铁路路基溶洞病害分析与整治设计(共30页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上柳州铁道职业技术学院 毕业设计(论文)论文题目 路基溶洞病害分析与整治设计 系 别 专业班级 学 号 姓 名 指导教师 年月日 目 录绪论-2第一章 路基工程-3 第一节 路基的组成-3 第二节 路基工程的性质和特点-5第二章 路基结构及主要技术标准-6第一节 铁路路基的技术标准-6第三章 路基基床结构-12第四章 路基溶洞特征和产生条件-14第五章 溶洞的整治方案-16第一节 工程概况-16第二节 施工准备-18第三节 施工整治-21第四节 质量保证措施-23第六章 安全保证体系和安全保证措施-23第七章 环境保护以及水土保持措施-25结束语-26参考文献-26摘要
2、 本毕业设计的题目是南昆线路基溶洞病害分析与整治设计。本设计主要从目前铁路日益增长的提速运营条件背景下,必须保证路基稳固和行车的安全,设计中运用所学的铁路知识对南昆线K340+120.00K340+155.00进行溶洞整治设计,以改善线路路基结构的稳定性,提高行车速度和安全能力,设计的主要内容有:根据线路路基的标准要求确定整治方案,以注浆为主要整治措施,并进行环境保护以及水土保持.关键词:路基、注浆、稳定、溶洞病害绪论 路基是以天然地石修筑而成的条形建筑物,它分布在广阔的地区,处在各种地质、水文、气候等复杂的自然环境下,它的强度和稳定性受地质条件及雨、雪、水流、气候等各种自然因素的影响。 水的
3、活动是促使路基病害发生展一重要原因。为使路基不致遭受地面水、地下水的侵蚀破坏,路基应有良好的排水、防护及加固建筑物。 既有铁路路基在列车荷载作用及各种自然因素和影响下,会产生各种变形和路基病害,因此应对路基加强养护与维修,并对不稳定边坡进行防护与加固,以减弱或消除各种路基病害,保证路基稳定及行车安全与舒适。对于路基病害,必须贯彻“以防为主,防治结合”,“一次整治,不留隐患”的原则,采取合理的整治方案及有效和工程措施。 在雨季,铁路路基常受到洪水的侵袭,因此应加强路基的防洪工作,当路基发生水害,应根气泵水害的具体情况,采用合适的方法抢修。 路基的工程数量极为庞大,需用大量的劳动力、工程材料、施工
4、机具和建设资金。在大量地石集中地段,常常控制着整个铁路的施工期限。因此,在路基施工中应认真做好地石方调配,合理选择施工方法,以保证工程质量,加速工进度。降低工程造价,提高经济效益。同时在施工中还应注意节约用地,少占农田,少破坏自然地貌和植被,以免导致水土流失。 高速铁路运行速度快,技术标准高,对轨道变形有严格一要求,路基是轨道的基础,控制路基变形已成为高速铁路路基的最大特点。因此,调整铁路对路堤的地基条件、填料、压实标准、基床和路桥过渡段的风度等方面均提出了更高的要求。第一章 路基工程第一节 路基的组成铁路路基是为满足轨道铺设和运营条件而修建的土工构筑物。它是轨道的基础,承受着轨道及机车车辆的
5、静载和动荷载,并将荷载向地基深处传递扩散。在纵断面上,路基必须保证轨顶需要的标高;在平面上,路基与桥梁、隧道连接组成完整贯通的铁路线路。在铁道工程和发展过程中,路基为轨道结构的不断更新、改善和轨道定型化提供了必要的条件。为了保证路基正常工作,路基工程主要由三部分建筑组成,如图11 图11 路基本体轮廓及各部分名称 1.路基本体 路基本体是直接铺设轨道结构并承受列车荷载一部分。例如路堤、路堑等。它是路基工程中的主体建筑物。路基本体根据地质条件和填筑材料的不同,对可分路堤、路堑、半路堤、半堤半堑、不填不挖路基六种形式,如图(a)路堤路基 (b)路堑路基 c)半路堤路基 (e)半堤半堑 (f)不填不
6、挖路基 2.路基防护和加固建筑物 路基防护和加固建筑物属路基和附属建筑物,例如挡地墙、护坡等。 3.路基排水设备 排水设备也属于路基的附属建筑物,例如排除地面水的拓水沟、侧沟、天沟和排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。如图:(a)排水沟 (b)侧沟、天沟 c)跌水 (d)缓流井 (e)急流槽第二节 路基工程的性质和特点 从路基所起的作用来看,路基是轨道的基础;从路基作为一种建筑物来看,它是一种土工结构物。作为一种土工结构物,路基工程具有不同于桥梁和隧道等工程结构物的独特点:1.路基主要由松散的土(石)材料所构成路基或者直接以土(石)作建筑材料,或者直接建造在地层上。而土和岩都是不连续介质
7、,各种岩石性质差异悬殊,并具有多种结构面,使其被分割,甚至破碎;土的成因、成分、结构、构造也各不相同。在自然营力和人类活动的作用下,土石的工程性质也在不断变化,所有这些都将对路基工程产生根本的影响。2.完全暴露在大自然之中 路基处在各种复杂的变化着的自然条件之下,例如地质、水、降雨、气候、地震等条件,因而它时刻受到自然条件变化的侵袭和破坏,引起各种路基病害,如路基溶洞、路基边坡冲蚀、坍塌、路基下沉、滑坡等。因为路基材料是土石等松散体,所以路基本身的强度和稳定也是常常变化的。其工程性质对自然条件变化十分敏感,抵抗能力差。3.路基同时受轨道静荷载和列车动荷载和作用 路基上的轨道荷载是静荷载,列车荷
