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1、第十章第十章 路基构造路基构造 本章要点本章要点: : 路基类型路基类型 路基断面路基断面 路基设计路基设计 路基路基边坡坡稳定性及定性及检算方法算方法 西南交通大学西南交通大学1 110.110.1 路基横断面及组成路基横断面及组成 一一 路基类型路基类型 1.1.按断面形式分按断面形式分 路堤路堤线路高出自然地面，经填筑而成线路高出自然地面，经填筑而成 路堑路堑线路低于自然地面，经开挖而成线路低于自然地面，经开挖而成 不填不挖不填不挖 半路堤半路堤部分填筑部分填筑 半路堑半路堑部分开挖部分开挖 半堤半堑半堤半堑部分开挖、填筑部分开挖、填筑西南交通大学西南交通大学2 2路基断面图路基断面图西
2、南交通大学西南交通大学3 3二二 路基组成路基组成 1.1.路基本体路基本体路基体路基体 2.2.排水设备排水设备地表水、地下水地表水、地下水 3. 3. 防防护加固建筑物加固建筑物 ( (一一)路基本体路基本体 1.1.路基顶面路基顶面 2.2.路肩路肩 3.3.边坡边坡西南交通大学西南交通大学4 41.1.路基顶面路基顶面铺设轨道的工作面铺设轨道的工作面 1 1）形状）形状 有路拱：非渗水性土质有路拱：非渗水性土质 梯形梯形单线单线 三角形三角形双线双线 无路拱：渗水性土质无路拱：渗水性土质 西南交通大学西南交通大学5 5 2)2)特点特点 a.a.无路拱路基顶面标高有拱路基顶面标高无路拱
3、路基顶面标高有拱路基顶面标高 b.b.曲线地段，外侧路基需加宽曲线地段，外侧路基需加宽 c.c.渗渗水水路路基基与与非非渗渗水水路路基基相相接接时时，路路基基面面由由非非渗渗水水路路 基路肩高程向渗水性路肩高程顺坡，坡长基路肩高程向渗水性路肩高程顺坡，坡长10m10m 3) 3)路基顶面宽度路基顶面宽度路基两侧路肩边缘间的距离路基两侧路肩边缘间的距离 决定顶面宽度的因素决定顶面宽度的因素 1.1.铁路等级铁路等级、 2.2.轨轨道道等等级级特特重重、重重、次次重重、中中、轻轻 3.3.土质土质渗水、非渗水渗水、非渗水 4.4.道床厚度道床厚度0.350.5m0.350.5m 5. 5.轨枕形式
4、轨枕形式木、钢混、整体木、钢混、整体 6.6.单线、双、双线 西南交通大学西南交通大学6 6路基顶面宽度构成要素路基顶面宽度构成要素 a.a.单线单线 有路拱：有路拱：B = 2C + 2 + AB = 2C + 2 + A 无路拱：无路拱：B = 2C + 2m(hB = 2C + 2m(h1 1+h+h2 2) ) + A+ ABB顶面宽顶面宽CC路基肩宽路基肩宽 xx边坡宽边坡宽 AA道床顶面宽道床顶面宽西南交通大学西南交通大学7 7b.b.复线（非渗水路基）：复线（非渗水路基）： B = 2C + 2x + A + DB = 2C + 2x + A + D西南交通大学西南交通大学8 8
5、c.c.特点特点 路堤路堤 5.67m5.67m 非渗水非渗水 路堑路堑 5.66.7m5.66.7m 单线单线 路堤路堤 4.96.1m4.96.1m 渗水渗水 路堑路堑 4.95.7m4.95.7m 路基面宽路基面宽 路堤路堤 10.611.1m10.611.1m 非渗水非渗水 路堑路堑 10.210.7m10.210.7m 双线双线 路堤路堤 9.810.1m9.810.1m 渗水渗水 路堑路堑 9.49.7m 9.49.7m 西南交通大学西南交通大学9 9 曲线地段曲线地段 单线：路基面外侧需加宽，加宽量在缓单线：路基面外侧需加宽，加宽量在缓 和曲线范围内递减和曲线范围内递减 复线：加
