冻土地区铁路路基设计.docx

摘要
路基作为线路的重要组成部分，它既是线路的主体，又是轨道的基础。路基的好坏直接关系到整个线路的质量和火车的安全行驶。然而在高原冻土区，由于冻土的冻胀和融沉，会造成路基冻害变形，危及行车安全，所以在冻土路基的设计和施工中，冻土路基的处理显得尤为重要。多年冻土区路基的处理，按保护冻土的设计原则采用通风路堤、合理路堤高度、铺设工业保温材料、设置热棒等措施来满足保护多年冻土不致融化的要求，路基排水设计和施工技术也同样重要。
本论文为冻土路堤的设计，设计段全长2500m，位于海拔为3580m～4100m的青藏高原，沿线高寒缺氧、环境恶劣，不同程度分布多年冻土。本文首先介绍了冻土的工程特性以及多年冻土区路基的常见病害，接着介绍了路基横断面的构成及冻土区路基的设计，并按照保护冻土的原则进行路基设计，依据线路的平、纵断面图绘制路基横断面初步设计图。其次，详细论述了冻土区地基处理的方法，根据设计段的工程概况进行地基处理。然后，通过对路堤填高最高断面的沉降量计算得到地基无需加固，再进行路基排水与防护的设计。最后，对多年冻土区路基的施工技术进行了全面、细致的描述。

关键词:路基工程；多年冻土；换填处理；热棒

Abstract
As an important part of the line, the embankment is the main body of the line, and it also is the basis of track. The roadbed is directly related to the entire line of quality and safety of the train driving. However, in the plateau permafrost areas, due to frost heaving and thawing of the permafrost will cause roadbed deformation frost damage, endanger traffic safety, and frozen soil subgrade treatment is particularly important in the design and construction of permafrost roadbed. Handling of the roadbed in permafrost regions , according to the design principles for the protection of permafrost ventilation embankment reasonable embankment height , the laying of industrial insulation materials , set up hot rods and other measures to meet the requirements protect the permafrost from melting , subgrade drainage design and construction techniques are also important.
In this thesis, the design is about of the frozen soil embankment.The whole length of the design lot is 2500m,it is located in an altitude of 3580m to 4100m of the Qinghai-Tibet Plateau, along the alpine hypoxia, poor environment and varying degrees of distribution of permafrost.This paper first introduces the engineering properties of permafrost and embankment in permafrost regions of common diseases, then introduces the composition of the embankment