第一章 路基及橋隧建筑物

1、2020/8/15,1,北京鐵路局石家莊職工培訓基地 主講：邢建章 職務：工程師 E-maiI:,第一章 路基及橋隧建筑物,2020/8/15,2,第一章 路基及橋隧建筑物,第一節(jié) 路 基 第二節(jié) 橋隧建筑物 復習思考題,2020/8/15,3,第一節(jié) 路 基,路基是鋪設軌道的基礎，是鐵路的重要組成部分。它直接承受軌道傳遞的壓力，并將其傳遞到地基。路基狀態(tài)如何直接關系到線路的質量，直接影響行車速度及行車安全。路基是由路基本體和為確保其能正常使用而修建的路基防護加固、排水建筑物所組成。,一、路基橫斷面形式,垂直于線路中心線的路基斷面，稱路基橫斷面。鐵道路基按其橫斷面形式分為以下六種：,2020/

2、8/15,4,2020/8/15,5,1路堤式路基 路堤式路基，指線路標高高于天然地面，經填方的方式修筑而成的路基，如圖11所示。,圖11 路堤式路基,2路塹qian式路基 路塹式路基，指線路標高低于天然地面，經挖方的方式修筑而成的路基，如圖12所示。,圖12 路塹式路基,2020/8/15,6,3不填不挖式路基 不填不挖式路基，指線路標高與天然地面相同，無需填方和挖方的路基，如圖l3所示。,圖13 不填不挖式路基,4半堤式路基 半堤式路基，指路基的一側需在天然地面上填方修筑而成的路基，如圖14所示。,圖14 半堤式路基,2020/8/15,7,5半塹式路基 半塹式路基，指路基的一側需在天然地

3、面上挖方修筑而成的路基，如圖15所示。,圖15 半塹式路基,6半堤半塹式路基 半堤半塹式路基，指路基的一側需在天然地面上填方修筑，而另一側則在天然地面上挖方修筑而成的路基，如圖16所示。,圖16 半堤半塹式路基,2020/8/15,8,二、路基組成,路基由路基本體和為確保路基本體能正常工作而修建的路基防護建筑物及排水建筑物組成。,1路堤 圖17 為一般黏性土路堤路基橫斷面示意圖。它由路基頂面、邊坡、護道和取土坑(或縱向排水溝)等組成。,圖17 直線地段一般黏性土路堤,路基頂面即鋪設軌道的工作面。其寬度為兩側路肩邊緣之間的距離，其值根據(jù)線路等級、正線數(shù)目、軌道類型及道床標準形式等因素確定。,20

4、20/8/15,9,路基頂面形狀可分為有路拱與無路拱兩種形式。路拱的作用是迅速排除道床下的積水，以保持路基面的干燥，一般由非滲水土修筑的路基頂面應設路拱，而由巖石或滲水土修筑的路基頂面可不設路拱。單線路基頂面的路拱采用梯形，上頂寬為21 m，拱高為O15 m，下底寬為路基面寬；雙線路基面的路拱采用三角形，拱高為02 m，底寬仍與路基面寬相等，如圖18所示。,圖18 路拱尺寸,2020/8/15,10,路基邊坡即路肩邊緣外兩側的斜坡，其作用是增強路基的穩(wěn)定性。邊坡的坡度是以邊坡上任意兩點間的垂直高度與水平距離之比來表示的，它根據(jù)路基本體填料和路堤高度等因素確定，一般為1：15或1：175。,路基

5、護道是指路堤坡腳與取土坑(或排水溝)之間的坡度，其寬度一般不小于2 m，并向外做成24的排水坡。其作用為保持路基邊坡的穩(wěn)定，防止雨水沖刷坡腳造成邊坡塌方。,2020/8/15,11,取土坑(兼作排水溝)位于路堤護道外側，用以排除路堤范圍內的地面水。取土坑縱向坡度不小于2，困難地段不小于1。其斷面呈梯形，邊坡一般靠路基一側為1：15，另一側為1：1。作排水溝用時其底寬不小于O4 m，深不小于06 m。,2020/8/15,12,2路塹 圖19為一般黏性土路塹路基橫斷面示意圖。它由路基頂面、側溝、邊坡、隔帶、棄土堆、天溝等組成。,圖19 直線地段一般黏性土路塹,路塹路基的頂面形狀與路堤路基頂面形狀

