专题二高速铁路路基基床.docx

高速铁路路基基床

—、基床的作用与结构

基床的作用

基床是铁路路基最重要的关键部位，其作用主要有三个方面:

强度：应有足够的强度以抵抗列车荷载产生的动应力而不致破坏；能抵抗道殖压入基床土中，防止道磴陷槽等病害的形成；在路基填筑阶段能承受重型施工车辆走行而不形成印坑，以免留下隐患。

=1刚度：在列车荷载的重复作用下，塑性累积变形很小，避免形成过大的不均匀下沉而造成轨道的不平顺，增加养护维修的困难；在列车高速行驶时，基床的弹性变形应满足高速走行的安全性和舒适性要求，同时还能保障道床的稳固。

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⑶排水防渗：必须具备良好的排水性,以防止雨水浸入造成路基土软化，防止发生翻浆冒泥等病害的发生。

(4)在可能发生冻害的地区，还有防冻等特殊作用。

基床的结构

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。有的国家针对填料、气候、无殖轨道等不同线路情况，将基床表层再细分成两层或多层结构，每层使用不同材料或结构。最典型的是德国无磴轨道的线路结构，包括钢筋混凝土板连续板、混凝土绝热层和支持层、素混凝土、矿確混凝土、填土、道磴等。日本在基床表层的表面铺设一层5cm厚的沥青混凝土，德国在有確线路基床表层加设一层混凝土板和过滤层。我国的京沪高速铁路路基基床采用两层结构。

二、基床表层设计

基床表层是路基直接承受列车荷载的部分，又

常被称为路基的承载层或持力层，因此基床表层的设计是路基设计中最重要的部分。自20世纪50年代末日本开始研究东海道新干线路基以来，主要是研究强化的基床表层的设计及施工问题。在此之前，日本铁路并无基床表层。70年代，欧盟为了减

少路基病害，提高路基适应大运量、高速度的运输需求，对路基上部的受力条件、结构、材料等方面进行了深入的研究。法国在制定TGV线路技术标准前以及德国在建设高速铁路时，都对基床表层进行了比较深入研究。

基床表层的作用

基床表层是铁路路基最重要的组成部分，是轨道的直接基础，担负着重要使命。基床表层的作用大致有以下几点：

增加线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一定的刚度，使列车通过时的弹性变形控制在一定范围之内；4mm

扩散作用到基床底层顶面上的动应力，使其不超出基床底层填料的临界动应力；

防止道磴压入基床及基床土进入道磴层；

防止雨水浸入基床使基床土软化，发生翻浆冒泥等基床病害，并保证基床肩部表面不被雨水冲刷；

防冻等。

实践表明，基床表层的优劣对轨道变形影响很大。不良基床表层引起的轨道变形是良好基床表层的几倍，而且其差距还随速度的提高而增大。这说明高速铁路设置一个良好基床表层是必不可少的0因此，需要对基床表层厚度、填料、结构及压实标准等多方面进行精心设计。

基床表层厚度

基床表层厚度的确定是由变形控制因素决定的。计算方法有动强度控制法和弹性变形控制法两种o

(1)动强度控制法

确定作用于路基填土瑞强度3)与动荷戟(kp“动强度控制法以作用在基床底层表面上的动应力不超过基床底层填料的临界动应力为控制条件。

确定作用于路基

填土瑞强度3)与动荷戟(kp“

填料的临界动应力可通过动三轴试验确定，其大小与填料的种类、密实度、含水量及围压大小、荷载的作用频率等紧密相关。试验结果表明，由散体材料组成的弹塑性土体在重复荷载的每一次加、卸载作用下都要产生不可恢复的塑性变形，塑性变形随重复次数的增加而累积。对于路基填土而言，存在一个特定的临界动应力，当实际动应力小于临界动应力时，塑性变形随重复作用次数的增加而累积，但塑性变形速率则是随重复次数的增加而减少，最后塑性变形趋向稳

定。当实际动应力大于临界动应力时，填料的累计塑性变形随重复作用次数的增加而增加，且变形速率加快，最后因变形过大而失稳。

临界动应力也是动强度的反映，通过不同的围压试验，可以求得土的动强度指标，试验结果表明,

动强度约为静强度的50?60%。如果把荷载动应力

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3-16满足变形条件的基床表层厚度与基床表层、基床底层填料变形模虽的关系

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图3?15基床容许弹性变形值图

沿深度的衰减曲线与路基土动强度随深度增加的曲线叠加同一张图上，它们的交点则表示所要求的基床表层深度，如图3-14所示。在此交点以上的基床范围，荷载的动应力大于土的临界动应力，需要进行加固处理或换填优质填料，以提高临界动应力。这就是基床表层厚度的确定原则。由于确定土

的临界动应力的试验工作量很大，常用静强度乘以

0?6的折减系数来替代。当基床土的压实系数能够达到100%,则基床表