cross-section and the design of the subgrade in permafrost region, and in accordance with the protection of frozenthe principle of soil designs embankment, preliminary design based on the lines of embankment cross-sectional level, longitudinal drawing.Secondly, this paper discusses in detail ways to deal with permafrost zone foundation,foundation treatmentswere applied according to the design of the project profiles section.Thirdly, through the highest section of embankment fill the Settlement Calculation to determine the foundation without processing，then the subgrade drainage and protection has been designed.Finally, the construction technology of the roadbed in permafrost regions has been describedcomprehensively and meticulously.

Keywords: subgrade engineering; permafrost; replacement treatment;hot rod

目录
摘要 I
1 绪论 1
1.1 冻土的基本概念 1
1.2 多年冻土的成因 3
1.3 冻土的工程特性 4
1.3.1 冻土的物理性质 4
1.3.2 冻土的变形性质 5
1.3.3 冻土的力学性质 5
1.3.4 冻土的冻胀性 6
1.3.5 冻土的融沉性 6
1.4 多年冻土地区的不良地质现象 7
2 设计段路基设计 8
2.1 一般路基横断面的设计 8
2.1.1 路基横断面的形式 8
2.1.2 路基横断面基本构造 8
2.1.3 一般路基断面设计 9
2.2 多年冻土地区路基设计 11
2.2.1 冻土路基设计的基本方法 11
2.2.2 多年冻土区路基工程 13
2.3 设计段资料 16
2.4 路基横断面的设计及绘制 17
3 地基处理 18
3.1 地基处理的目的及原则 18
3.2 地基处理方法分类 20
3.3 冻土地区地基处理方法 21
3.3.1 冻土地基所面临的问题 21
3.3.2 冻土区地基处理的基本方法 22
3.4 设计段地基处理 24
4 地基沉降 27
4.1 地基沉降量计算方法 27
4.2 沉降量具体计算 28
4.2.1 自重应力计算 28
4.2.2 附加应力计算 29
4.2.3 地基沉降量计算 32
5 路基排水及防护设计 34
5.1 路基排水 34
5.1.1 路基地面排水 34
5.1.2 路基地下水的降低与排除措施 35
5.1.3 设计段排水设计 35
5.2 路基防护 35
5.2.1 路基坡面防护 35
5.2.2 路基坡脚冲刷防护 36
5.2.3 设计段防护设计 36
6 路基施工 38
6.1 路基施工的准备工作 38
6.2 路基土石方施工及爆破工程 40
6.2.1 路基土石方的施工方法 40
6.2.2 爆破工程 41
6.3 多年冻土区路基施工 41
6.3.1 对冻土环境的保护 41
6.3.2 多年冻土区路基施工技术措施 42
结论 45
致谢 46
参考文献 47
附录

1 绪论
地方铁路哈尔盖至柴达尔至木里线，位于青海省东北部的刚察县、祁连县、天峻县境内，以青藏铁路西宁至格尔木段上哈尔盖站为起点，沿柴达尔支线到达柴达尔车站后，线路沿哈尔盖曲北上，穿越大通山垭口，跨过大通河折向西沿河北岸行进，路经江仓煤矿至终点木里煤矿，线路全长195.24km，其中新建段柴达尔至木里长142.040 km。
本线为运煤专用铁路，全线位于海拔为3580m～4100m的青藏高原，沿线高寒缺氧、环境恶劣，不同程度分布多年冻土。
