷载
静荷载 上部结构重量 荷载 动荷载 轮载力传递的动应力
高速铁路路基设计荷载及标准横断面

标准横断面
二、路基面宽度 1、直线地段路基面宽度
路基面宽度
轨道 类型
有砟 轨道
设计最高速度 （km/h）
300～350 300 350
路基面宽度 线间距 （m） 单线（m） 双线（m） 5.0 4.8 5.0 8.8 8.6 8.6 13.8 13.4 13.6
无砟 轨道


基床表层的级配砂砾石和级配碎石必须严格控制其细 集料的液限和塑性指数，亦即严格控制0.5mm以下细 粒土的含量，如果细粒土含量过高，将使塑性指数增 大，降低集料的强度和刚度，水稳性也差。 为防止道碴嵌入及防止基床底层颗粒进入基床表层， 不同材料之间的级配必须满足太沙基的反滤准则，即 （为粗粒土颗粒级配曲线上相应于15％含量的粒径， 为细粒土颗粒级配曲线上相应于85％含量的粒径）。