鐵路路基課程設(shè)計(jì)

1、 北京交通大學(xué)2006級(jí)路基課程設(shè)計(jì) 第一章 概述1、 設(shè)計(jì)任務(wù)： 在已獲得的知識(shí)和參閱其他文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)某曲線地段路基橫斷面圖并進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。2、 基本資料：1）、線路資料一級(jí)、重型、區(qū)間單線鐵路，曲線半徑為5000m，設(shè)計(jì)斷面位于圓曲線地段，無(wú)地下水及地震的影響。設(shè)計(jì)斷面路肩標(biāo)高為194.5m，年平均降水量為200mm,由于較少，所以排水溝按規(guī)范要求設(shè)計(jì)，無(wú)地表水。路基基地承載力滿足要求，不需另做驗(yàn)算。2）、場(chǎng)地地形圖及線路平面圖 圖113）、工程地質(zhì)情況土層編號(hào)土的名稱(chēng)土層頂面標(biāo)高m土層厚度m1殘積土187.552強(qiáng)風(fēng)化花崗巖182.5未鉆穿4）、填土的物理力學(xué)性質(zhì)土的名稱(chēng)重度

2、kn/m3粘聚力kpa內(nèi)磨擦角殘積土18.020225）、參考文獻(xiàn) 鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005 路基工程 劉建坤，曾巧玲，侯永峰。中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006。第一章 路基橫斷面設(shè)計(jì) 路基橫斷面是指垂直線路中心線截取的截面，其設(shè)計(jì)包括路基本體設(shè)計(jì)和路基附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是對(duì)路基本體的各組成按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。路基本體是為了能按線路設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)軌道而構(gòu)筑的部分，主要包括：路基面、路肩、填料、基床、邊坡、路基基底；路基附屬部分主要包口排水結(jié)構(gòu)和防護(hù)、加固結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。1、 繪制設(shè)計(jì)斷面的地形圖見(jiàn)圖11。2、 橫斷面各部尺寸擬定a. 斷面形式： 設(shè)計(jì)面的實(shí)際標(biāo)高為187.5m,而設(shè)計(jì)標(biāo)高為1

3、94.5m，所以設(shè)計(jì)的路基斷面形式為路堤。b. 路基面寬度： 據(jù)已知條件：一級(jí)鐵路、單線曲線地段、重型軌，斷面形式為路堤，旅客列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度為160km/h，曲線半徑為5000m,查鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005 中表4.2.3得，路基面寬度為7.8m,路肩寬度為0.8m,路基面設(shè)4%的人字坡。c. 路肩 路肩是指路基面兩側(cè)自道床坡角至路基邊緣的部分，鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005規(guī)定了時(shí)速在160km/h以內(nèi)一、二級(jí)線路的路肩寬度為：路堤不應(yīng)小于0.8m，路基外側(cè)路肩寬為1.51米，路基內(nèi)側(cè)路肩寬1.55米。路肩高程即路基面的高程為194.5m。d. 基床厚度 對(duì)于時(shí)速不超

4、過(guò)160km/h的一、二級(jí)線路鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005規(guī)定了基床表層厚度為0.6m,底層厚度為1.9m，基床總厚度為2.5m。e. 邊坡坡度據(jù)規(guī)范鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005中表7.4.1知，該路基邊坡為折線形，第一段坡率為：1：1.5 ,高度8m.第二段坡率為1:1.75,高度12m,第三段為1:2,高度8.41m,總高度28.41m。道床邊坡坡率為1:1.75f. 排水溝據(jù)規(guī)范鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005中9.2.2規(guī)定：地面橫坡明顯地段的排水溝、天溝可在橫坡上放一側(cè)設(shè)置。當(dāng)?shù)孛鏅M坡不明顯時(shí)，宜在路基兩側(cè)設(shè)置。據(jù)規(guī)范鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005中

5、9.2.5（2）規(guī)定，排水溝底寬0.4m，深度0.6m，邊坡坡率采用1：1。3、 路基面加寬量計(jì)算 在曲線地段，由于曲線軌道的外軌設(shè)置超高、外側(cè)道床加厚、道床坡腳外移，故曲線外側(cè)的路基面應(yīng)予以加寬。查表知，列車(chē)運(yùn)行曲線半徑為5000m，運(yùn)行速度為160km/h的旅客列車(chē)，路基面外側(cè)加寬值為b 1=0.2m。鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005中7.3.3中規(guī)定：路堤邊坡高度大于15m時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：根據(jù)填料、邊坡高度等加寬路基面，其每側(cè)加寬值b應(yīng)按下式計(jì)算： b= c*m*h據(jù)地形圖和初步擬定的路基橫斷面尺寸，畫(huà)出的路基橫斷面圖邊坡高度為28.41m,大于15m，因此路基面還需要加寬b2