该多年冻土区海拔高，气压低，气候严寒，冻结期长，多年冻土平均地温低，但积雪较薄，且保存时间不太长。
1.1 冻土的基本概念
凡含有水的松散岩石和土体，当温度降低到其冻结温度时，土中孔隙水便冻结变成冰，且伴随析冰晶体的产生，胶结了土的颗粒。各种土体中的冰析作用，将伴随着一系列非常复杂的物理、化学及力学性质的改变，水分迁移，孔隙溶液浓度的增大和土体不均匀变形，以及引起应力、应变的改变，都在改变着冻土的性质。孔隙水结晶，松散土颗粒被胶结和外来冰侵入体的“冰劈”作用是土体性质变化的一个重要条件。另外，由于固体土颗粒表面自由能量的作用，使冻土中的水分不能完全冻结成冰，而总是含有一定量的未冻水。随着冻土温度变化，未冻水--冰之比例也在改变，而温度指标是引起冻土性质变化的基本条件。因此，把具有负温度及冰，且胶结着松散岩石固体颗粒的土，称为冻土。冻土温度状态随地区及存在条件的差异而发生变化。它主要取决于大气温度、海拔高度、地形、地质和水文地质及植被等条件。此外，环境条件的改变和人类的工程建筑活动也可直接影响其所在地段的冻土温度状态。
冻土按其冻土状态时间的长短可分为多年冻土、季节冻土和瞬时冻土三类。
冻结状态持续三年以上的冻土为多年冻土。每年冬季冻结，夏季全部融化，冻结状态持续时间大于一个月，每年周期性冻结的冻土为季节性冻土，这种冻土的冻结深度为数厘米至1～2m。瞬时冻土是指冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的冻土，其冻结深度为数厘米至数毫米。
每年冬季冻结，夏季融化的地表（浅层土体），在多年冻土地区称之为季节融化层；在季节性冻土地区称之为季节冻结层（季节冻土层）。
冻土是一种复杂的多相天然复合体结构构造上也是一种非均质、各向异性的多孔介质。冻土的基本成分有四种：固态的土颗粒、水、液态水、气体和水汽。
土颗粒大小和外形对土冻胀及物理力学性质又十分重要的影响。土颗粒大小主要表现在土颗粒粒子表面的物理、化学性质，它是根据土粒子的比表面积而定。土颗粒的外形主要表现在受外力作用时可以产生力的位移。土粒子的巨大表面能量还取决于土颗粒的分散程度和土粒子的矿物成分，决定着土粒子与孔隙水相互作用的差异性。当土粒子与冰之间以及土粒子之间的接触点上出现一定应力时，必然会使冻土中的未冻水量发生变化，且影响冻土的结构和力学性质。
冻土内的冰是冻土不可缺少的成分，它的数量、分凝特点（由薄膜水向结晶锋面的迁移而形成冰体，在一定条件下，冰体体积可大大超过冻结前体中的孔孔隙）及其与土颗粒之间的胶结程度影响着土体的冻胀性及冻土的物理性质。由于冰具有明显的非均质特性，它的粘塑性变形主要是发生在于晶体长轴相垂直的方向上。在天然状态下，由于热—力条件（如温度，压力等）产生变化，冰的各种特性（包括结构特点，流变性等）也会发生相应的变化。
冻土中的未冻水（液态水）伴随土体温度的变化而变化。它的多寡主要取决于土颗粒表面能的大小，且在外荷载、温度等条件影响下发生变化，
冻土中的水汽总是从水汽压力高的地方向水汽压力地的地方迁移。在水分稀少的冻土中，它是温度变化和土冻结时水分重分布的原因之一。对于饱和或二相体系的冻土来说，它的作用相对次要。
冰与土颗粒之间的胶结程度及其性质是评价冻土性质的重要因素，尤其是当冻土被当作各种建筑物的地基或材料时，冻土的含水量及其所处的物理状态就显得更为重要。所以要特别重视冻土的组成对冻土的热学、物理、力学性质的影响，以及冻土中冰和未冻水的存在和它们随土体负温度变化所引起的冻土性质变化。
多年冻土按其含冰量的不同可以分为：少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层。各种冻土含冰特征及融沉分级如下表1-1所示。

表1-1 冻土的描述定名和融沉性等级分类表
土类
含冰特征
融沉性等级及类别
冻土定名
冻土
一、肉眼看不见凝冰的冻土
1、胶结性差，易碎冻土
I级不融沉
少冰冻土
2、无过剩冰的冻土
3、胶结性良好的冻土
4、有过剩冰的冻土
二、肉眼可见分凝冰，但冰层厚度小于或等于2.5cm的冻土
1、有单个冰晶体，冰包原体的冻土
2、在颗粒周围有冰膜的冻土
Ⅱ级弱融沉
多冰冻土
3、不规则走向的冰条带冻土
Ⅲ级融沉
富冰冻土
4、层状或明显定向的冰条带冻土
Ⅳ级强融沉
饱冰冻土
厚层冰
三、冰层厚度大于2.5cm的含土冰层或纯冰层
