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1、高速铁路路基 2 中国高速铁路规划图 第一节 高速铁路路基特点 路基是轨道或路面的基础，也叫线路下部结 构。它承受着轨道及机车车辆的静荷载和动荷载，并 将荷载向地基深处传递扩散。高速铁路的出现对传统 铁路的设计施工和养护提出了新的挑战，在许多方面 深化和改变了传统的设计方法和关键。 3 双线路堤标准横断面（m） 路基主体工程应按土工结构 物进行设计，设计使用年限应为100年。 路基排水设施结构设计使用年限应为30 年 ，路基边坡防护结构设计使用年限应为60 年。 基床表层的强度应能承受列车 荷载的长期作用，刚度应满足列车运行时 产生的弹性变形控制在一定范围内的要求 ，厚度应使扩散到其底层面上的
2、动应力不 超出基床底层土的承载能力。基床表层填 料应具有较高的强度及良好的水稳性和压 实性能，能够防止道砟压入基床及基床土 进入道床，防止地表水侵入导致基床软化 及产生翻浆冒泥、冻胀等基床病害。 路基填料填筑压实应符合相关 标准。最大粒径在基床底层内应小于 60mm，在基床以下路堤内应小于75mm。 4 高速铁路路基施工 路基面标准宽度 5 路基面在无砟轨道正线曲线地段一般不加宽，当轨道结 构和接触网支柱等设施的设置有特殊要求时，根据具体情况 分析确定；有砟轨道正线曲线地段加宽值应在曲线外侧按表 下表的规定加宽。曲线加宽值应在缓和曲线内渐变。 有砟轨道曲线地段路基面加宽值 6 7 第二节高速铁
3、路路基与普通铁路路基的比较 1.高速铁路路基的多层结构系统 高速铁路路基结构，已经突破了传统的轨道、 道床、土路基这种结构形式，既有有碴轨道，也有 无碴轨道。对于有碴轨道，在道床和土路基之间， 已抛弃了将道碴层直接放在土路基上的结构形式， 作成了多层结构系统。 8 普通铁路路基结构 9 10 11 12 13 14 15 2.控制变形是路基设计的关键 控制变形是路基设计的关键，采用各种不同路基结构形 式的首要目的是为了给高速线路提供一个强度高、刚度大、 稳定性强、耐久性好且线路纵向刚度比较均匀或变化缓慢的 轨下基础。由散体材料组成的路基是整个线路结构中最薄 弱、最不稳定的环节，是轨道变形的主要
4、来源。 日本东海道新干线的设计时速为220km，由于其在设计 中紧紧采用了轨道的加强措施，而忽略了路基的强化，以至 于从1965年起，因为路基的严重下沉，线路变形严重超标， 不得不对线路以年均30km以上的速度大举整修，列车运行平 均速度降到100110km/h 。变形问题的解决是相当复杂的 ，日欧各国虽然实现了高速，但他们是通过采取高标准的强 化轨道结构和高质量的养护维修技术弥补这方面的不足。日 本对此不惜代价，在上越和东北新干线上，高架桥延长数所 占比例分别为49 %和57 %，路基仅占1 %和6% 。 16 17 18 新干线是日本的高速铁路客运专线系统，于1964年 10月1日开始通车
5、营运，是全世界第一条载客营运高速铁路 系统。通车多年从未发生过因人为因素导致有人死亡的事故 ，因此被称为全球最安全的高速铁路之一，也是世界上行驶 过程最平稳的列车。 新干线的稳定运行全靠日本成熟的的高铁调控制技 术，列车可以缩短至5分钟的班距运行，是唯一适合大量 运输的高速铁路系统。除此之外由于全面采用动力分散 式设计，新干线也是世界上行驶过程最平稳的列车之一 ，反观法国同类的TGV高速列车，由于采用最前端和最尾 端的机车驱动的动力集中式设计，摇晃较大、加减速较 慢，而无法以仅有5分钟的班距运行。 19 日本采用动力分散是因为机车的动力是分散在多 个车辆下面的。日本的铁路路基比较软，不允许较大