6、=c*m*h=0.012*1.75*28.41=0.59m取0.6米所以沿列車(chē)的前進(jìn)方向，路基面兩側(cè)的加寬值分別為：左側(cè)加寬量：b=0.6m 右側(cè)加寬量：b=0.2+0.6=0.8m所以,路基面總寬度為7.8+0.6+0.8=9.2m。道床外側(cè)加厚計(jì)算：外側(cè)曲線超高，最高行車(chē)速度160km/h,4、 繪制路基橫斷面圖 見(jiàn)附圖。第三章路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 1、路基面上的載荷 結(jié)合線路條件：一級(jí)鐵路、重型軌、基床表層為土質(zhì)、重度為18kn/。據(jù)鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005 續(xù)表a查之，換算土柱寬度：3.7m、換算土柱高度：3.4m 2、 進(jìn)行初步設(shè)計(jì)斷面的邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 計(jì)算原理 采用圓弧

7、形滑面，并且運(yùn)用瑞典條分法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。穩(wěn)定系數(shù)k的計(jì)算公式為： 其中土條重力（若分條上存在列車(chē)與軌道的換算土柱，仍應(yīng)包括換 算土柱的荷載重） 過(guò)重心的垂線與滑裂面相交，交點(diǎn)的切線與水平面的夾角為 內(nèi)摩擦 粘聚力（kpa） 圓弧面長(zhǎng)度（m） 采用4.5h法確定危險(xiǎn)圓弧滑面圓心軌跡線，然后我們組八個(gè)人根據(jù)危險(xiǎn)滑面可能存在的位置，確定了8個(gè)圓弧滑面。3、 最終設(shè)計(jì)斷面邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 前四個(gè)點(diǎn)中,滑面半徑為67.2的圓弧選擇如圖: 計(jì)算過(guò)程和結(jié)果如下:編號(hào)面積rfwii(弧度)fwisinifwicositanfwi cosi tan16.12 18110.16 0.021.92110.142

8、20.40444.50210.42 18187.55 0.0713.08187.09220.40475.58313.96 18251.29 0.1026.27249.91220.404100.96417.81 18320.52 0.1650.14316.57220.404127.89519.98 18359.61 0.2174.77351.75220.404142.11622.87 18411.58 0.2499.57399.36220.404161.34725.51 18459.14 0.30134.24439.08220.404177.39827.69 18498.44 0.35170.4

9、8468.38220.404189.22929.39 18529.09 0.38198.20490.57220.404198.191030.59 18550.61 0.44232.70499.02220.404201.601131.24 18562.38 0.49264.02496.55220.404200.611231.33 18564.03 0.54290.50483.46220.404195.321331.37 18564.57 0.59315.70468.05220.404189.091430.95 18557.12 0.65335.28444.93220.404179.751529.

10、74 18535.38 0.70344.14410.13220.404165.691627.49 18494.77 0.77343.69355.91220.404143.791722.98 18413.58 0.82302.47282.06220.404113.951820.25 18364.56 0.91287.28224.45220.40490.68其中粘聚力c=20kpa,總長(zhǎng)cl=1337.6,所以得出k=1.158081。同樣的方法算出其他三個(gè)滑面的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.158382, 1.163811, 1.159478所以半徑為66.88的滑面為最危險(xiǎn)滑面。過(guò)該滑面圓心作im的垂線，

11、選出另外四個(gè)點(diǎn)，前四個(gè)同學(xué)得出的穩(wěn)定系數(shù)分別為：1.155476, 1.180207, 1.187915，1.6599 通過(guò)對(duì)前四個(gè)可能危險(xiǎn)滑動(dòng)面的驗(yàn)算，得到最小的穩(wěn)定系數(shù)為1.155476，在1.15和1.25之間，滿足規(guī)范要求,后四個(gè)點(diǎn)的計(jì)算得到最小穩(wěn)定系數(shù)為1.158081,在1.15和1.25之間,滿足規(guī)范要求。第四章施工方法及程序1、 基床表層和基床底層及下部填土的填料選擇 路基填料是用來(lái)填筑路基的材料，它的力學(xué)性質(zhì)的好壞直接影響到路基的變形和穩(wěn)定。 據(jù)鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005中7.2,i級(jí)鐵路應(yīng)選用a組填料填筑基床，當(dāng)缺乏a組填料時(shí)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)比選后可以選用級(jí)配碎石或級(jí)