1、含土冰层
V级融陷
含土冰层
2、纯冰层
ICE
1.2 多年冻土的成因
冻结状态持续两年以上的土层（土壤、土和岩石）称为多年冻土。地球表面发生着包括一切传热形式：辐射、对流和传导的复杂热交换过程。尽管地表发生的热交换过程十分复杂，但最后都可以归结为使地表吸热或散热。冷半年的时候（寒季），地表散发热量使土逐渐冷却。一般来说当土的温度降至0℃一下时，土中水就会冻结形成冻土。如果该地表一年中的吸热量等于或大于散热量，而热半年时（暖季），在冷半年形成的冻土就会全部融化，这类冻土就是季节性冻土。反之如果该处地表一年中吸热量小于散热量，则冷半年形成的冻土在热半年就不会全部融化，而残留一部分。如果长时期的保持每年散热大于吸热这一条件，则年复一年，就能形成相当厚度的多年冻土。
从冻土热物理学观点来看，冻土是在岩石圈—土壤—大气圈系统热值交换过程中形成的。自然界许多地理地质因素参与这一过程，影响和决定冻土的形成和发育。气候是其中对冻土有重要作用的因素，主要有气温、降水、云量、日照、积雪以及冰川等。地质构造和地形条件对多年冻土的的分布、温度、厚度、冷生组构、形态组合以及冻土的其他特征均有重要影响。深部低温和地中热流是影响多年冻土发育的下边界条件。岩性和含水量对多年冻土厚度的形成起重要作用，主要通过导热系数、热容量以及水的相变潜热来直接影响多年冻结层的厚度。
多年冻土发生在地球发展史的寒冷时期，是一种地带性现象。随着地球上气候的冷暖交替，多年冻土也曾几度消长。迄今为止，有据可查的最老的多年冻土位于北极北部，这些多年冻土自60万年前形成后一直保留到现在。中更新世寒冷期形成的多年冻土也有一部分，如中雅库特的多年冻土一直保留到现在。也就是说，在至少8万年期间，尽管南部地区的多年冻土已经形成、消失、又重新形成了好几次，但雅库特的多年冻土从来就没有完全融化过。在7万年前开始的晚更新世寒冷期，由于气候寒冷而干燥，冰川分布面积比早、中更新世要小。因此，这一时期多年冻土分布面积最大。在前苏联的欧洲部分和中亚，多年冻土南界推进到48°N处。在北美，多年冻土南界至少比现在的位置推进了2000km。约1万年前，开始了全新世时期，多年冻土逐渐向北退缩，北极地区的一些近海的低地被海水淹没，其下的多年冻土开始退化，残留者就成为至今的海底多年冻土。在距今约8000～4500年期间的气候最宜期（气候变暖的时期），多年冻土缩小到最小范围。约4500年出现了新冰期，多年冻土重新发展。我国东北这一时期南界已超过了南界位置。在距今约500年开始的小冰期，多年冻土南界的变化很不一致。由于中、短周期气候波动的影响，有的向南推进，有的向北退缩。现代多年冻，从全球范围的角度，相对晚更新世的多年冻土而言，正处在退化阶段，但也不排除局部地区有地表条件改变而出现多年冻土的发展。
1.3 冻土的工程特性
冻土的工程特性主要包括其物理性质、变形性质、力学性质、冻胀及融沉性。
1.3.1 冻土的物理性质
1.总含水率
冻土的总含水率是指冻土中所有的冰的质量与骨架质量之比和未冻水的质量与土骨架质量之比的和。
2.冻土的含冰量
因为冻土中含有未冻结水, 所以冻土的含冰量不等于冻土融化时的含水率, 衡量冻土中含冰量的指标有相对含冰量、质量含冰量和体积含冰量。相对含冰量是冻土中冰的质量与全部水的质量之比; 质量含冰量是冻土中冰的质量与冻土中土骨架质量之比; 体积含冰量是冻土中冰的体积与冻土总体积之比。
3.重度
冻土重度分为三种：
① 原状冻土的重度γ0，它等于天然土的重量与它的的体积之比；
② 骨架重度γd，等于干土重量与它在天然状态时的体积之比；
③ 冰包裹体之间冻土层的骨架重度γdi。
其中后两者是附加的重度指标。
1.3.2 冻土的变形性质
1.冻土的蠕变特性
冻土在固定的长期荷载作用下，其变形随时间而增加的现象叫做蠕变。蠕变与作用的荷载大小有关，它可能是衰减的或非衰减的。如果有效应力比长期强度的极限值小，就会出现衰减蠕变。在衰减蠕变中，变形过程是随时间的增加而逐渐稳定，变形亦趋于最终的数值。
蠕变过程的强烈程度主要取决于冻土的温度，温度愈低，蠕变过程发展的强烈程度就愈小。
2.冻土的流变性
如果在冻土上施加的荷载不太大，那么恒速流变过程可能经历很长时间并处于主要地位。
3.冻土的压缩性
冻土特别是塑性冻土，在荷载作用下，它能被压密，并使建筑物地基上发生显著下沉。由于空气和水从土中被挤出来，使冻土变得密实，减小了孔隙度。压密变形包括初始的有条件的瞬时变形和随时间而发生的变形。
