路基與橋隧建筑物課件

1、路基與橋隧建筑物鐵路運輸設(shè)備禮儀1.1路基路基是為鋪設(shè)軌道供列車運行而修建的土工建筑物，它直接承受軌道的重量和軌道傳來的機車車輛及其荷載的壓力，還受各種人為因素和自然因素的侵襲，是鐵路線路的重要組成部分。路基要求堅實而穩(wěn)固，能承受沉重的壓力，并經(jīng)常保持完好狀態(tài)，使列車能按規(guī)定的最高速度安全、平穩(wěn)、不間斷地運行。路基是軌道的基礎(chǔ)，也叫作線路下部結(jié)構(gòu)，路基的穩(wěn)定與堅固性直接關(guān)系到線路的質(zhì)量和列車的正常運行及安全，尤其是高速列車在運行時更需保證路基質(zhì)量良好。禮儀1.1路基（1）路基應(yīng)基面平順，有足夠的寬度，路基面上方應(yīng)形成與鐵路限界規(guī)定相符的安全空間，以滿足列車運行與線路作業(yè)安全的要求。（2）路基應(yīng)

2、具有抵御各種自然因素影響的堅固性和穩(wěn)定性。堅固性是指路基本體具有足夠的強度，不發(fā)生超過允許的沉落。穩(wěn)定性是指路基邊坡和基底應(yīng)保持固定的位置，不發(fā)生危及正常運營的變形。（3）路基應(yīng)排水良好。水的活動往往是造成路基病害的重要原因，為保證路基的堅固和穩(wěn)定，路基必須具備良好的排水性。（4）路基的設(shè)計、施工和養(yǎng)護應(yīng)當符合經(jīng)濟、合理的原則。1.路基應(yīng)滿足的要求1.1路基路基本體（包括路基面、路肩、路基基床、邊坡等）路基排水設(shè)施（包括地面排水設(shè)施和地下排水設(shè)施）路基防護設(shè)施（包括護坡設(shè)施、沖刷防護設(shè)施等）加固設(shè)施（包括支撐加固設(shè)施和防風(fēng)、防雪、防沙設(shè)施）2.路基的組成部分禮儀路基本體禮儀路基本體禮儀路基本體

3、禮儀路基排水設(shè)施路基排水設(shè)施是為了保證路基不被水浸泡和沖刷，防止路基松軟、下沉而修建的。路基排水設(shè)施分為地面排水設(shè)施和地下排水設(shè)施，兩者要互相配合，形成排水網(wǎng)，使地面水和地下水排泄暢通。路堤的地面排水設(shè)施多采用縱向排水溝，它設(shè)在路堤天然護道外側(cè)，以排除路堤范圍內(nèi)的地面水和截排從田野流向路堤的地面水。護道設(shè)在邊坡坡腳，寬度不小于2 m，以防護路堤本體。就近取土填筑的路堤，取土坑在護道外開挖；在地面橫坡坡度小于110的平坦地段，取土坑宜在路堤兩側(cè)開挖。當?shù)孛鏅M坡坡度大于110時，取土坑應(yīng)設(shè)于迎水一側(cè)，兼用于排除路堤地表水。取土坑的大小取決于填筑路堤的用土量，底寬小于10 m的取土坑應(yīng)設(shè)在傾向田野2

4、%4%的橫坡上；當?shù)讓挻笥?0 m時,取土坑可設(shè)在兩側(cè)向中間傾斜的2%4%的橫坡上，取土坑的深度不應(yīng)超過地下水位。禮儀路基排水設(shè)施路塹的地面排水設(shè)施為設(shè)在路塹路肩外側(cè)的側(cè)溝，其底寬不小于0.4 m，深度取 0.6 m。巖土側(cè)溝可挖成槽形，底寬和深度不小于0.4 m。側(cè)溝縱坡不應(yīng)小于2%。路塹開挖的土石方棄于塹頂，則成棄土堆，其內(nèi)側(cè)至塹頂邊緣應(yīng)有25 m的隔離帶。位于塹頂上坡一側(cè)的棄土推應(yīng)連續(xù)填筑，形成擋水堤，外設(shè)天溝來引水。位于塹頂下坡一側(cè)的棄土堆應(yīng)分段填筑，使地面水由段間排出。當塹頂上坡方向一側(cè)無棄土堆時，應(yīng)設(shè)天溝，以截排從塹頂流向路塹的地面水。天溝與塹頂邊緣的距離一般不小于5 m，其橫斷面