6、宽需计算。注：线间距需加宽复线：加宽需计算。注：线间距需加宽2.2.路肩路肩路基顶面无道床覆盖的部分路基顶面无道床覆盖的部分1)1)作用作用:防止路基核心部分在受压时向外发生挤动防止路基核心部分在受压时向外发生挤动 与变形与变形 防道碴滚落防道碴滚落 便于设置各类信号与线路标志便于设置各类信号与线路标志 供行人行走供行人行走2)2)路肩宽度路肩宽度 、级级 路堤：宽度路堤：宽度0.6m0.6m 级及路堑：宽度级及路堑：宽度0.4m0.4m西南交通大学西南交通大学10103)3)边坡边坡 路堤：路堤两侧的斜坡路堤：路堤两侧的斜坡 路堑：开挖面两侧的斜坡路堑：开挖面两侧的斜坡 决定边坡坡度的因素决
7、定边坡坡度的因素 路堤路堤 填料性质填料性质 边坡高度边坡高度 基底水文，地质条件基底水文，地质条件 路堑路堑 边坡土质边坡土质 地质水文条件地质水文条件 边坡高度边坡高度 注：边坡坡度：路堑为注：边坡坡度：路堑为 1 1：0.3 10.3 1：1.751.75 路堤为路堤为 1 1：1.3 11.3 1：1.75 1.75 西南交通大学西南交通大学1111三三 路基设计路基设计( (一一) )路堤横断面路堤横断面 1.1.路堤标准横断面路堤标准横断面注注:1):1)护道护道保持路基稳定有保持路基稳定有2-4%2-4%斜度利于排水斜度利于排水 2)2)纵向排水沟：底宽纵向排水沟：底宽0.4m0
8、.4m，深深0.6m0.6m，边坡为边坡为1:11:1 梯形断面，纵向坡度为梯形断面，纵向坡度为2 82 8 2.2.路堤横断面构成路堤横断面构成 路基面路基面 边边坡坡 护道护道 取土坑取土坑 纵向排水沟纵向排水沟西南交通大学西南交通大学1212( (二二) ) 路堑横断面路堑横断面 1.1.路路堑标准横断面准横断面 2.2.路堑横断面构成路堑横断面构成 路基面路基面 侧沟侧沟 边坡边坡 截水沟（天沟）截水沟（天沟） 注：注： 1 1）侧沟：排水，边坡）侧沟：排水，边坡1:11:1， 2-8%2-8%纵坡纵坡 2 2）隔离带：稳定路堑边坡，宽度）隔离带：稳定路堑边坡，宽度2-5m2-5m 3
9、 3）天沟：防水流入路堑天沟：防水流入路堑西南交通大学西南交通大学131310.2 10.2 路基的稳固性路基的稳固性一一 影响路基稳固性的因素影响路基稳固性的因素 1.1.路基稳固性概念路基稳固性概念 1 1）作用于路基上的力）作用于路基上的力: : 列车的载荷列车的载荷 轨道重力轨道重力 土体本身的自重土体本身的自重 自然营力自然营力 2 2）路基路基稳固性要求：固性要求： 在温度在温度变化，化，风雨等自然力的侵雨等自然力的侵蚀下，能下，能够 保持保持稳固，即不固，即不发永久永久变形（塌陷等）形（塌陷等）西南交通大学西南交通大学14143) 3) 路基稳固性判定：路基稳固性判定： 用路基强