1.3.3 冻土的力学性质
冻土的强度与变形特性与其他类型土的最大差别在于其中冰的存在, 其力学性质主要取决于其中胶结冰的性质,冰的强度随温度的降低而增加, 并随冰晶的结构构造变化而变化。此外, 冰的强度还随应变速率的增大而增大, 在破坏类型上表现为由塑性向脆性的转变, 冰的这些性质直接导致了冻土也具有类似的特征。冻土的强度受温度、压力、以及应变速率的改变而发生很大变化: 当温度降低时, 冻土的强度随之增加; 当荷载作用历时延长时, 颗粒间胶结冰产生塑流而具有流变性, 这一特点使得冻土的瞬时强度大而长期强度小; 随应变速率的加大, 冻土强度增大, 破坏类型表现出由塑性破坏向脆性破坏转化。
冻土的强度有别于其他类型土强度的另一突出表现是围压的影响。在较低围压条件下, 冻土的强度是随围压的升高而升高, 在较高的围压条件下, 随着围压的加大, 冻土强度随围压的升高而降低。
1.3.4 冻土的冻胀性
在季节冻土区或多年冻土区, 当温度降低到土的冻结温度以下时, 湿土中的水分就向正冻带迁移, 并以冰的形式充填土颗粒间隙, 而当土中的水冻结成冰时, 体积一般会增大9%, 当土中水的体积膨胀到足以引起颗粒间的相对位移时就会引起土的冻胀。冻胀的严重性在于已冻土中由于未冻水分不断地迁移积聚, 特别是当负温持续条件及有充分的水源和水的迁移通道时, 冻胀会更加严重。
影响冻胀的主要因素有: 土颗粒粒径大小、矿物成分、土中水分以及补给来源、冻结条件和外部荷载作用等。一般来说, 粗颗粒的土由于水分易于排出而不易产生冻胀, 随着土颗粒粒径的减小冻胀性逐渐增强, 但当颗粒粒径达到黏性土粒径范围(即 不大于0.0075 mm )时, 由于水分迁移量减小, 冻胀量也相应减小; 亲水性矿物成分含量高的土冻胀性显著增强;对于冻胀敏感性土, 初始含水量大, 水分补给充足的土冻胀性特别强; 温度越低, 未冻水含量越少, 冰的相对含量增加,冻胀性就越显著; 增加土体的外部附加荷载会对土体冻胀产生显著的抑制作用。
1.3.5 冻土的融沉性
冻结深度或融化层厚度, 一般通过勘探和实测地温方法进行直接判定。
我国多年冻土地区融化深度约3 m左右, 所以对多年冻土融陷性等级评价也按3 m考虑, 根据计算融陷量及融陷系数对冻土的融陷性分成5级，具体见表1-1。
冻土在融化过程中在无外部荷载作用下所产生的沉降,称为融化下沉或融陷, 在有外部荷载作用下产生的压缩变形称为融化压缩。
1.4 多年冻土地区的不良地质现象
多年冻土地区常见的不良地质现象有以下几种：
1.厚层地下冰
厚度大于0.3m的冰层称为厚层地下冰。厚层地下冰是由于多年冻土层层上水发育，季节融化层多呈饱和状态，当冻结时，水分向上转移，如果冻土层上限由条件则形成厚层地下冰，有时厚度相当大。也有的厚层地下冰是埋藏的冰川冰。
2.热融滑塌
当多年冻土区斜坡下游厚层地下冰分布时，斜坡如受到自然或人为因素影响，其热平衡受到破坏，地表层在重力作用下沿融冻界面滑塌，称为热融滑塌。热融滑塌的位移多为牵引式位移。
3.冰锥、冰丘
封冻于地表或冰面一下的地下或河水形成的尖丘状隆起称为冰锥。由于地下水受地面和下部多年冻土的遏阻产生冻结膨胀，使地表隆起形成冻胀土丘，称为冰丘。若地下水含水气体，使地表在暖季发生爆炸的丘状隆起称为爆炸性冰丘。
4.热融沉陷
多年冻土地区由于自然和人为因素破坏了多年冻土的热平衡后，使地表下沉形成的凹地或积水凹地，称为热融沉陷。
5.冻土沼泽
由于积雪和地表水的影响，在平坦和低洼地带形成沼泽，石地表长期积水或处于潮湿状态。
6.其他不良工程地质现象
从环境保护的角度看，多年冻土特别是高含冰量冻土对地表的扰动十分敏感。地表的一些不大的改变，如雪盖和植被的变化都会引起多年冻土重大的不可逆的变化，从而产生严重的后果。低温和短的生长季节也造成了冻土区植被一旦被破坏后恢复缓慢的特点。因此在冻土区筑路要特别注意保护环境。从工程的角度看，保护好环境对保护冻土，确保路基的稳定性也是十分必要的。
2 设计段路基设计
2.1 一般路基横断面的设计
2.1.1 路基横断面的形式
1.路堤
当铺设轨道或路面的路基面高于天然地面时，路基以填筑方式构成，这种路基称为路堤。
2.路堑
当铺设轨道或路面的路基面低于天然地面时，路基以开挖方式构成，这种路基称为路堑。
3.半路堤
当天然地面横向倾斜，路堤的路基面边线和天然地面相交时，路堤本体在地面和路基面相交线以上部分五填筑工程量，这种路堤称为半路堤。