12、配砂礫石。路基的基床頂層采用a組填料，基床底層采用a、b組填料，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。路堤基床以下部位宜選用a、b、c組填料，當(dāng)選擇d組時(shí)應(yīng)采取加固或土質(zhì)改良。路堤浸水部分的填料應(yīng)采用滲水土填料。使用不同填料填筑路基時(shí)，應(yīng)分層填筑每一水平層全寬應(yīng)以同一種填料填筑。2、 施工方法及主要機(jī)具設(shè)備l 路基的施工程序及相應(yīng)方法：1) 進(jìn)行施工調(diào)查，審核設(shè)計(jì)文件 土質(zhì)調(diào)查方法：1、 沿線取土坑2、 填料取土場(chǎng)2) 測(cè)量放線 填方路堤坡腳點(diǎn)放樣方法 解法求取填方路堤坡腳點(diǎn)放樣數(shù)據(jù) 用皮尺量距法進(jìn)行路堤坡腳點(diǎn)放樣在填方路堤實(shí)地用坐標(biāo)放樣等方法標(biāo)定橫斷面的中樁、邊樁自中樁起沿中樁至邊樁方向用皮尺量平距

13、；計(jì)算路堤中樁至坡腳平距，然后計(jì)算出路堤坡腳樁坐標(biāo)，再用全站儀坐標(biāo)法在實(shí)地標(biāo)定路堤坡腳點(diǎn) 填方路堤施工進(jìn)行中的測(cè)量工作1、在路堤坡腳原地面設(shè)立醒目標(biāo)志2、路堤上填過(guò)程中的測(cè)量工作： 協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工員，控制填土厚度，保證填壓精度；每填筑高5m應(yīng)復(fù)測(cè)中線樁，測(cè)定其標(biāo)高及寬度，控制邊坡的大??；根據(jù)復(fù)測(cè)的中樁、邊樁，控制線路線形，根據(jù)其復(fù)測(cè)的高程，控制上填高度；告知現(xiàn)場(chǎng)施工員路寬界限、重新標(biāo)定的坡腳線及上填高度數(shù)據(jù)；用坡度尺檢控邊坡坡面坡度及平整度。3) 征租土地4) 拆遷建筑物5) 修建施工便道6) 設(shè)置排水系統(tǒng)7) 編制土石方調(diào)配方案 土石方調(diào)配方法 區(qū)間路基土石方調(diào)配線法調(diào)配。 線法調(diào)配主要借助于

14、線路縱斷面圖和土積圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)線路縱斷面圖和土積圖，可以確定區(qū)間路基土石方調(diào)配的最大經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，從而得出最合理的移挖作填方案。 站場(chǎng)路基土石方調(diào)配面法調(diào)配。 面法調(diào)配的調(diào)配程序：（1）、在站場(chǎng)地形平面圖上畫(huà)方格（2）、確定填挖零線（3）、計(jì)算每一方格填挖數(shù)量，編制“廣場(chǎng)土石方數(shù)量計(jì)算表”。 （4）、進(jìn)行土石方調(diào)配，選擇施工方法，確定運(yùn)土線路，并編制“廣場(chǎng)土石方調(diào)配表”。8) 編制路基工程施工組織設(shè)計(jì)9) 組織路基工程的開(kāi)挖或填筑 路基的開(kāi)挖方法： 對(duì)于石方開(kāi)挖路段，采用從上至下分層爆破的方法開(kāi)挖，在地形較陡、地表巖石風(fēng)化破碎地段，采用楹動(dòng)爆破。石質(zhì)整體性較好地段，人工清理地表，潛孔鉆機(jī)鉆孔，階