6、相同。 側溝位于路基頂面兩側，用以排泄路塹邊坡和路基頂面上流下來的地面水，其橫斷面呈梯形，溝深一般不小于O6 m，溝底寬度不小于o4 m，兩側邊坡為1：11：15，溝底縱向坡度不小于2。,2020/8/15,13,邊坡即側溝底至路塹開挖側面的斜坡，其坡度一般為1：11：15。 隔帶指塹頂邊緣至棄土堆坡腳的地帶，其寬度一般為25 m。設置隔帶可以減少棄土堆對邊坡的壓力，有利于邊坡穩(wěn)定。 棄土堆指開挖路塹時堆放在隔帶外的棄土。棄土堆于迎水一側，可以阻擋地面水流入路塹。棄土堆的高度一般不超過3 m，內、外側邊坡均不應陡于l：15，棄土堆頂部應做成向外 的橫向坡，其坡度不小于 2 %。 天溝位于路塹頂

7、棄土堆的外側，用以截排路塹上方流向路塹的地面水。,2020/8/15,14,三、路基排水及防護加固,1路基排水 為防止地面水和地下水對路基的沖刷、浸蝕，要修建排泄或攔截建筑物，使地面水和地下水水位降低或能順暢流走。 排除路基地面水的設備有側溝、天溝、截水溝和矩形水槽等。各種水溝應位于距路基本體不太遠的范圍內，以節(jié)省用地，但應不影響路基邊坡的穩(wěn)定。,排除或降低路基地下水的設備有明溝、槽溝、滲溝和滲管等。明溝橫斷面通常采用梯形，如圖110所示。,圖110 漿砌片石明溝斷面,2020/8/15,15,槽溝橫斷面通常采用矩形，如圖111所示。明溝或槽溝的溝壁外側與含水地層之間設反濾層，溝壁上應設一排或

8、多排向溝內傾斜的滲水孔和縫隙。圖112為滲溝、滲管橫斷面示意圖。,圖111 漿砌片石槽溝斷面,圖112 滲溝、滲溝斷面,2020/8/15,16,2路基防護加固 路基坡面長期裸露在自然界中，受自然風化及雨水沖刷的破壞作用，會出現(xiàn)邊坡剝落、局部凹陷、表土溜滑、坡腳被掏空崩塌等不同的坡面變形。為保證路基的堅固和穩(wěn)定，路基坡面常用種草、抹面、噴漿、勾縫、砌石、修建擋土墻(如圖113所示)等方式加以防護加固。,圖113 擋土墻設置示意圖,2020/8/15,17,四、路基病害,路基在列車荷載的作用和自然條件(如雨水、風沙等侵蝕)的影響下，不可避免地會引起路基土壤力學性質發(fā)生變化，形成路基病害。常見的路

9、基病害有翻漿冒泥、路基凍脹、滑坡和邊坡塌方。,翻漿冒泥,路基凍脹,滑坡和邊坡塌方,2020/8/15,18,1翻漿冒泥 土質路基頂面因道床污染及排水不良，在列車反復振動作用下形成泥漿向上翻冒現(xiàn)象，稱翻漿冒泥。此病害不僅會使軌道下沉和變形，還會由于道床的空隙被泥漿填充，晴天干燥時，泥漿與石砟粘結在一起使道床板結，造成道床的彈性下降，雨天潮濕時，泥漿與石砟混在一起會降低路基的承載力，在列車動力作用下造成道砟陷入路基面，引起軌面坑洼，導致列車運行的不平穩(wěn)，甚至會危及行車安全。翻漿冒泥的整治辦法是排除地表水，降低地下水位，徹底清篩道床，加鋪砂墊床或更換路基頂面土壤等。,2020/8/15,19,2路基

10、凍脹 路基凍脹是嚴寒地區(qū)鐵路線路上，由于路基排水不良和地下水侵蝕，在嚴寒季節(jié)發(fā)生的路基頂面不均勻隆起的現(xiàn)象。凍脹使軌道出現(xiàn)高低不平，將嚴重危及行車安全。路基凍脹的整 治辦法是排除地表水和降低地下水位，更換土質，改良土質或將爐渣覆蓋在路基基床表層作保溫材料。,2020/8/15,20,3滑坡 滑坡指在一定的地形地質條件下，由于地表水的大量侵入或地下水的作用，土體或巖體在重力的作用下，沿某一層面或軟弱帶作整體緩慢或急速滑動的現(xiàn)象，如圖114所示?；碌木C合防治辦法為攔截地下水，排除地表水和修建支擋建筑。,圖114 滑 坡,2020/8/15,21,4邊坡塌方 山區(qū)鐵路的路基多為深塹高堤，地質構造復