6、 的轴重。加上日本是在50年代率先开始高速铁路的研 究，当时的牵引技术也可能实现较大的单轴牵引功率 ，更重要的一点是日本的城市密集，列车对于启动加 速要求严格。所以日本对于动力分散的研究和应用比 较多， 选择动力分散作为高速列车的牵引方式是个必 然的趋势. 而欧洲的TGV.ICE1等采用的是动力集中方式.就是 在列车的一端或两端采用一台专门的动力车(可以理解 为传统的机车)来进行牵引.这和国内铁路常见的机车牵 引客车的方式是一致的.这同样都是有历史渊源的.欧洲 铁路的路基较好.允许采用较大的轴重.而且传统上.欧 洲铁路就大量的使用机车牵引机车的方式.所以在这个 基础上采用动力集中的牵引方式是很
7、正常的.而且.在欧 洲.法国是第一个发展高速铁路的.法国是在60年代末开 始高速铁路的研究的.这要比日本晚了10多年.此时随着 半导体元器件技术的发展.已经能够实现较大的单轴功 率了.所以欧洲人选择采用动力集中的方式来发展高速 列车. 20 3.在列车、线路这一整体系统中，高速铁路的路 基及其下部结构的要求更高 高速铁路路基变形控制包括工后沉降量、沉降速率 和线路纵向刚度比。对于高速铁路，轮轨系统应该是车 轮、钢轨、道床、路基各个部分相互作用的整体。因此 ，在高速铁路技术研究中，无论机车车辆、轨道结构或 路基隧道等专业，都应该把自己的问题放在整个系统中 去考察。 3.1轨道平顺度标准 高速铁路
8、轨道平顺度要求较高，时速200公里新 建铁路线桥隧站设计暂行规定对轨道平顺度的要求见下 表 21 32 路基横断面 高速铁路路基横断面宽度较普通铁路略宽，路 基宽度对照表参见表 路基宽度比较表 （m） 22 33 基床 普通铁路基床分表层和底层两部分，厚1225 m，具 体为：级铁路由路肩施工高程至其下06m 为基床表层，表 层下19m 为基床底层；级铁路由路肩施工高程至其下05 m为基床表层，表层下07 m为基床底层； 级铁路由路肩施 工高程至其下03m为基床表层表层下09m为基床底层。设 计要求表层填料优先选A组填料，也可以选用粒径小于150 mm 的B组填料；底层可选A、B、C组填料 。
9、 一般情况，高速铁路路基基床是由基床表层和底层组成的 两层结构。最典型的是德国无碴轨道的线路结构，包括钢筋混 凝土板连续板、混凝土连续层和支持层、素混凝土、矿渣混凝 土、填土、道碴等。上层大多要求填料变形模量大，渗透系数 小。在使用级配砂砾石的国家，一般都把基床表层分成上下两 部分。上层较薄，大多为0.20.3m，要求变形模量高，其次 ，为了提高该层的刚度，颗粒的最大粒径可适当提高，粗颗粒 含量增加。下层的作用偏重于保护，颗粒粒径应与基床填料匹 配，使基床底层填料不能进入基床表层，同时要求渗透系数小 ，至少要小于10-4m/s。 23 规范中规定：基床表层厚度无砟轨道为0.4m， 有砟轨道为0
10、.7m，基床底层厚度为2.3m。表层采用 级配碎石或级配砂砾石，底层采用A、B组填料及改 良土。秦沈客运专线基床厚25 m，其中表层06 m，采用级配碎石底层19 m，采用A、B组填料及 改良。 我国的京沪高速铁路路基基床由表层和底层组 成，表层厚度为0.7m，底层厚度为3.0m。其中，基 床表层由510cm厚的沥青混凝土和6560cm厚的级 配碎石级配砂砾石组成。 24 33 工后沉降量和沉降速率 高速铁路对路基工后沉降量和沉降速率有严格的要 求，无砟轨道路基工后沉降应满足扣件调整能力和 线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15mm； 沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径满 足相关要求时，允许的工后沉降为30mm。路基与桥 梁、隧道或横向结构物交界处的差异沉降不应大于 5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。 路基工后沉降控制标准 25