4.半路堑
当天然地面横向倾斜，路堑路基面的一侧无开挖工作量时，这种路基称为半路堑，。
5.半路堤半路堑
当天然地面横向倾斜，路基一般一部分以填筑方式构成而另一部分以开挖方式构成时，这种路基称为半路堤半路堑。
6.不填不挖路基
当路基的路基面和经过清理的天然地基面平齐，路基无填挖土方时，这种路基称为不填不挖路基。
2.1.2 路基横断面基本构造
铁路路基由路基本体和路基设备两部分组成。
在路基横断面中，路基本体由路基顶面、路肩、机床、边坡、基底几部分构成。
1.路基顶面，能直接在其上面铺设轨道或铺筑面层的部分及路肩组成，称为路基顶面。
2.路肩，铁路路基顶面中，道床覆盖以外的部分称为路肩，其作用是保护路堤受力的堤心部分，防治道砟失落，保持路基面你的横向排水，供养护维修人员作业行走避让，放置养护机具，防洪抢险临时堆放砂石料，埋设各种标志、通行信号、电力给水设备等。在线路设计中，路基的设计高程以路肩边缘的高程表示，称为路肩高程。
3.基床，铁路路基面以下受到列车动荷载作用和受水文，气候四季变化影响的深度范围称为基床。其状态直接影响到列车运行的平稳和速度的提高。
4.边坡，路基横断面两侧的边线称为路基边坡。边坡与路基顶面的交点称为顶肩。边坡与地面的交点，在路堤中称为坡脚，在路堑中称为路堑堑顶边缘。
5.基底，基底即为路堤的地基。基底部分土体的稳固性，对整个路基本体以至轨道的稳定性都是极为关键的。
2.1.3 一般路基设计
1．路基面形状
路基面是否需要设置路拱，应根据基床填料的渗水性及水稳性而定。不易渗水的填料必须设置路拱，使道床下的积水能迅速向路基两侧排出，以保持路基面的干燥，防止基床因浸水强度下降产生病害；而渗水性好的填料，进入路基面的水能够较快地向下渗出，故不需设置路拱。岩石（年平均降水量大于400mm地区的易风化泥质岩石除外）由于水稳性良好，不怕水浸，也不需设置路拱，故路基面形状可分为有路拱和无路拱两种。路基面形状应符合规定：非渗水土和用封闭层处理的路基面应设路拱。路拱形状为三角形，由路基中心线向两侧设计4﹪的人字排水坡。曲线加宽时，仍保持三角形。
2．路基面的宽度
区间铁路路基面宽度应根据旅客列车设计行车速度、正线数目、线间距、远期采用的轨道类型、路基面两侧沉降加宽、曲线加宽、路肩宽度、养路形式、接触网立柱的设置位置等，由计算确定。
路肩宽度：路堤不应小于0.8m，路堑不应小于0.6m。
3．基床
路基基床结构分为表层和底层，其表层厚度为0.6m，底层厚度为1.9m，总厚度为2.5m。基床底层的顶部和基床一下填料部位的顶部应设4%的人字排水坡。
路堤基床为渗水土而其下部为非渗水土，非渗水土层顶面应设4%横向排水坡。路堑基床表层换填渗水土时，其底层顶面应设4%横向排水坡。
陡坡地段的半填半挖路基，路基面一下1m基床范围内应予以挖出换填，填料应符合基床土的要求。
4．路基高度
路基高度是指陆地的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程和地面高程之差。由于地面沿横断面方向往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差常有差别。路基高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。而路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。所以路基高度有中心高度和边坡高度之分。路基的填挖高度，是在线路纵断面设计时，综合考虑线路纵坡要求、路基稳定性和工程经济等因素确定的。在铁路线路工程中，路基面的高程由线路纵断面设计确定，并以路肩高程表示，在线路纵断面设计中所确定的路肩高程系按路基面有路拱路基面得出。所以当路基面为无路拱路基面时，按规定路肩高程修筑的路基面铺轨后，轨面高程将低于设计高程，单线路基是其值为路拱高和有、无路拱的道床厚度差之和，横断面上的路基面为渗水土或时，岩石，路肩高程应加高的值为,使铺轨后的轨面与设计高程相等。
路肩高程受洪水位或潮水位影响时，应根据不同的情况，确定设计洪水频率或重现期，以计算其设计水位。设计洪水频率标准是一、二级铁路为1/100，三级铁路为1/50.路肩高程是在线路纵断面设计中，考虑路基不受水淹没，要求经综合优化得出。为减少路基病害，确保线路质量，在纵断面设计中的路肩高程应满足要求：
