铁路路基设计中的常见问题分析

摘要：我国国民经济的快速发展促进了交通运输事业的发展,铁路作为交通运输的重要组成部分,一直受到社会各界的高度关注,铁路建设的力度不断加大,铁路路基作为铁路的基础,铁路路基设计的任何一个微小的失误,都有可能给我国的交通事业和人们的生命财产造成重大损失。本文主要对铁路路基设计相关问题进行了简要分析。

关键词：铁路路基；路基设计；分析

中图分类号：F53文献标识码： A

一、路基工程的组成及特点

1、路基工程的组成

路基工程由四个主要组成部分，包括路基本体工程、排水工程、路基防护工程、支撑工程。其中，路基本体工程是直接铺设轨道结构并承受来自轨道传递下来的列车荷载的部分，例如路堤和路堑等，它是路基工程的主体建筑物；排水工程是路基的附属建筑物，例如排除地面水的排水沟、侧沟、天沟和排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等；路基防护工程主要是指对路基边坡的防护，还有对修筑在江河大海沿岸的经常或周期性地受到水流冲刷的路基工程，必须采取防止冲刷的措施，属于冲刷防护；支撑工程是指为使路基本体及路基周围土体稳定而修建的建筑物。

2、路基工程的特点

铁路路基工程有以下三大特点，第一路基建筑在土石地基上并以土石为建筑材料；第二路基完全暴露在大自然中，除会遇见复杂的地形、地质条件外，还经常受严寒酷暑、水位涨落、风砂、异常气象、水文条件以及地震等的影响；第三路基同时受到动、静荷载的作用，列车运行过程中产生的动荷载是造成路基病害的主要原因之一。

二、铁路路基设计要点

1、信息采集

在进行路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质、地形、水文、地貌、地震、气象等相关设计资料。如果是铁路改建或扩建工程的设计，除上述信息外，还应收集历年路况资料及当地路基的翻浆、崩塌、水毁、沉降变形等病害的防治经验。路基设计阶段应根据当地自然条件和工程地质状况，确定合适的路基横断面形式和边坡坡度。河谷地段不宜侵占河床，应该根据具体情况设置其它的结构物和防护工程。

2、路基面的选型

路基面的形式可分为设有排水坡和无排水坡的两种。对于路基面以下的土为砂、石类渗水性强的渗水土，降水可渗入后由路基两侧的排水沟引出，不会在路基内积聚，同时，砂、石类渗水土不会因为渗入而减弱其对轨道的稳固支撑性能，所以这类土的区间单、双线路基面可不设排水坡而修建成水平面；对于路基面以下的土体为岩体时，也可修建成水平面的路基面，因为降水即使稍有滞积，也不会影响其对轨道的稳固支撑性能，但在年降水量大于400mm地区的易风化泥质软岩路基面除外；对于区间的路基面以下为粘性土、粉土类土、粉砂、粘砂或在砂、石类土中含有15%以下的细粒土时，因为他们的渗水性弱，降水在路基面上滞积、渗入，细粒土中含水量增加，土的强度降低，在列车动、静荷载作用下出现塑性变形以致剪切破坏，因此，路基面应设置排水坡，增强其排水能力。

3、路基面宽度

路基面宽度等于道床的底宽与两侧路肩的宽度之和。当道床断面已选定，路基面的宽度便与路肩的宽度有关。路肩宽度的作用与道床宽度的作用相似，除了保证路基自身稳定性以外，还有保证道床稳定性的作用，同时还应考虑行人和养护维修作业等的因素。我过现行规范规定的路肩宽度标准为：Ⅰ级铁路的路堤不得小于0.8m，路堑不得小于0.6m。直线地段路基面宽度要参照《路基设计规范》中的标准选用，对于需要单独设计的路基面宽度，可以按《路基设计规范》中的计算公式计算。对于曲线地段路基面宽度，应考虑由于设置外轨超高的因素而要加宽。外轨超高是用加厚外轨一侧枕下的道床厚度来实现的。由于道渣厚度增加，道床坡脚外移，因而在曲线外侧的路基面宽度亦应随超高的不同而相应加宽，才能保证路肩宽度的标准。加宽值可根据超高计算而得。可查阅规范中编制的曲线路基面加宽表，加宽应在缓和曲线范围内递减完成。双线或多线地段的曲线路段路基面宽度除按单线在外侧加宽外，还应加宽中心线间距离，加宽值可参见选线设计部分的有关章节。

