第1講 路基構(gòu)造與排水

第一節(jié)路基構(gòu)造

路基是軌道或路面的基礎(chǔ)，它承受著軌道及機(jī)車車輛或路面及交通荷載的靜荷載和動(dòng)荷載，并將荷載向地基深處傳遞擴(kuò)散。在縱斷面上，路基必須保證路線需要的高程；在平面上，路基與橋、隧連接組成完整貫通的線路。

一、路基的作用1．路基必須平順，路基面有足夠?qū)挾群蜕戏较藿?/p>

路基面寬度應(yīng)滿足軌道或路面鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)要求。在路基面上方應(yīng)有足以保證行車安全和便于線路維修養(yǎng)護(hù)的安全空間，當(dāng)路基面上方或兩側(cè)有接近線路的建筑物時(shí)，必須按照鐵路或公路限界的規(guī)定設(shè)置在限界范圍以外。

二、路基的建筑要求2．路基必須堅(jiān)固、穩(wěn)定3、路基的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求

路基修筑的經(jīng)濟(jì)效益不僅指設(shè)計(jì)施工的投資，而且包括日后維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，還要根據(jù)國家建設(shè)政策考慮少占田，便利工農(nóng)生產(chǎn)，便利人民生活。三、路基的組成1.路基本體包括：路基頂面、路肩和路基邊坡。

路基由路基本體和路基附屬設(shè)施組成。（1）路基頂面：即路基的頂部，是鋪設(shè)軌道的工作面。

路基頂面形狀，分為有路拱、無路拱兩種形式。（見圖1-54a、b）

路基頂面的寬度是指從路基一側(cè)的路肩邊緣到另一側(cè)路肩邊緣之間的距離。（見圖1-55）圖1-54b無路拱路基斷面圖1-54a有路拱路基斷面圖1-55路基頂面寬度示意圖（2）路肩：路基頂面兩側(cè)無道床覆蓋的部分。（3）路基邊坡：路肩邊緣以外的斜坡。圖1-56路基路肩與邊坡示意圖路肩的作用：1）抵抗路基核心部分在受壓力時(shí)向外發(fā)生擠動(dòng)、變形，加強(qiáng)路基的穩(wěn)定性；2）防止道渣滾落于路基坡面，保持道床完整；3）便于設(shè)置必要的線路、信號(hào)標(biāo)志；4）供鐵路現(xiàn)場作業(yè)人員行走，便于進(jìn)行工作。2.路基附屬設(shè)施圖1-57排水溝（1）排水設(shè)施

1）地面排水設(shè)施→匯集地表雨水，引到路基以外。2）地下排水設(shè)施→截?cái)?、疏?dǎo)地下水，排出路基。圖1-58路基邊坡度沖刷防護(hù)（2）防護(hù)設(shè)施1）邊坡坡面防護(hù)→增強(qiáng)路基邊坡的抗風(fēng)化能力。例如：植被防護(hù)、砌石防護(hù)等。2）邊坡沖刷防護(hù)→用于濱河、河灘、水庫地段防護(hù)。例如：植被防護(hù)、拋石防護(hù)等。

圖1-59擋土墻（3）加固工程:通過修建加固結(jié)構(gòu)物或其它措施，使路基獲得穩(wěn)定。例如：擋土墻（圖1-59）圖1-60山體擋棚

通常，把垂直于線路中心線的路基橫截面稱為路基橫斷面，簡稱路基斷面。按照路基所處的地勢情況與橫斷面的形狀，路基斷面可以分為6類：四、路基的橫斷面形式

1、路堤：路基設(shè)計(jì)標(biāo)高高于地面標(biāo)高，用土、石填筑而成的路基。圖1-45路堤斷面簡圖

2、路塹：路基設(shè)計(jì)標(biāo)高低于地面標(biāo)高，通過挖掘而形成的路基。圖1-47路塹實(shí)物圖

圖1-46路塹斷面簡圖

3、不填不挖路基

路基設(shè)計(jì)標(biāo)高與地面標(biāo)高相同，軌道直接鋪設(shè)在經(jīng)過處理的天然地面上。圖1-49半路堤斷面簡圖圖1-48不填不挖路基斷面簡圖4、半路堤在山岳地區(qū)，通過部分填筑而形成的路基。