滨河、河滩路堤的路肩高程应高出设计水位加壅水高（包括河道卡扣或建筑物造成的壅水，河湾水的超高）加波浪侵袭高或斜水流局部冲高，加河床淤积影响高度，再加0.5m。其中波浪侵袭高与斜水局部冲高应取较大值。
水库路基的路肩高程，应根据设计水位加波浪侵袭高加壅水高（包括水库回水及边岸壅水），再加0.5m。当按规定洪水频率计算的设计水位低于水库正常水位，应采用水库正常高水位作为设计水位。
未设防浪胸墙的滨海路堤，其路肩高程应高出设计高潮水位加波浪侵袭高（波浪爬高）加不小于0.5m的安全高度；当路堤顶设有防浪胸墙时，路肩高程高出设计高潮水位以上不小于0.5m。
地下水位和地面积水水位较高地段的路基，其路肩高程应高出最高地下水位或最高地面积水水位加毛细水强列上升高度，再加0.5m。
5．路基防护
防护工程应根据填料形状、气候条件、边坡高度、浸水及冲刷等具体情况因地制宜采取适宜的防护形式，并符合下列规定：
(1)当路堤边坡适宜进行植物防护，且能保证路基边坡的稳定时，应优先采用植物防护方法。可根据路堤高度及填料情况，采用植草、种植灌木或藤本植物、骨架护坡或土工合成材料结合植物防护等措施。
(2)当路堤边坡高度较高时，可在边坡不小于2.5m宽度范围内分层铺设土工格栅等土工合成材料，每层间距0.3～0.6m，铺设至基床表层下，并在边坡上采取适宜的植物防护措施。
(3)降雨量大，强度高、历史长的区域，路堤边坡大于8.0m的路堤应设置宽度不小于2.0m的边坡平台，并在边坡上设置截水沟。
土质、软质岩及强风化的硬质岩路堑的边坡坡面（含边坡平台、侧沟平台）均应进行防护或加固，并符合下列规定：
(1)对土质路堑边坡可采用喷播植草或种植灌木等措施，对较高的土质路堑边坡可采用骨架护坡或挂网结合喷播植草、种植灌木等措施。
(2)软质岩、强风化的硬质岩应根据岩体结构、结构面产状、风化程度、地下水及气候条件等确定边坡加固措施。应随挖随护，每隔一定高度或在土石分界处设置一平台，必要时可采用先加固坡脚后开挖的方式进行预加固。条件适宜时，也可采用岩石边坡植被护坡技术。
路肩应采用硬化处理措施，并应设置集中有序的排水设施。
6．路基排水
(1)路基表面排水
路基面中心处沿线路方向每隔50m设集水井一处，将路基表面水引向集水井内，并用排水管将水引入坡面排水槽，排水管采用PVC管外套钢管进行保护。
(2)路堑两侧坡面排水
路堑两侧均设C25钢筋混凝土侧沟，侧沟采用深0.6m，底宽0.6m的矩形沟。从电缆槽底部至侧沟外侧铺设一层两布一膜土工布。路堑侧沟平台为2m，垫层厚度不小于1.8m。
2.2 多年冻土地区路基设计
常见的冻土路段路基破坏现象有：融沉、冻胀、翻浆等。只有对这些破坏现象给与充分的重视，并加以研究，才能更好的在路基修建中，减少和避免这些现象的发生。
2.2.1 冻土路基设计的基本方法
冻土路基设计的基本方法主要为保温和破坏两种：
1.保温
从保护冻土出发，单纯考虑路堤高度时，热稳定的影响是比较简单的。因为路基越高，意味着从上界流向地中的传热过程中，热阻增大、路基自身的储热能力增大，因而有利于热稳定。但是路基不能无节制的加高。路基的高度应以降低垂直热流至接近热平衡为原则，是冻土上限埋深达到可能融化的最大深度。
从路基热稳定角度看，设定一定高度和宽度的护坡道或放缓边坡，可以加强侧向散热，减小垂直热阻。根据工程经验，设置护坡道的路段，热融沉陷相对弱的多，加高加宽护坡道可以使路侧冻土上限上升，一方面防止冻结层上水进入路基下冻土上限凹槽，使多年冻土融化；另一方面可形成水平地温梯度，促进侧向散热。护坡道的宽度不宜小于2～3 米，在排水不畅的地段不宜小于5 米。高度一般0.8～1.5米为宜(主要考虑到经济性)。
冻土路堤填料既要满足承载能力的要求，又要满足防止路基聚冰冻胀作用，同时还要考虑其保温性能。作为多年冻土地区路基的填料，岩块、粗粒土及细粒土各有优缺点。岩块和粗粒土持水能力要比细粒土小，在相同的气候条件下，含水量小的粗粒土在冬季散失的热量小，而潮湿的细粒土在冬季散失的热量大；粗粒土的渗透性能较好，因此夏季雨水渗水粗粒土携带的热量要较细粒土多；细粒土作填料一般填筑比较紧密，空隙度小、空气充量小，基本上是以土颗粒本身进行热传导，热传导的速度比较慢，而以岩块的碎块石、卵石土及粗粒土等填筑时，一般空隙度较大，空气在空隙中易产生对流，因而增强了热传导性能，夏季易于吸热，冬季易于放热，使热源能量传递较深。