15、梯深孔松動(dòng)爆破，炮位呈寬孔距、小排距、梅花形布置。塑料導(dǎo)爆管ms雷管微差擠壓爆破，為確保邊坡的穩(wěn)定和平順，先采用潛孔鉆機(jī)沿邊坡面先行加密鉆孔，實(shí)施預(yù)裂光面爆破。 路基的填筑方法： 路基填筑采用水平分層、縱向分段、以機(jī)械施工為主、人工為輔的作業(yè)方法進(jìn)行施工。在達(dá)到要求的路基上，將合格的路基填料運(yùn)到填筑地點(diǎn)，其卸料順序按先兩面?zhèn)群笾虚g，派專(zhuān)人指揮，按規(guī)定數(shù)量均勻卸料，以免影響攤鋪厚度和質(zhì)量。每層路基的攤鋪寬度均大于設(shè)計(jì)寬度20cm30cm，以保證路基邊坡位置的壓實(shí)質(zhì)量和邊坡整修的凈寬。10) 組織路基的平整工作 路基的碾壓方法： 碾壓遵循先低后高、先輕后重的原則，直線段由路基兩側(cè)向中心碾壓，有超高

16、的曲線段由彎道內(nèi)側(cè)向外碾壓。碾壓時(shí)前后兩次輪跡重疊20cm30cm，并盡快壓到規(guī)定的壓實(shí)度（土）或固體體積率（宕渣）。11) 修建路基支擋建筑物及路基加固防護(hù)工程12) 整修及驗(yàn)收工作l 主要的施工機(jī)械選擇： 1）、碾壓機(jī)械 羊腳碾壓路機(jī)進(jìn)行碾壓 羊腳碾壓路機(jī)壓實(shí)深度大而均勻，有很好的壓實(shí)效果和較高的生產(chǎn)率，適用于粘性土的壓實(shí)，不適用于非粘性土及高含水量粘土的壓實(shí)。 振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓 振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)深度較大，最適用于壓實(shí)非粘性土、碎石、塊石及不同類(lèi)型、不同厚度的瀝青混合料面層。 沖擊壓路機(jī)進(jìn)行碾壓 適用于粉質(zhì)粘土的碾壓，在基底處理或路基補(bǔ)壓時(shí)經(jīng)常使用。2）、土石方施工機(jī)械 路基土石方施工機(jī)械

17、，包括挖、裝、運(yùn)、壓實(shí)等工序的主機(jī)、輔機(jī)及其可換的工作裝置等 常用機(jī)械： 1、鏟土運(yùn)輸機(jī)械：推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和平地機(jī)； 2、挖掘機(jī)械：正鏟挖掘機(jī)、反鏟挖掘機(jī)、拉鏟挖掘機(jī)和抓鏟挖掘機(jī)； 3、工程運(yùn)輸機(jī)械：公路型和非公路型車(chē)輛； 4、石方工程機(jī)械：松土器和各種鑿巖鉆孔機(jī)械。 選擇原則： 土方施工機(jī)械的選擇與工程實(shí)際情況相結(jié)合主導(dǎo)施工機(jī)械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過(guò)程的機(jī)械選擇土方施工機(jī)械要考慮其他施工方法，輔助土方機(jī)械化施工。3、 質(zhì)量檢驗(yàn)方法及主要設(shè)備 據(jù)鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 tb10012005 6.2.1.中規(guī)定：級(jí)配沙礫石應(yīng)采用地基系數(shù)和孔隙率作為指標(biāo)。并應(yīng)符合表6.2.1-1和表6.2

18、.1-2的規(guī)定。 表6.2.11 基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)層位填料類(lèi)別鐵路等級(jí)壓實(shí)指標(biāo)細(xì)粒土、粉砂、改良土砂類(lèi)土（粉砂除外）礫石土碎石土塊石土級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)基床表層壓實(shí)系數(shù)k(0.93)地基系數(shù)k(mpa/m)(100)110150140150140相對(duì)密度 d0.8孔隙率n（%）28292829注：細(xì)粒土、粉砂、改良土一欄中，有括號(hào)的僅為改良土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)括號(hào)的為細(xì)粒土、粉砂、改良土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 表6.2.12 級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石的基床表層厚度及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料 厚度（m）基床系數(shù)k（mpa/m）孔隙率(%)適用范圍級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石0.615028路堤級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石0.515028軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹中粗砂0.113018由鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范tb 10001-20056.2.2.4知：級(jí)配沙礫石應(yīng)采用地基系數(shù)和孔隙率作為指標(biāo)。并應(yīng)符合表6.2.2的規(guī)定（如下）。 表6.2.2 基床底層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)層位 填料類(lèi)別鐵 路 等 級(jí) 壓實(shí)指標(biāo)細(xì)粒土、粉砂、改