10、度与稳定性表示，在判定时，采用用路基强度与稳定性表示，在判定时，采用 力学分析法或工程地质对比法进行力学分析法或工程地质对比法进行4) 4) 路基稳固性破坏的变化过程：路基稳固性破坏的变化过程： 由于地表水的渗入，地下水上升或由于土壤由于地表水的渗入，地下水上升或由于土壤 内温度的变化及其它人为因素，引起土壤结构与内温度的变化及其它人为因素，引起土壤结构与 性质的变化，其稳定性遭到破坏。其变化过程呈性质的变化，其稳定性遭到破坏。其变化过程呈 循环性，循环时间不等，变化程度也因自然和人循环性，循环时间不等，变化程度也因自然和人 的活动而异。的活动而异。 一般表现为：一般表现为： 局部移动局部移动
11、相对稳定相对稳定局部移动局部移动相对稳定相对稳定全全 面移动面移动稳定丧失。稳定丧失。西南交通大学西南交通大学15152 2影响路基稳固性的因素影响路基稳固性的因素 1)1)路基的平面位置与形状路基的平面位置与形状平面位置：地质不良地段平面位置：地质不良地段 形状：标高、路基宽度、路基边坡形状：标高、路基宽度、路基边坡 2)2)路基与轨道类型的匹配路基与轨道类型的匹配 3)3)地质、地形与水文条件地质、地形与水文条件 不良地质：滑坡、崩塌、泥石流、软土、盐土不良地质：滑坡、崩塌、泥石流、软土、盐土 粘土、多年冻土、黄土等粘土、多年冻土、黄土等 水文：地表水、地下水水文：地表水、地下水 4)4)
12、自然营力自然营力: : 风、雪、雨、冻风、雪、雨、冻 5)5)人为作用。人为作用。西南交通大学西南交通大学1616二二 路基失去稳定性的外观表现路基失去稳定性的外观表现 1.1.基底沉降：由路基底部、地质、水文变化基底沉降：由路基底部、地质、水文变化 引起引起 2.2.路堤本身沉降：内部应力变化（温度、外路堤本身沉降：内部应力变化（温度、外 力）力） 3.3.边坡坍塌、滑动边坡坍塌、滑动 4.4.路基整体滑动路基整体滑动 三三路基稳定性验算路基稳定性验算验算方法为两种：验算方法为两种：数学分析方法；数学分析方法； 近似计算方法近似计算方法 一般采用第一般采用第2 2种方法种方法西南交通大学西南
13、交通大学17171.1.路基稳定性验算近似的计算法原则：路基稳定性验算近似的计算法原则： 基本假定基本假定 1)1)路基土体破坏由剪切破坏引起路基土体破坏由剪切破坏引起 2)2)路基土体极限平衡状路基土体极限平衡状态在滑在滑动面上达到面上达到 3)3)路基土体的滑动为整体滑动路基土体的滑动为整体滑动 4)4)不考虑滑动体内部的应力分布不考虑滑动体内部的应力分布2.2.路基边坡稳定性验算方法路基边坡稳定性验算方法 1)1)路基滑动面路基滑动面 A A平面形平面形匀质砂类土匀质砂类土 B B圆柱面圆柱面匀质粘性类土匀质粘性类土 C C折线与曲线形折线与曲线形特殊性质类的土特殊性质类的土西南交通大学
14、西南交通大学18182)2)路基稳定系数路基稳定系数 抗滑动抗滑动抵抗土体下滑的力（内摩擦力抵抗土体下滑的力（内摩擦力+ +粘聚力）粘聚力） 稳定系数稳定系数: :K K = = 1 1 临临界界稳稳定定；K K 1 1 边坡坡稳定定，取取K=1.25K=1.25 3)3)计算方法计算方法 A A均质沙土类均质沙土类土柱土柱FEBACDTQNL滑动面为滑动面为ABAB滑动土体滑动土体( (重力重力) )为为Q(Q(包包 括轨道、列车动载荷括轨道、列车动载荷) )土柱：列车与轨道的换土柱：列车与轨道的换 算重量算重量西南交通大学西南交通大学1919下滑力下滑力T = Q Sin T = Q Si