11、雜。在雨季，由于雨水浸蝕、洪水沖刷、土質路基變軟、石質路基巖石發(fā)生風化，在列車荷載作用下，路基邊坡發(fā)生坍塌叫邊坡塌方。在北方地區(qū)裂隙中的水凍結后，體積膨脹，也會導致邊坡塌方。為防止邊坡塌方，可在坡面種草或鋪片石，必要時可在邊坡坡腳處砌擋土墻。,2020/8/15,22,五、站場路基及排水,站場路基面一般不設路拱，而應設有橫向坡度以利排水，其坡度根據(jù)土質種類、道砟種類、降水量及同一坡面上的線路數(shù)目確定，一般以2為宜。,站場路基面的形狀，可根據(jù)車站路基寬度、排水要求及路基填挖情況確定。在線路數(shù)目較少的中間站可設為單面坡或雙面坡橫斷面，如圖115所示；,圖115 單、雙面坡站場路基橫斷面,2020/

12、8/15,23,而在線路數(shù)目較多的區(qū)段站、編組站、客運站及大型貨場等則多設為鋸齒形橫斷面，如圖116所示。,圖116 鋸齒形站場路基橫斷面,站場路基排水系統(tǒng)主要由橫向、縱向排水設備組成。 圖117為某中間站站場排水系統(tǒng)平面布置示意圖。該站共4條線路，站場路基面呈雙面坡，在3道與基本站臺間和4道外側均設有帶蓋板的縱向排水溝槽。地表水可經縱向排水槽 及橫向排水涵管排出站外。,圖117 中間站站場排水系統(tǒng)平面布置圖,2020/8/15,24,第二節(jié) 橋隧建筑物,橋隧建筑物包括橋梁、隧道、涵洞、明渠、天橋、地道、跨線橋等。本節(jié)主要介紹橋梁、隧道、涵洞。,一、橋 梁,鐵道線路在跨越江河、深谷、公路或其他

13、鐵道線時都需修建橋梁，橋梁是鐵道線路的重要組成部分。,2020/8/15,25,(一)橋梁組成 鐵道橋梁由上部結構和下部結構兩大部分組成。上部結構亦稱橋跨結構，包括橋面、梁、支座等，下部結構包括橋墩、橋臺和基礎，如圖l18所示。,圖118 橋梁組成,2020/8/15,26,橋面指橋上的路面，即鋪設軌道和供人行走的部分，通常分有砟橋面和無砟橋面兩種。無砟橋面的鋼軌和軌枕直接鋪在鋼梁或木梁上。橋面上除基本軌外，還設有護軌，其作用是控制列車在橋上脫軌后車輪的運行方向，防止發(fā)生列車墜下、翻車事故。,成型無砟軌道,有砟橋面,2020/8/15,27,梁是橋梁上部結構的主體，它支承橋面和由橋面?zhèn)鱽淼闹亓?/p>

14、。梁應有足夠的強度，它的式樣很多，常有鋼梁、鋼桁梁及鋼筋混凝土梁等。,2020/8/15,28,支座是橋梁墩臺上支承橋跨的構件，分為固定支座和鉸支座兩種。 橋墩是橋梁中部支承橋跨結構的建筑物。橋臺是橋梁兩端支承和連接路基的建筑物?；A設置在橋墩和橋臺的下部，支承墩臺自身的重量、橋跨重量、列車重量和沖擊力等，并把這些力傳到地基。 每個橋跨兩支點間的距離叫跨度。每個橋孔設計水位處的距離叫孔徑。兩端橋臺擋砟墻之間的距離為橋梁全長。,固定支座,鉸支座,橋墩,2020/8/15,29,(二)橋梁種類 1按橋梁長度分 小橋橋長20 m；中橋20 m橋長100 m； 大橋100 m橋長500 m；特大橋橋長