上述热传导性能的差别，是由于粗粒土与细粒土热物理状态的不一致性，因为热容量不同，因此在冻融交替过程中，在吸热、散热速度上，时间上均不相同，填砂粘土的地温要比填砂卵石为低，地温的回升速度填粘土的较填砂卵石的明显。在做好地表排水的前提下，用粗粒土或细粒土作填料对保护基底冻土无明显的区别，填料类别一般不起控制作用。因此，除了特殊要求外，宜采取因地制宜，就近取土的原则，以便施工，降低造价。但在特殊路段，路基填料的选择一定要慎重，要考虑各种控制因素，有时远距离取用适宜的填土也是必要的。如对排水困难的地段，适当利用粘性土或底部填渗水土做隔断层，可以有效低防止地表水渗入基底造成路基融沉或因毛细水作用而造成的冻胀病害。
草皮、富含腐植土，草炭土和泥炭土等类土应控制使用，因其不宜压实，导致路基的稳定性和强度降低，对行车是不安全的。
2.破坏
当冻土已有破坏迹象及含水量较小、融化后不致发生过量沉陷的冻土路段，可以采用破坏的处理方式，将路基范围内基底的多年冻土层全部清除，换填天然砂砾、碎石土、或风化砂砾。同时，应做好路基两侧的排水工作。
边沟宜宽浅，不宜深挖，必须采取防渗保温措施。在斜坡地段设置远距离(10 米以外)截水沟，回填深沟，避免坡脚积水下渗。对两侧排水无出路的地段不宜设置涵洞，宜以宽护坡道挤出积水，否则积水于涵洞两侧，有害无益。在斜坡地段的上坡翼侧护坡道外地下水汇集处，宜设置疏水设施将地下水疏导向另一侧，以免汇入路基。疏水设施可以采用保温渗沟或盲沟，并做好出水口防塞防冻工作。
总之，在冻土路基的设计中，首先要对冻土路基作出正确的工程地质评价，然后根据不同的特点选择因地制宜的处理方式，最大限度的保持路基的稳定性。
2.2.2 多年冻土区路基工程
线路位置的选择，应使线路设于平缓、干燥、向阳的山坡或积雪较薄的一侧山坡。丘陵地区，路基宜高不宜低；对各种不良地质地区均应绕避，热融滑塌及冰锥冰丘地段，宜于下方筑堤通过；应力求避免路堑通过，已填为宜。
多年冻土区路基设计主要依据《青藏铁路高原冻土区工程设计暂行规定（2003年局部修订版）》，在低温稳定区和低温基本稳定区路基主要采用保护多年冻土的设计原则，在高温不稳定区和高温极不稳定区采用延缓多年冻土融化速率的设计原则。
1.高含冰量冻土地段
高含冰量冻土地段路基面两侧各加宽0.4～0.6m。侧沟一般采用预制“U”型形侧沟，下部设复合土工膜及砂垫层，留2.0m 宽侧沟平台，侧沟深0.5m, 宽0.6m。
(1)路堤
A.当路堤填土高度＜2.5m时，其地面应进行挖除换填处理，换填弱冻胀性土。换填厚度应通过保温计算确定（换填厚度由地面算起）。可采用下式计算。
换填厚度＝1.4X天然上限X填料换填系数k（k按下表取值）
表2-1 换填系数k
填料名称
一般粘性土
砂类土
砂、砾混合土
块、卵石土
换填系数
1.0
1.2
1.3
1.4
B.若挖除换填后，下部仍有高含冰量冻土，则在路基两侧设热棒保护多年冻土。热棒沿线路纵向每隔3.0m设置一根，设置在坡脚（路堤高度无法合理的满足该条件时，也可以埋设在路肩部位），热棒长度7.0m，均为垂直设置，两侧对称布置。热棒直径89mm，外露长度1.5m，埋入5.5m, 热棒钻孔直径为150mm。并于地面上0.5m处铺设挤塑聚苯乙烯板。
C.当路堤填土高度大于2.5m小于4.0时，地面上0.7m处设钢筋混凝土通风管。纵向间距1.0m(边到边)。
D.当路堤填土高度大于4.0m时，于基底设1.2m厚的倾填片石层，片石顶部设0.2m厚碎砾石和0.2m厚中粗砂垫层，片石粒径200～400mm。
E.当路堤填土高度大于3m时，自路基面向下2.2m范围内铺设双向塑料土工格栅；当路堤填土高度大于6m时，自路基面向下4.0m范围内铺设双向塑料土工格栅每隔0.9m铺设一层，最上一层距路基面0.4m。
(2)路堑
A.路堑设计中土质路堑边坡坡率1∶1.75。侧沟采用“U”型侧沟，侧沟平台宽2.0m。
B.路堑边坡及堑顶进行保温处理，堑顶采用包角形式，高度0.8m。并于路基面下0.2m处平铺复合土工膜隔水层及上下各设0.1m中粗垫层。路堑边坡应挖2.0m宽台阶，台阶与保温层间铺设4.0m宽的土工格栅。
C.路基面以下进行挖除换填粗颗粒土处理，换填厚度通过保温计算确定。若挖除换填后，下部仍有高含冰量冻土，则在路堑两侧侧沟平台中部设热棒保护多年冻土，热棒沿线路纵向每隔3.0m设置一根，热棒长度12.0m，