5、與側(cè)溝相同。截水溝設(shè)在邊坡平臺上及天溝外側(cè)，以排除坡面水和周圍的地面水。當水溝縱坡很大時，可修建跌水或急流槽來減緩水流。禮儀路基排水設(shè)施地下排水設(shè)施的作用是截流、疏干和降低地下水并把地下水排到路基以外。常用的地下排水設(shè)施有明溝和槽溝、邊坡支撐滲溝、滲溝、滲水隧洞、排水平孔。明溝和槽溝修建在地表面，兼排地表水和土（巖）層中上層滯水及埋藏很深的潛水。明溝斷面通常用漿砌片石筑成梯形，而槽溝斷面采用漿砌片石修成矩形。邊坡支撐滲溝用于疏干邊坡和排除自邊坡滲出的上層滯水或泉水，并對邊坡起支撐作用，它可以用片石做成拱形或樹枝形，適用于邊坡不陡于11的土質(zhì)路塹邊坡。禮儀路基排水設(shè)施滲溝用于降低地下水位和排除地

6、下水，有深度為26 m的淺埋滲溝和深度在6 m以上的深埋滲溝。有管滲溝的滲水管采用帶滲水孔的陶管或混凝土管，無管滲溝采用碎石砌成。為攔截或引排埋藏較深、流量較大的地下水，滲水隧洞常與立井或滲井和滲管配合使用，引排導(dǎo)致大型滑坡的地下水。排水平孔是在路基土體或滑坡體上設(shè)置向上傾斜1015的排水鉆孔，鉆孔可平行布置或扇形布置，設(shè)在地下水低水位以下，以疏干和排除地下水。禮儀路基防護設(shè)施和加固設(shè)施路基防護設(shè)施和加固設(shè)施是用來防止自然因素對路基本體的破壞及邊坡坍塌，保持路基穩(wěn)定的設(shè)施。路基防護設(shè)施和加固設(shè)施根據(jù)其用途不同可分為坡面防護設(shè)施、沖刷防護設(shè)施、支撐加固設(shè)施，以及防風(fēng)、防沙和防雪設(shè)施。坡面防護設(shè)施

7、。沖刷防護設(shè)施。支撐加固設(shè)施。防風(fēng)、防沙和防雪設(shè)施。1.2橋隧建筑物橋隧建筑物是橋梁、隧道和涵洞等的總稱，供鐵路線路跨越江河、溝谷或其他交通線等天然和人為障礙。有一定承載力的架空建筑物稱為橋梁。埋設(shè)在路堤內(nèi)的過水建筑物稱為涵洞。隧道是供鐵路線路克服高程障礙，穿過山嶺或江河、海底而修筑的建筑物。橋隧建筑物只有與路基連成一體才能形成線路，因此它實際上是路基本體的重要組成部分。山區(qū)鐵路橋隧的長度一般約占線路總長的40%，即使平原丘陵地區(qū)，其長度也占10%30%；橋隧建筑物的造價比路基高得多。在修建鐵路線路時，大橋和長隧道往往成為線路通車的控制工程。1.2橋隧建筑物鐵路橋梁是鐵路跨越河流、湖泊、海峽、