15、n 法向分力法向分力N = Q N = Q CosCos 抗滑力抗滑力 = N = N tgtg+ CL+ CL式中式中: : 土体的内摩擦角土体的内摩擦角 CC粘聚力粘聚力 LL滑动面长度滑动面长度 滑动面与水平面夹角滑动面与水平面夹角西南交通大学西南交通大学2020注：注： 假想面有多个，假想面有多个， AB AB 只是其中之一只是其中之一 由多个假想面求出多个由多个假想面求出多个K K，k k1 1、k k2 2、k kn n。 n n个个k k中最小者所对应得假想面为最危险滑动面中最小者所对应得假想面为最危险滑动面 若路基有纯净砂土类构筑若路基有纯净砂土类构筑 则则C=0 C=0 故有
16、：故有： k=k=（Q Sin Q Sin tgtg）/ /（Q Q CosCos） = = tgtg/tg/tg 若若k 1.25 k 1.25 ，须采取措施以保证路基稳定须采取措施以保证路基稳定西南交通大学西南交通大学2121B B粘性土粘性土滑动面为圆柱面，滑动面与路基横断滑动面为圆柱面，滑动面与路基横断 面的交线为圆弧面的交线为圆弧 稳定系数稳定系数 k = k = 抗滑动力矩抗滑动力矩 / / 下滑力矩下滑力矩 抗滑动力矩抗滑动力矩 = RT= RT 以土以土块2 2为例：例：N5N2Q2T2 2L2Q5T5212345RO1)1)抗滑力矩抗滑力矩 F FF = R (NF = R
17、(N2 2 tgtg + CL + CL2 2) )西南交通大学西南交通大学2222式中：式中： RR滑动圆弧半径滑动圆弧半径 T Ti i圆圆心心铅铅垂垂线线左左侧侧土土条条切切向向分分力力（起起抗抗 滑作用）滑作用） L Li i每条土块滑动面长度每条土块滑动面长度 T Ti i圆心铅垂线右侧土条切向分力圆心铅垂线右侧土条切向分力 2)2)下滑力矩下滑力矩则则西南交通大学西南交通大学2323C C陡坡路堤的稳定性验算陡坡路堤的稳定性验算 1)1)陡坡路堤：陡坡路堤： 土质基底土质基底1:2.51:2.5； 石质基底石质基底1:2.01:2.0 2) 2)验算方法：按已知滑动面进行稳定性计算
18、分析。验算方法：按已知滑动面进行稳定性计算分析。 3)3)当滑动面为单一斜坡时，当滑动面为单一斜坡时，K K的计算参照砂类土直的计算参照砂类土直 线破裂法。线破裂法。 当滑动面为折线斜面时，可将土体按折线分当滑动面为折线斜面时，可将土体按折线分 成条块，计算其剩余下滑力，若最后剩余下滑力成条块，计算其剩余下滑力，若最后剩余下滑力 为零或小于零，则土体具有良好稳定性。否则应为零或小于零，则土体具有良好稳定性。否则应 采取措施。采取措施。西南交通大学西南交通大学2424四四 强化路基强化路基1 1强化路基的特点强化路基的特点 1)1)防水、强度高防水、强度高 2)2)具有一定的刚度具有一定的刚度
19、3)3)荷载向路基下部的应力分布均匀荷载向路基下部的应力分布均匀道床道床沥青混凝沥青混凝土铺面土铺面炉渣碎炉渣碎石层石层西南交通大学西南交通大学25252 2强化路基的结构强化路基的结构 1)1)基体表面采用沥青混凝土铺面基体表面采用沥青混凝土铺面 2)2)铺面下部采用碎石与炉渣面下部采用碎石与炉渣级配配层 西南交通大学西南交通大学2626 10.3 10.3 路基排水路基排水一一 水对路基的危害水对路基的危害 1.1.地表水：冲刷、侵蚀（边坡出现沟槽、路基土地表水：冲刷、侵蚀（边坡出现沟槽、路基土 壤变软）壤变软） 2.2.地下水：基体湿度增加，支承力降低或出现翻地下水：基体湿度增加，支承力
