中国铁路路基概述.pdf

1.2 国内铁路路基工程发展概述国内铁路路基工程发展概述1.2.1 路基工程特点路基工程特点铁路路基是轨道的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物，其主要作用是满足轨道的铺设、承受轨道和列车产生的荷载、提供列车运营的必要条件。在纵断面上，路基必须保证线路需要的高程；在平面上，路基与桥梁、隧道连接组成完整贯通的线路。路基工程有这样一些特点：1材料复杂。路基工程主要以土为材料，其力学性质具有极大的不确定性，土的成因、成分、颗粒大小、级配、结构不同，其力学性质就会明显不同，在计算路基变形和稳定性分析中所用的参数就会不同。2路基受环境影响大。路基完全暴露在大自然中，很容易受到气候、水和四季温度变化的影响。如膨胀土路基干缩湿胀会引起边坡破坏；北方地区路基受寒冷气候的影响会引起冻胀；黄泛区粉土路基经常由于雨水的影响而遭受潜蚀破坏；西北一些地区的路基容易受到风蚀、沙埋等。3路基同时承受动、静荷载的作用。路基上的轨道或路面结构以及附属结构物产生静荷载，运行的列车或车辆产生动荷载。动荷载是产生路基病害的重要原因。路基是一种线性结构，具有线路长、与大自然接触广的特点，路基的稳定性与下列因素有关：1地理条件铁路沿线的地形、地貌和海拔高度不仅影响路线的选定，也影响到路基的稳定性。平原、丘陵、山岭各区地势不同，路基的水温情况也不同。平原区地势乎坦、排水困难、地表易积水、地下水位相应较高，因而路基需要保持一定的最小填土高度，并且结构排水设施完善；丘陵区和山岭区，地势起伏较大，路基排水至关重要，否则会导致稳定性下降，出现破坏现象，影响路基的稳定性。2地质条件沿线的地质条件，如岩石的种类、成因、节理，风化程度和裂隙情况，岩石走向，倾向、倾角、层理和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层、以及有无断层或其他不良地质现象(岩溶、冰川、泥石流、地震等)都对路基的稳定性有一定的影响。3气候条件气候条件如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、蒸发量、风向、风力等都会影响线路沿线地面水和地下水的状况，并且影响到路基的水温情况。在一年之中，气候有季节性的变化，因此路基的水温情况也随之变化。气候还受地形的影响，例如山顶与山脚、山南坡与山北坡气候有很大的差别。这些因素都会严重影响路基的稳定性。4水文地质条件水文条件是指如线路沿线地表水的排泄，河流洪水位、常水位，有无地表积水和积水时期的长短，河岸的淤积情况等。水文地质条件是指如地下水位，地下水移动的规律，有五层间水、裂隙水、泉水等。所有这些地面水及地下水都会影响路基的稳定性，如果处理不当，常会引起各种病害。5土的类别土是建筑路基的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质，因而将直接影响路基的强度与稳定性。不同的土类含有不同粒径的土颗粒，砂粒成分多的土，强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水的影响小，但施工时不易压实。较细的砂，在渗流情况下，容易流动，形成流砂。黏粒成分多的土，强度形成以黏聚力为主，其强度随密实程度的不同，变化较大，并随湿度的增大而降低。粉土类土毛细现象强烈，路基的强度和承载力随着毛细水上升、湿度增大而下降，在负温度坡差作用下，水分通过毛细作用移动并积聚，使局部土层湿度大幅度增加，造成路基冻胀，最后导致路基翻浆等。1.2.2 我国路基工程发展与展望我国路基工程发展与展望在之前很长时间，我国铁路建设中没有把路基作为一种土工结构物对待，而普遍冠名土石方，致使早期建成的线路路基没有根据受力情况对基床部分的填料和结构进行专门设计，路基填料质量不好，导致基床翻浆冒泥、下沉、边坡坍滑和滑坡等路基病害。这些病害影响着铁路的正常运营以及后续的重载和提速，制约着铁路发展。目前对既有铁路路基的评价与加固，是铁路建设必须进行的重要工作。近年来由于不断的新线建设，既有线提速和高速铁路的建设，使路基工程得到了突飞猛进的发展，从对路基重视的程度，设计思路的转变到新材料、新技术的应用方面都有充分的体现。1路基已经作为一种土工结构物来进行专门的设计、研究。一般路基的设计、路基附属结构的设计已经普遍采用计算机辅助方法。随着大面积的提速和高速铁路的建设，路基设计的指导思想从单纯按照强度设计发展到按照变形设计，提出了工后沉降的严格要求。对于路基与其他建筑物连接处开始给予充分的重视，即把路基的纵向平顺性作为一种目标在设计中贯穿，对于路桥过渡、路堤路堑的过渡以及隧道人口等部位进行专门的设计。路基断面结构各个部位的材料的选择和尺寸的确定已经按照动载荷作用的水平和动、静变形进行合理的设计。2实验技术有了较大飞跃，20 世纪 50 年代、80 年代一直到 90 年代我国进行了为数不多的中等速度及准高速的路基动态测试，本世纪初进行了时速超过 300km 的大量动态测试，为高速铁路的路基基础理论奠定了基础，也为路基设计标准的制定提供了依据。同时也针对路基开发出大型分析软件。3施工质量控制方面由最初的单指标控制发展到现在的多指标控制，尤其是基床等的填料的选择有了明确的指标要求，与以前相比有了质的飞跃。全国范围的既有线路的提速促进了其路基状态的评价方法与加固技术的发展。4新材料得到了大量应用，土工合成材料(土工格栅、土工格室、土工布、土工膜、工业保温材料如 EPS、XPS 等)在路基结构上得到了大量应用。5现场监测技术得到了很大发展，从青藏铁路开始将路基作为一种土工结构物进行长期监测。路基与环境的关系在路基工程中得到了前所未有的重视。生物工程方法补强路基得到了应用。我国交通建设正处在一个大发展的阶段，路基工程的设计理论的建设技术将会在实践中得到大幅度的提高。