浅谈铁路路基结构设计

浅谈铁路路基结构设计

摘要：我国的铁路行径几乎都是设在地域广阔的地方，沿地质条件又相对复杂，气候条件相差大，这就可能给高速铁路的路基造成不同程度的损害。因此在缺乏

相关设计经验的背景下，必须加强铁路路基的结构设计。

关键词：铁路；路基；结构设计

1路基工程的组成

路基工程由主要由四个部分组成：

（1）路基本体工程：路基本体是用来直接铺设轨道并且承受来自轨道与列车所产生压力的部分，如路堤和路堑。本体工程代表的是路基工程的主体建筑物。

（2）排水工程：比较普遍的有排除地面水的排水沟、侧沟和用来排地下水的排水槽和渗水盲沟等。它们都属于路基的附属建筑物。

（3）防护工程：它是指对路基边坡的防护和对经常受到风沙侵蚀及受海水或雨水冲刷影响的路基进行防冲刷措施的路基工程。

（4）支档工程：该工程是指通过在路基边坡设置结构物的方式来稳定路基边坡，达到边坡稳定和收坡的作用。

2铁路路基结构设计的新特点

2.1铁路新型路基桩板结构

铁路的新型路基桩板结构，与普通结构相比具有适用于任意施工机械、施工

方法简易的特点，在技术、经济方面优于桥梁结构和桩网结构等其他处理措施的

优点。尤其适合用于处理低填方路堤、路堑地段的软弱地基。湿陷性黄土是该结

构的主要针对对象。湿陷性黄土是由浸水土壤受自重应力及附加应力作用，土壤

本身的结构受到破坏而发生显著变形造成。该结构已在郑西高速客运专线深厚湿

陷性黄土地基处理的设计与施工中发挥了它的作用，并使该条铁路成为了我国第

一条湿陷性黄土地区高速客运专线铁路。成功解决了深厚湿陷性黄土无碴轨道路

基工后沉降难以控制的难题。随着高速铁路的快速发展，桩板结构作为一种可以

实现对路基工后沉降进行精确控制的新型加固结构，在将来的铁路行业发展中一

定会得到更为广泛的应用。

2.2高速铁路激振理论及试验技术

激振试验理论以及在此基础上研制的路基动力试验系统，能适应高速铁路特点，独有的宽频大功率，解决了高速铁路现场激振试验频率高、调频范围宽、激

振力大、加载时间长等技术难题，该设备已投入使用并成功进行了郑西客运专线

路基桩板结构、郑西客运专线大断面黄土隧道以及京沪低矮路堤桩板结构的激振

试验，效果可观。激振试验的最大特点在于它可以明确结构物的动力性能并对该

结构物的设计进行动力学参数的获取。此外，该实验还能对某段线路的行车质量

进行评估，确保结构物的长期使用性能和疲劳特性安全性都处于正常状态，从而

降低行车危险性。

2.3高速铁路地基处理技术

该种技术主要有水泥土柱锤冲扩桩、CFG 桩和水泥土挤密桩地基处理技术，

郑西客运专线对该技术进行了首次运用，并充分证实了该技术的实用性和可行性。桩筏整体结构技术为不良地质条件下的行线提供了较为灵活的操作空间，为深厚

不良地质条件下路基设计提供了强有力的技术支持，积累了在深厚软弱土、黄土

地区地基处理大面积应用的设计、施工经验，为地基处理方法的进一步突破创造

了有利因素。

3铁路路基结构设计

3.1 高度设计

高度设计是决定一条铁路是否能长久使用的关键因素。路基高度由填筑高度与开挖深度两部分组成，其设计决定了铁路的耐久性和稳定性和对自然灾害的抵抗内力。因此对路基高度设计需要考虑到的因素主要有自然条件与铁路项目自身条件。自然条件方面所说的是地质环境，土壤与土壤之间的特性各有不同，土壤自身的强度会对铁路的质量造成严重的影响。设计前对自然地质条件若不进行充分及严格的评估，则势必会对铁路设计造成很严重的影响。近年来，不断出现的铁路项目坍塌下陷导致铁路无法正常使用甚至造成灾难的案例屡见不鲜。这让我们不得不将这些案例与设计失误联系起来。平原地区的洪水问题，山地的地震及泥石流问题都应在铁路设计的考虑因素中。路基是铁路最重要的抗灾主体，绝不能因设计上的小失误给人民带来不可弥补的损失。

3.2 路基加固设计

软质土壤的加固方法有四种：浅层处理、换填处理、反压护道及侧向约束处理、排水固结处理。其中，应用最为广泛的措施为浅层处理，大致是指在软弱地基表层铺设透水性材料以提高软弱地基的排水性能。处理时需考虑到路堤的高度及软土厚度所以铺垫层以小于80cm 为适宜。处理前需先挖排水沟并清理浮土。另外，该处理方式并没有技术上的限制，使用时还是要因地制宜，根据不同的土壤来决定铺垫层的薄厚。

3.3路基基床设计

路基基床结构设计采用强度和变形指标。路基土的临界动应力控制原理是，列车和轨道结构传递到路基面上的动应力不超过路基的容许动应力。其基本思想是，路基面动应力通过基床表层扩散后，传递到基床底层的动应力小于底层填土的临界动应力，以此控制基床的厚度。在变形控制条件方面，设计强化路基时运用动弹性变形控制法，即列车动荷载作用下引起的路基动变形小于容许的变形。基床厚度根据路基动应力影响深度计算结果，以及结合目前国内外重载铁路设计成果综合确定。

3.4路基支挡设计

铁路路基支挡结构设计需满足在各种设计荷载组合下支挡结构的稳定、兼顾和耐久。路肩挡土墙的平面位置，在直线地段应按路基宽度确定，曲线地段宜按折线形布置，要符合曲线路基加宽的规定。支挡结构与路堤连接可采用锥体填土连接，支挡结构伸入路堤不应小于0.75m。路堤锥体顺线路方向的坡度，在锥体边坡高度在8m以内时不应大于1:1.25，在8~20m以内时不应大于1:1.5。路堑挡土墙应向两端顺延逐渐减低高度，并与路堑坡面平顺相接。路堤、路肩挡土墙端部嵌入原地层的深度，土质不应小于1.5m，弱风化的岩层不应小于1m，微风化的岩层不应小于0.5m。

3.5 路基边坡设计

地质情况不好的挖方地段应当具体情况具体分析，在设计中将理论与实际相结合，这样才能将工程中的风险降到最低。边坡工程的勘探应选择用钻探、坑探以及物探等多种探测手段相结合的方式，如若出现填方边坡比较高的情况，可以在边坡中部设置边坡平台，但平台宽度要处于1~3m之间。

3.6 路基边坡中的骨架植物防护设计

边坡植被破坏、水土流失严重是边坡破坏的主要原因。我国自古以来就有用植物来固沙蓄水的方法，因此一旦边坡处的草木被破坏，强风和降雨会造成边坡