20、降低或出现翻 浆冒泥浆冒泥二二 路基的地面排水路基的地面排水 1.1.各种水沟的布置原则各种水沟的布置原则 1)1)顺线路方向布置顺线路方向布置 2)2)沟底纵坡沟底纵坡22西南交通大学西南交通大学27273)3)水沟断面尺寸应能保证流水不外溢水沟断面尺寸应能保证流水不外溢4)4)当两断面尺寸不同水沟相接时，应设过渡段当两断面尺寸不同水沟相接时，应设过渡段5)5)对特殊土质地段水沟应采用防漏，防冲刷措对特殊土质地段水沟应采用防漏，防冲刷措施施 三三 地表水排水设施地表水排水设施1 1路堤路堤 排水沟排水沟 地点：设于路堤两侧，若地面横坡地点：设于路堤两侧，若地面横坡 明显，设于迎水一侧明显，设
21、于迎水一侧 作用：排除路堤范围的水或拦截田作用：排除路堤范围的水或拦截田 野流向路基的水野流向路基的水 断面：与侧沟同，纵坡与侧沟同断面：与侧沟同，纵坡与侧沟同 矩形水槽：用于土体松软潮湿，地形、地物矩形水槽：用于土体松软潮湿，地形、地物 限制不能修水沟限制不能修水沟 西南交通大学西南交通大学2828侧沟侧沟 地点：设于路基面两侧或一侧地点：设于路基面两侧或一侧 作用：汇集、排除路基两边坡流作用：汇集、排除路基两边坡流 下的水下的水 断面：梯形，深度为断面：梯形，深度为0.40.6m0.40.6m， 底宽底宽0.4m0.4m 纵坡：纵坡：2828天沟天沟 地点：设于堑顶边缘适当地点地点：设于堑
22、顶边缘适当地点 作用：拦截流向路堑的地表水作用：拦截流向路堑的地表水 断面：与侧沟同断面：与侧沟同 纵坡：纵坡：28 28 2 2路堑路堑西南交通大学西南交通大学2929地表排水沟图地表排水沟图西南交通大学西南交通大学3030四四 路基地下排水路基地下排水 1 1方法方法拦截拦截阻断地下水补给源阻断地下水补给源 疏导疏导疏干浅层地下水疏干浅层地下水 降低降低过高地下水位过高地下水位 封闭封闭阻隔地下水阻隔地下水 2 2地下水排水设备地下水排水设备 1)1)明沟及深水槽明沟及深水槽 作作用用：地地表表、浅浅表表地地下下水水或或土土体体中中上上层层滞滞水水的的 排水排水 设置：顺线路方向布置设置：
23、顺线路方向布置 断面：明沟：梯形断面：明沟：梯形 槽沟：矩形槽沟：矩形 西南交通大学西南交通大学31312)2)边坡渗沟边坡渗沟作用：作用： 疏干潮湿路堑或路堤边坡疏干潮湿路堑或路堤边坡 起支撑、稳定边坡的作用起支撑、稳定边坡的作用 西南交通大学西南交通大学32323)3)截水渗沟截水渗沟 作用：拦截地下水、修建于路基内作用：拦截地下水、修建于路基内 西南交通大学西南交通大学33334)4)侧沟下或侧沟旁渗沟侧沟下或侧沟旁渗沟 作用：降低或疏干路基一侧或两侧路基面以下土作用：降低或疏干路基一侧或两侧路基面以下土 体中的水体中的水 西南交通大学西南交通大学34345)5)渗水隧洞渗水隧洞 作用：
24、截断或排出深层地下水（作用：截断或排出深层地下水（10-20m10-20m） 特点：特点： 采用拱形断面采用拱形断面 顶拱与端墙留有渗水孔顶拱与端墙留有渗水孔 一般与立式渗井配合使用一般与立式渗井配合使用 西南交通大学西南交通大学3535 10.4 10.4 路基防护与加固路基防护与加固一一 路基防护路基防护 1.1.坡面防护坡面防护保护路基边坡免受自然力的破坏保护路基边坡免受自然力的破坏 2.2.冲刷防护冲刷防护保护滨河地段的路基边坡免受水流保护滨河地段的路基边坡免受水流 冲刷冲刷 二二 路基边坡坡面防护路基边坡坡面防护 1.1.植物防护植物防护 种种草草适适用用于于边边坡坡坡坡度度不不大大