8、山谷或其他障礙物，以及為實現(xiàn)鐵路線路與鐵路線路或道路的立體交叉而修建的構(gòu)筑物。鐵路橋梁按用途可分為鐵路橋、公路鐵路兩用橋等。鐵路橋梁工程一般包括橋址勘測、橋梁設(shè)計、橋梁施工和橋梁養(yǎng)護與維修等步驟。1.鐵路橋梁1.2橋隧建筑物（1）鐵路橋梁的種類。鐵路橋梁主要由橋跨結(jié)構(gòu)、橋墩、橋臺、基礎(chǔ)和橋梁防護構(gòu)筑物等組成，如圖所示。橋跨結(jié)構(gòu)通常又稱梁部，其功能主要是承載橋上線路和連接兩段橋臺。鐵路橋梁按照橋跨結(jié)構(gòu)及受力特點的不同，可分為梁橋、拱橋、剛架橋、懸橋及各種組合體系橋。1.2橋隧建筑物梁橋。梁橋在豎向載荷的作用下只產(chǎn)生豎向反力，其結(jié)構(gòu)如圖所示。梁橋橋跨為梁，只受撓、受剪，不受到軸向力。梁橋又分為簡支

9、梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋。拱橋。拱橋在豎向載荷的作用下有豎向反力和橫向反力，無鉸拱橋還產(chǎn)生支座彎矩，其結(jié)構(gòu)如圖所示。橋跨為拱，以受壓為主，也受撓、受剪。拱橋可以分為實體拱拱橋和桁拱拱橋。1.2橋隧建筑物剛架橋。剛架橋的特點是橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩、橋臺剛性連接成一體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。剛架橋在豎向載荷的作用下有豎向反力和水平反力，無鉸剛架橋還有支撐彎矩。剛架橋以受撓為主，也受剪和受拉或受壓。從造型上看，剛架橋可以分為門形剛架橋和斜腿剛架橋。1.2橋隧建筑物懸橋。懸橋以纜索跨過塔頂，錨定于河岸上作為承重結(jié)構(gòu)，在纜索上懸掛吊桿，以吊起橋面，其結(jié)構(gòu)如圖所示。1.2橋隧建筑物組合體系橋。組合體系橋是由不同體系組

10、合而成的橋梁。例如，系桿拱橋是梁橋與拱橋的組合體系；斜拉橋是梁橋與懸橋的組合體系，其結(jié)構(gòu)如圖所示。1.2橋隧建筑物（2）高速鐵路橋梁。高速鐵路橋梁可分為高架橋、谷架橋和跨越河流的一般橋梁。其中，高架橋用于穿越既有交通路網(wǎng)、人口稠密地區(qū)及地質(zhì)不良地段，通常墩身不高，跨度較小，橋梁往往長達10多千米；谷架橋用于跨越山谷，通?？缍容^大，墩身較高。由于高速鐵路的運營密度及對舒適性、安全性的要求均高于普通線路，因而高速鐵路列車對橋梁結(jié)構(gòu)的動力作用更大。在這個前提下，高速鐵路橋梁在設(shè)計和施工中形成了自己的特色。1.2橋隧建筑物高速鐵路橋梁具有以下特點：橋梁比例大，高架長橋多。以中小跨度為主。剛度較大，整體

11、性好。縱向剛度大。結(jié)構(gòu)便于檢查與維修。1.2橋隧建筑物2.鐵路隧道隧道是鐵路線路用來克服山嶺高程障礙或遇江河、海峽不適宜修建橋梁時，在山嶺、河底、海底修建的人工建筑物。其中，在山嶺修建的稱為山嶺隧道，在河底、海底修建的稱為水底隧道。1.2橋隧建筑物隧道具有以下作用：隧道可使鐵路線路在較低的高程位置穿過山嶺，避免開挖大量土石方去修筑深路塹。隧道可使鐵路線路在江河水下通過，避免在修建大橋時因通航高度受限而妨礙大噸位船舶航行，以及發(fā)生船只與橋墩相撞事故。隧道可避免線路迂回山嶺，縮短線路長度，加大線路曲線半徑，降低縱向坡度，使列車運行平順。隧道可增加列車牽引質(zhì)量和提高行車速度，從而提高運輸能力，節(jié)省運