5、半路塹在山岳地區(qū)，通過部分挖掘而形成的路基。圖1-50半路塹斷面簡圖圖1-51半路塹實(shí)物圖

6、半路堤半路塹經(jīng)過填、挖兩部分構(gòu)成的路基。圖1-52半路堤半路塹斷面簡圖

路塹路塹路堤五、路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

1、護(hù)道

路堤坡腳與排水溝或取土坑邊緣之間的天然地面。作用是保護(hù)路堤坡腳不受排水溝和取土坑中水流的沖刷和浸潤，其寬度一般不小于2m，并有2%~4%的向外排水坡。2、取土坑或排水溝

對(duì)于路堤來說，地面排水設(shè)備是排水溝或取土坑。路基排水溝的斷面除需按流量計(jì)算加大外，一般可采用底寬0.4m，深度0.6m的梯形斷面。干旱少雨地區(qū)深度可減至0.4m。（一）路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

有棄土堆的一般黏性土路塹標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)斷面（二）路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面無棄土堆的粗砂、中砂路塹標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)斷面1、路塹平臺(tái)

當(dāng)路塹邊坡為不良地質(zhì)時(shí)，為防止坍落的碎石和土堵塞側(cè)溝，可設(shè)置寬度不小于1m的平臺(tái)。邊坡高度大于20m時(shí)，平臺(tái)寬度可以增加到1.5-2m；在降雨量大的地區(qū)可以設(shè)置截水溝或擋水墻。2、棄土堆

置于塹頂?shù)臈壨炼?，其邊坡不得陡?:1，高度不宜超過3m。1、路拱

為了使路基面的水及時(shí)向路肩兩側(cè)排走，保持路基面干燥，防止基床因浸水而強(qiáng)度下降產(chǎn)生病害。路基面均設(shè)有4%的橫向排水坡，從而形成三角形形狀，如圖所示：六、路基橫斷面設(shè)計(jì)2、不同路基的銜接對(duì)于新建鐵路，線路縱斷面均按土質(zhì)路堤標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，線路縱斷面上的高程為路肩設(shè)計(jì)高程。

為使不同類型路基地段的軌面高程保持一致，路基設(shè)計(jì)時(shí)須對(duì)縱斷面的路肩設(shè)計(jì)高程進(jìn)行抬高或降低。（1）單線路基（或雙線并行等高地段）提高的高度△h（2）雙線鐵路中，并行不等高或局部單線地段3、路基面寬度

鐵路路基面寬度=路肩寬度+道床覆蓋寬度

取決于鐵路等級(jí)、正線數(shù)目、線間距、遠(yuǎn)期采用的軌道類型、路基面形狀等因素。（1）直線地段路基面寬度（一般情況按規(guī)范）（2）曲線地段路基面寬度

路肩的作用是加強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，保障道床的穩(wěn)定，以及方便養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)。

《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，Ⅰ、Ⅱ級(jí)鐵路路堤的路肩寬度不應(yīng)小于0.8m，路塹不應(yīng)小于0.6m。

路肩高程應(yīng)保證路基不致被洪水淹沒，且不致因地下水位高時(shí)的毛細(xì)水上升至路基面而產(chǎn)生凍脹或翻漿冒泥等。對(duì)于路肩高程有一個(gè)最小值要求，并滿足《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。4、路肩高程濱海、河灘路堤的路肩高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位加壅水高加波浪侵襲高或斜水流局部沖高，加河床淤積影響高度，再加0.5m。其中波浪侵襲高與斜水流局部沖高取二者中最大值。路基邊坡設(shè)計(jì)包括邊坡形狀的設(shè)計(jì)和邊坡坡度的確定，一般要結(jié)合地質(zhì)條件通過穩(wěn)定檢算來評(píng)價(jià)，同時(shí)考慮某些不可能在計(jì)算中涉及的外界因素的影響，例如雨水沖刷對(duì)邊坡的破壞等。（一）路堤根據(jù)填料的物理力學(xué)性質(zhì)、邊坡高度、列車荷載及路基基底的工程地質(zhì)性質(zhì)等確定。如果路基基底的情況良好，可以按下表進(jìn)行設(shè)計(jì)。5、路基邊坡