15、500 m。 2按橋跨結構分 梁式橋橋的梁由支座支承在橋墩和墩臺上，如圖l19所示。,圖119 梁式橋,2020/8/15,30,拱橋橋跨結構的主體呈拱形，如圖120所示。,圖120 拱橋,鋼架橋梁與墩臺連成一個整體的橋梁，如圖12l所示。,圖121 鋼架橋,2020/8/15,31,斜拉橋由梁、斜拉索、塔架組成，如圖122所示。,懸索橋用纜索作為主要承重結構，橋面用吊索或吊桿掛在纜索上，如圖123所示。,圖122 斜拉橋,圖123 懸索橋,2020/8/15,32,4按橋梁跨越的障礙分 跨河橋跨越江河、湖泊。 跨線橋又稱立交橋，鐵路與鐵路、鐵路與公路相互交叉時所建的橋梁，如圖124所示。,高

16、架橋又稱棧橋或旱橋，跨越寬谷、深溝，如圖125所示。,圖124 跨線橋,圖125 高架橋,2020/8/15,33,(三)橋梁荷載 一座橋梁所承受的荷載主要包括恒載和活載兩部分。恒載指橋梁結構本身的自重?；钶d主要指列車重量及沖擊力。建橋時橋梁各部分結構要根據(jù)鐵道線路等級、橋跨材料及跨度，適 應列車重量、密度、速度發(fā)展的需要，按鐵道部制定的標準活載設計。,2020/8/15,34,營業(yè)線上的橋梁經長期使用后其荷載能力會降低，為保證行車安全應定期進行檢定，荷載能力不能滿足需要時，應對其進行加固或更新。當采用多機重聯(lián)的列車或重載列車通過橋梁時，應將橋梁的荷載能力與通過的機車車輛重量進行比較。若橋梁的

17、荷載能力高于機車車輛重量及沖擊力，表明該橋梁可以保證該機車車輛按規(guī)定速度安全通過。反之，為保證行車安 全，應限定橋梁的運用條件，如限制列車過橋速度、限制機車重聯(lián)臺數(shù)或限制機車類型等。 列車在橋上高速運行時，由于車體彈簧的振動、軌面不平順及機車動輪的不平順沖擊等原因，會對橋梁產生較大的沖擊力，適當降低列車過橋速度，可減少活載對橋梁的作用。,2020/8/15,35,二、隧 道,隧道是修建在地層內的建筑物。在山區(qū)修建鐵路時，為避免開挖深路塹或修建過長的迂回線，開鑿隧道往往會改善線路條件、提高運輸效率、節(jié)省運營費用。 鐵道隧道按長度可分為一般隧道(其長度小于2 000 m)、長隧道(其長度為2 00

18、05 000 m)和特長隧道(其長度大于5 000 m)；按所在位置和埋藏條件又可分為傍山隧道、越嶺隧道、地下鐵道、深埋和淺埋隧道；按洞內行車線路的多少還可分為單線隧道、雙線隧道及多線隧道。,單線隧道,雙線隧道,2020/8/15,36,軍都山隧道,大瑤山隧道,大秦鐵路軍都山隧道是大秦鐵路上最長的雙線隧道軍都山隧道是中國第一座重載鐵路雙線隧道，位于北京市延慶縣東南，燕山北麓，大秦鐵路延慶車站與鐵爐村車站之間。全長8460米，僅次于米花嶺隧道，是我國已運營的第三座長大鐵路隧道。,大瑤山隧道是中國已通車的最長雙線電氣化鐵路隧道，其長度在世界鐵路隧道中列第10位。位于京廣鐵路廣東省北部大瑤山的坪石至樂昌間，自北向南穿越大瑤山，全長14295米。,2020/8/15,37,隧道一般由洞身、襯砌、洞門和避車洞、避人洞幾部分組成。 洞身是隧道的主體部分，是列車通過的通道。為保證行車安全，洞身應有一定的凈空，按規(guī)定的隧道建筑限界確定橫斷面。,襯砌指沿隧道周邊用石料、混凝土等砌筑的支撐結構。它的作用是用來承受地層壓力，阻止坑道周圍地層的變形，防止巖石的風化、坍塌，維護坑道輪廓不侵入建筑限界的范圍，以保證行車安全。襯砌通常由拱圈、邊墻、仰拱等組成，如圖l26所示。,圖126 隧道內部襯砌,2020/8/15,38,洞門指隧道進出口的建筑裝飾結構，如圖127所示。它的作用是