12、營費用。1.2橋隧建筑物隧道的分類：隧道按長度不同可分為短隧道（全長500 m及其以下）、中隧道（5003 000 m）、長隧道（3 00010 000 m）和特長隧道（10 000 m以上），按位置不同可分為傍山隧道、越嶺隧道、水底隧道和地下隧道，按襯砌結(jié)構(gòu)不同可分為直墻式襯砌隧道、曲墻式襯砌隧道、曲邊墻加仰拱襯砌隧道等，按隧道內(nèi)鐵路線路數(shù)不同可分為單線隧道、雙線隧道和多線隧道等。1.2橋隧建筑物隧道的結(jié)構(gòu)：隧道由洞身、襯砌、洞門和附屬建筑物組成，如圖所示。1.2橋隧建筑物洞身。洞身是隧道結(jié)構(gòu)的主體部分，是列車通行的通道，其凈空應(yīng)符合標準軌距鐵路建筑限界（GB 146.21983）的要求，其

13、長度由兩端洞門的位置決定。襯砌。襯砌是承受地層壓力，維持巖體穩(wěn)定，阻止坑道周圍地層變形的永久性支撐物。它由拱圈、邊墻、托梁和仰拱組成。拱圈位于坑道頂部，呈半圓形，為承受地層壓力的主要部分。邊墻位于坑道兩側(cè)，承受來自拱圈和坑道側(cè)面的土體壓力，可分為垂直形邊墻和曲線形邊墻兩種。托梁位于拱墻和邊墻之間，其作用是防止拱圈底部在挖空時發(fā)生松動而開裂，用來支承拱圈。仰拱位于坑底，其形狀與一般拱圈相似，但彎曲方向與拱圈相反，用來抵抗土體滑動和防止底部土體隆起。1.2橋隧建筑物洞門。洞門位于隧道出入口處，用來保護洞口土體和邊坡穩(wěn)定，排除仰坡流下的水。它由端墻、翼墻及端墻背部的排水系統(tǒng)組成。附屬建筑物。附屬建筑

14、物是指為工作人員、行人及運料小車避讓列車而修建的避人洞和避車洞，為防止和排除隧道漏水或結(jié)冰而設(shè)置的排水溝和盲溝，為機車排出有害氣體的通風(fēng)設(shè)施，以及電氣化鐵道的接觸網(wǎng)、電纜槽等。1.2橋隧建筑物（4）隧道施工新技術(shù)。20世紀世界上隧道施工仍以鉆爆法為主，歐美和日本等國都在試驗、研究改進鉆爆法的新技術(shù)。例如，采用全自動數(shù)控鉆孔臺車控制鉆孔的位置和方向，以減少鉆臂移動時間；采用預(yù)切槽法沿隧道輪廓線切出槽縫，然后進行爆破，以降低超挖量和炸藥消耗；采用集鉆孔、裝藥、爆破、支護和裝碴作業(yè)于一體的連續(xù)作業(yè)自動化機械系統(tǒng)，自動調(diào)整鉆孔的位置、方向和深度，實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，以提高挖掘速度。此外，超長隧道采用全斷面隧

15、道掘進機（掘進速度為11.5 m/h），水底隧道和地下隧道用盾構(gòu)法掘進。其他新型開挖技術(shù)如高壓噴流、熱力融解、原子能利用及控制爆破、遙感技術(shù)等都在積極試驗和推廣采用中。1.2橋隧建筑物（5）水底隧道。大噸位船舶航行的水域、鐵路運量和運輸密度很大的水域或在城市內(nèi)河流兩岸建筑物密集區(qū)，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，可考慮修建水底隧道。水底隧道一般由岸邊敞口段、岸邊暗挖段和水底暗埋段3部分組成，如圖所示。水底隧道的最大容許縱坡不應(yīng)大于該線的限制坡度。必須指出，水底隧道與建橋比較，造價高、施工難度大、周期長，必須進行技術(shù)、經(jīng)濟比選方能決定是否修建。 1.2橋隧建筑物（6）高速鐵路隧道。高速鐵路線路最小曲線半徑較大，所以高速鐵路的選線設(shè)計，必然會出現(xiàn)大量的隧道工程。高速鐵路隧道的特點主要與列車空氣動力學(xué)相關(guān)。當列車進入隧道