實(shí)踐證明，按表列的坡度值設(shè)計(jì)的路堤邊坡一般是成功的。路堤邊坡的破壞很少是由于邊坡坡度選用不當(dāng)造成的，絕大多數(shù)情況下是由于在設(shè)計(jì)工作中忽略了路堤基底的水文地質(zhì)條件、填土壓實(shí)密度不足引起過大的下沉和基床病害嚴(yán)重所致。（二）路塹邊坡1、土質(zhì)路塹土質(zhì)比較均勻，無不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水且邊坡高度不大于20m時(shí)，可以按照如下表設(shè)計(jì)。2、巖石路塹一般情況下是結(jié)合實(shí)際情況綜合分析確定路塹邊坡的坡度，但邊坡高度不大于20m時(shí)，可以查表選用坡度。一般土質(zhì)路塹應(yīng)在側(cè)溝外側(cè)設(shè)置平臺(tái)，寬度不小于1m，較深土質(zhì)路塹在邊坡中部或地層分界處設(shè)置平臺(tái)，寬度不小于2m。雨量豐富地區(qū)可在平臺(tái)上設(shè)置截水溝或擋水墻。第二節(jié)路基排水本次課內(nèi)容：

一、地面排水

二、地下排水

三、站場排水

概述路基各種病害和變形的產(chǎn)生，都與地面水和地下水的浸濕和沖刷有關(guān)。地面水浸濕和沖刷路基，削弱其強(qiáng)度、抗變形能力和穩(wěn)定性；地下水則使路基或破面受到軟化等破壞作用。必須采取相應(yīng)的排水措施，以消除或減輕地面水和地下水的危害，根據(jù)排水系統(tǒng)不同作用分為地面排水和地下排水兩大類。路基邊坡沖刷排除路基地面水的原則和要求（1）應(yīng)盡快通過水溝匯集排離路基范圍內(nèi)的地面水，且水溝應(yīng)設(shè)在離路基本體盡可能近一些的位置。（2）應(yīng)選擇最短的水流通道、地質(zhì)較穩(wěn)定地帶設(shè)置水溝。（3）水溝斷面應(yīng)滿足流量要求。水溝斷面形狀常采用梯形或矩形。（一）排水溝設(shè)于路堤護(hù)道外側(cè)。當(dāng)?shù)孛孑^平坦時(shí)，設(shè)于路堤兩側(cè)，當(dāng)?shù)孛孑^陡時(shí)，應(yīng)設(shè)于迎水一側(cè)。當(dāng)有取土坑時(shí)，可用取土坑代替排水溝。0.4m*0.6m一、地面排水排水溝排水溝

排水溝與其他溝渠相接時(shí)，力求水流舒順，因地形限制成直角相交時(shí)，可按下圖形式處置

（二）側(cè)溝

側(cè)溝是路塹地段用以排除路基面和路塹邊坡坡面的地表水的水溝，它設(shè)于路基面兩側(cè)或一側(cè)（半路塹）

（三）天溝：設(shè)于路塹塹頂邊緣以外，一般距離塹頂2-5m，可設(shè)置一道或幾道，用于截排塹頂上方流向路塹的地表水。天溝天溝（4）截水溝設(shè)在臺(tái)階形路塹邊坡的平臺(tái)上，用于截排邊坡平臺(tái)以上坡面的地表水。（5）跌水和急流槽跌水和急流槽也稱吊溝，通常設(shè)在坡度陡的排水地段，多設(shè)于天溝出口、排水溝或側(cè)溝通往橋涵建筑物處。（五）吊溝、跌水與急流槽

吊溝跌水急流槽（五）吊溝、跌水與急流槽

急流槽的進(jìn)口宜做成喇叭口，槽身一般為矩形，在吊溝靠路肩一側(cè)，常設(shè)擋水墻，以防止水流沖刷路肩和道床。地面排水設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1．地面排水設(shè)施的縱坡，不應(yīng)小于2‰。平坦地面或反坡排水地段，可減小至1‰。2．側(cè)溝、天溝、排水溝的橫斷面一般可采用底寬0.4m、深0.6m的梯形。3.為防止地面排水設(shè)施因水流流速過大而產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷和因水溝滲漏而影響路基的穩(wěn)定性和產(chǎn)生基床病害，土質(zhì)、軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化巖石地段的側(cè)溝、天溝和排水溝應(yīng)采取防止沖刷或滲漏的加固措施。地面排水設(shè)備的養(yǎng)護(hù)