4、路基边坡的确定

路基边坡是保证路基稳定性的又一重要因素，包括路堤边坡和路堑边坡。它是路基断面设计中的主要内容。路基边坡形状和坡度的大小两项内容。路基边坡的坡度应结合地形和地质条件并通过稳定性验算来确定，同时还要考虑雨水冲刷对边坡损坏等的外界因素。

（1）路堤边坡

路堤边坡应该根据有代表性的普通路堤填筑材料的物理力学性质，考虑列车荷载的作用，经过大量稳定性验算，并结合边坡的实际经验综合分析得出。对于特殊填料、边坡高度比较大的路基，则应进行个别设计。路堤边坡的破坏很少是由于边坡选择不当造成的，绝大多数情况是由于在设计工作中忽略了路基基底的水文、地质条件，或者是由于压实密度不足引起的过大的下沉和基床病害严重发展所形成的。因此，设计边坡时，应对基底的工程地质条件予以足够的重视。

（2）路堑边坡

路堑边坡不可能像路堤那样给出坡度值，因为路堑的边坡受地层岩土的物理力学性质、岩层的形状、节理发育程度、风化程度和水文条件等因素影响。因此在确定边坡坡度时，通常有两种方法：一种是通过力学计算方法（边坡稳定性验算检验方法）来确定，另一种是根据上述因素，结合自然的极限山坡和已成的人工边坡实例及所采用的施工方法（人工开挖、机械开挖或爆破）等因素综合分析而定。第一种方法对于均质地层（如土层、松散岩堆及未受动力作用的岩层）是可靠的。第二种方法又可称为工程地质法，对于绝大多数不均匀的地质构造来说是比较可靠的。因为所依据的自然极限山坡是在当地各种地质条件下长期形成的处于极限状态下的自然坡度；而已形成的人工边坡是经受了长期的运营考验的。因此，不论是石质路堑，还是土质路堑，其边坡设计大多采用第二种方法。当然这两种方法可以互相参考核对

5、路堑设计

路堑边坡形式及坡度应根据工程地质与水文地质条件、边坡高度、施工方法，结合自然稳定边坡和人工边坡的调查综合确定。必要时可采用稳定分析方法予以检算。当挖方边坡较高时,可根据不同的土、岩石性质和稳定要求开挖成折线式或台阶式边坡，边沟外侧应设置碎落台，其宽度不宜小于1.0米；台阶式边坡中部应设置边坡平台，边坡平台的宽度不宜小于2米。

当边坡有积水湿地、地下水渗出或地下水露头时，应根据实际情况设置地下渗沟、边坡渗沟或仰斜式排水孔，或在上游沿垂直地下水流向设置地下排水隧洞以拦截地下水等排导设施。根据边坡稳定情况和周围环境确定边坡坡面防护形式，边坡防护应采取工程防护与植物防护相结合，稳定性差的边坡应设置综合支挡工程。条件许可时，宜优先采用有利于生态环境保护的防护措施。

6、路基排水

水是路基安全工作的大敌。路基土体被水浸泡、饱和冲蚀以后，就会发生上述种种病害，甚至危及路基整体的稳定。因此，处理好路基范围内的排水是十分重要的。路基地面排水设备有排水沟、侧沟、天沟、吊沟及缓流井等。设计地面排水设施时，横向排水坡一般不宜小于4%，以便迅速排水。纵坡不宜小于2‰，又不宜大于8‰，以免沟底被冲刷。需按流量设计侧沟、天沟、排水沟等，其横截面应按洪水频率的1/25的流量进行计算。沟顶应高出水位0.2m；不需计算流量的排水沟，底宽一般为0.4m，深度为0.6m。

结束语

铁路路基的设计需要紧密的结合地形、地貌等自然条件，特别是铁路的设计，更应该注重质量和与环境的协调，确保在经济、稳定横断面的控制下，做到路基断面的平缓、舒畅、短捷的设计效果。

参考文献

[1]刘道前.高速铁路路桥过渡段的处理研究[J].山西建筑,2009.

[2]尹根.水泥搅拌桩喷浆法加固软土地基施工技术[J].建筑与工程，2008.

[3]叶阳升,周镜．铁路路基结构设计的探讨[J]．铁道工程学报，2005.