25、（1:1.251:1.25）高高度度 较小较小 铺草皮铺草皮适用于较高、较陡的边坡适用于较高、较陡的边坡 种树种树适用于坡度较缓的边坡适用于坡度较缓的边坡西南交通大学西南交通大学36362.2.工程防护工程防护 灌浆、勾缝灌浆、勾缝路基面边坡为不易风化的岩石体路基面边坡为不易风化的岩石体 抹面与捶面抹面与捶面易风化的软岩边坡易风化的软岩边坡 喷浆及喷射混凝土喷浆及喷射混凝土易风化的硬岩切边坡较陡易风化的硬岩切边坡较陡 土工纤维布土工纤维布用于土质边坡用于土质边坡 砌石护坡砌石护坡土质边坡和易风化岩石边坡土质边坡和易风化岩石边坡 漿砌片石护墙漿砌片石护墙较陡易风化岩石路基边坡较陡易风化岩石路基边
26、坡 三三 边坡冲刷防护边坡冲刷防护1.1.直接防护直接防护 1)1)草皮防护草皮防护用草皮砖做台阶式叠砌用草皮砖做台阶式叠砌 2)2)抛石护坡抛石护坡适用于边坡高度较大河岸处适用于边坡高度较大河岸处西南交通大学西南交通大学37373)3)干砌与浆砌护坡：适用于河滩或台地边缘路基干砌与浆砌护坡：适用于河滩或台地边缘路基(干砌干砌)适用于受较强强水流冲刷的边坡适用于受较强强水流冲刷的边坡(浆砌浆砌)4)4)水泥板护坡水泥板护坡代替浆砌片石护坡代替浆砌片石护坡5)5)挡土墙挡土墙用于峡谷急流河段用于峡谷急流河段6)6)石笼护坡石笼护坡用于较陡路基边坡用于较陡路基边坡西南交通大学西南交通大学38382
27、 2间接防护间接防护 采用导流或阻流的方法。改变水流性质与方采用导流或阻流的方法。改变水流性质与方 向，从而达到防护的目的。向，从而达到防护的目的。1)1)丁坝丁坝: :坝体伸向河心，迫使水流改变方向，起到防坝体伸向河心，迫使水流改变方向，起到防 护作用护作用西南交通大学西南交通大学39392)2)顺坝顺坝: :是水流匀顺和缓地顺坝身流动，偏离是水流匀顺和缓地顺坝身流动，偏离 被防护体被防护体西南交通大学西南交通大学4040四四 路基加固路基加固 通过修建加固结构物通过修建加固结构物, ,使路基得以加固使路基得以加固 1.1.加固结构物类型加固结构物类型 1) 1) 挡土墙挡土墙 2) 2)
28、片石垛片石垛 3) 3) 扶壁扶壁 4) 4) 挡渣棚挡渣棚 西南交通大学西南交通大学41412 2挡土墙挡土墙边坡支撑结构物边坡支撑结构物 结构分类结构分类: : 重力式重力式 悬臂式悬臂式 扶臂式扶臂式 锚定式锚定式 桩板式桩板式 垛式垛式西南交通大学西南交通大学42421)1)重力式重力式依靠自身重力支撑边坡压力，一般为依靠自身重力支撑边坡压力，一般为 土、石或混凝土材料制造土、石或混凝土材料制造西南交通大学西南交通大学43432)2)悬臂式与扶臂式悬臂式与扶臂式钢筋混凝土材料、尺寸小、钢筋混凝土材料、尺寸小、 重量轻适用于墙高重量轻适用于墙高5m5m以上。当墙高大于以上。当墙高大于10m10m时，时， 沿墙身加扶壁，即为扶壁式挡土墙沿墙身加扶壁，即为扶壁式挡土墙西南交通大学西南交通大学44443)3)锚定式锚定式新型挡土结构物，工厂化生产可拼装。新型挡土结构物，工厂化生产可拼装。 具有重量轻、柔性大、造价低、施工方便等优点。具有重量轻、柔性大、造价低、施工方便等优点。 西南交通大学西南交通大学4545