地面排水設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常保持順暢，無積水、無阻塞、無滲漏。原有設(shè)備不完善的應(yīng)有計(jì)劃地增建、改建或加固。當(dāng)流水縱坡過緩發(fā)生大量淤積或縱坡過大造成沖刷，或有滲漏現(xiàn)象影響路基穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)及時(shí)加以改建或加固。地面排水設(shè)備的養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

1．經(jīng)常清除雜草、積土等雜物。2．對(duì)鋪砌的溝體，如發(fā)現(xiàn)有裂縫、小塊損壞、灰漿脫落、石塊松動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。邊溝堵塞

3．當(dāng)天溝上方來水較大以致發(fā)生漫溢時(shí)，應(yīng)在原天溝上方增設(shè)一道或多道天溝。

4.天溝附近，特別是天溝與塹頂之間應(yīng)經(jīng)常平整夯實(shí)，不容許有坑洼和積水現(xiàn)象。5．吊溝(跌水和急流槽)的養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意以下三個(gè)方面：

(1)嚴(yán)防吊溝水流沖刷路肩。

(2)吊溝進(jìn)出口與土質(zhì)水溝銜接的地方如因沖淘產(chǎn)生坑洞穴時(shí)，務(wù)必及時(shí)填平夯實(shí)，防止鋪底淘空和設(shè)備損壞。

(3)急流槽形式的吊溝必要時(shí)可改為跌水形式。二、地下排水根據(jù)具體情況采取攔截、旁引、排除含水層的地下水，以及采取隔離的措施進(jìn)行處理進(jìn)行地下排水設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行野外工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查、勘探和測試應(yīng)采取措施防止地表水下滲而造成對(duì)地下水的補(bǔ)給，也不允許將地表水排放入地下水排水設(shè)施內(nèi)（一）一般要求1）明溝和槽溝（淺層使用）

明溝和槽溝是兼排地表水和土體中的上層滯水或埋藏很淺的潛水的排水設(shè)備

漿砌片石明溝

木結(jié)構(gòu)槽溝2）滲溝

用于降低地下水位、排除地下水的滲溝又稱平式滲溝，包括埋置深度2-6m的淺埋滲溝

按照有無滲水管可分為有管滲溝和無管滲溝同時(shí)起支撐邊坡作用的滲溝稱為邊坡滲溝

a）滲水管b）有管滲溝出口

有管滲溝示意圖（單位：mm）有管滲溝

有管滲溝的滲水管是管壁帶有滲水孔的陶管或混凝土管，如圖（a）所示，適用于流程較長，流量較大的情況

無管滲溝

利用了碎石的孔隙作為排水通道。適用于地下水流量小、流程短的情況。排水碎石周圍應(yīng)設(shè)反濾層，采用無紡?fù)凉た椢镒鳛榉礊V材料是目前許多工程中普遍采用的方法。邊坡滲溝

邊坡滲溝用于疏干邊坡和排除邊坡上層滯水或泉水，并對(duì)邊坡起支撐作用。常用的邊坡支撐滲溝處理的土質(zhì)路塹邊坡坡度應(yīng)不陡于1:1。邊坡滲溝主要有拱形和樹枝形兩類

邊坡滲溝正視圖

拱形邊坡滲溝

樹枝形邊坡滲溝

邊坡滲溝縱斷面圖

邊坡滲溝縱斷面圖

支撐滲溝

用以支撐可能滑動(dòng)的不穩(wěn)定土體或山坡，并排除滑動(dòng)帶附近活動(dòng)的地下水，疏干潮濕土體，根據(jù)不穩(wěn)定土體范圍成群設(shè)置的支撐滲溝也可和抗滑擋土墻配合使用

支撐滲溝縱斷面圖

支撐滲溝通常使其軸線與滑動(dòng)方向基本平行，布置呈平行的條帶狀，支撐滲溝的間距及斷面寬度，可按照每條滲溝所擔(dān)負(fù)的下滑力計(jì)算確定。斷面采用矩形，寬度為2～3m，間距為8～15m或更大些

支撐滲溝的埋置深度根