8、载是动荷载,属交通荷载,其特点为多次重复作用,是引起路基病害的主要原因之一。路基土在重复荷载作用下产生累积变形,而且土的强度会降低,表现出疲劳的特性。另一方面,路基同轨道结构一起共同组成的这种线路结构是一种相对松散连接的结构形式,抵抗动荷载的能力弱。 第二章 路基结构及主要技术标准第一节 铁路路基的技术标准一 . 路肩的作用和宽度1.路肩的作用:加强路基的稳定性,防止道碴滚落到路基面以外,安设永久性和临时性和线路标志和信号标志,便于进行养路作业时堆放必要的材料,摆放和运送机具、车辆,以便于工作人员的通行和避车。 2、路肩的宽度:I级铁路,路堤不应小于0.8m路堑不应小于0.6m,困难条件下路堤
9、不得小于0.6m,路堑不得小于0.4m:II级铁路,路堤不得小于0.6m路堑不得应小于0.4m,III级铁路,路堤、路堑均不得小于0.4m.二 .路基面的宽度1.路基面宽度等于道床坡脚间所占用的路基宽度再加上两侧路肩的宽度,如图所示: 路基面宽度B=2CA2m(Hh)式中 C路肩宽度:m道床边坡率: H道床厚度: h轨枕埋入道床的深度: A道床顶面宽度。路基面宽度是根据线路的等级、轨道类型、路基土质、道床标准形式及尺寸、线路数目等多种因素确定的,而这些因素又受到铁路运量、行车速度和线路养护维修等经济技术条件的限制。 我国为统一新建铁路区间路基宽度的标准,同时为了简化设计和施工程序,按影响路基度
10、的多种因素,在铁路规范中,对新建铁路的区间直线路基宽度作了明确规定,见表21 表21 直线地段标准路基面宽度项 目单 位I级铁路II级铁路特重型重型次重型次重型中型轻型旅客列车设计行车速度VKm/h160120v160160120v16012012080v12080v10080双线线间距m4.24.04.24.04.04.04.04.04.0道床顶面宽度m3.53.53.43.43.43.33.33.02.9基床表层类型地 质道床厚度m0.50.50.50.50.50.450.450.400.35单 线路堤m7.97.97.87.87.87.57.57.06.3路堑m7.57.57.47.47
11、.47.17.16.65.9双 线路堤m12.312.112.2121211.711.711.210.5路堑m11.911.711.811.611.611.311,310.810.1硬质岩石道床厚度m0.350.350.350.350.350.30.30.30.25单线路堑m6.96.96.86.86.86.56.56.55.7双线路堑m11.311.111.2111110.710.710.79.9级配碎石或级配砂砾石道床厚度m0.30.30.30.3单 线路堤m7.17.177路堑m6.76.76.66.6双 线路堤m11.511.311.411.2路堑m11.110.911.010.8注:
12、1特重型、重型轨道的路基面宽度为无缝线路轨道、III型混凝土枕的标准值。对V=1202/h的重型轨道:当采用无缝线路轨道和II型混凝土枕时,路基面宽度应减小0.1m:当采用有缝线路轨道和II型或III型混凝土枕时,路基面宽度应减小0.3m.2.次重型轨道的路基面宽度为有缝线路轨道,II型混凝土枕的校标准值。当采用有缝线路轨道时,路基面宽度应减小0.2m;3.中型、轻型轨道的路基面宽度为有缝线路轨道、II型混凝土枕的标准值;4.采用大型养路机械的电气化铁路,当接触网的立柱设在路肩上时,直线地段路基面宽度应满足以下标准:单线铁路不小于7.7m;双线铁路160km/h地段不小于11.9m:表21中宽
13、度小于该标准时应采用该标准。三.路基边坡路基边坡包括路堤边坡和路堑边坡。路基边坡坡度是指边坡的垂直高度与其水平投影距离之比,一般用1:m表示。1路堤边坡路堤边坡形式和坡度应根据填料的物理力学性质、边坡高度、列车荷载和志基工程地质条件等确定。当地基条件良好;边坡高度不大于下表范围时,边坡坡度接下表22选用。表22边坡坡度:填料类别边坡高度(m)边坡坡度边坡形式全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度细粒土208121:1.51:1.75折线形粗粒土(细砂、粉砂、黏砂除外)、碎石地、卵石土、漂石土201281:1.51:1.75折线形硬块石81:1.3直线形201:1.5直线形注:1.如有
14、可靠资料和经验时,可不受本表限制; 2.填料用粒径大于25cm的不易风化的块石、干砌时,其边坡坡度宜根据脑具体情况确定: 3.填料为易风化的软块石时,其边坡坡度应按风化后土质边坡设计。路堑边坡地质路堑边坡形式及坡度应根据工程地质、水文地质条件、土的性质、边坡高度、排水措施、施工方法并结合自然稳定山坡和人工边坡和调查及力学分析综合确定。边坡高度不大于20m时,边坡坡度可按下表23采用。表23 土质路堑边坡坡度土的类别边坡坡度黏土、粉质黏土、塑性指数大于3的粉土1:11:1.5中密以上的中砂、粗砂、砾砂1:1.51:1.75卵石土、碎石土、圆大砾土、角砾土胶结和密实1:0.51:1中密1:11:1
15、.5 注:1黄土、膨胀土等特殊土路堑边坡形式及坡度应按(铁路特殊路基设计规范 )有关规定执行; 2有可靠的资料和经验时,可不受本表限制。 表23的路堑边坡只适用于土质比较均匀,无不良地质现象及地下水的路堑。由于我国幅员辽阔,气候、地质及其他自然因素变化较大,因此表中边坡度只列出上、下界限值,具体设计时还得根据现场调查分析的结果和边坡高度,表中的上、下限界范围内选用。低边坡可选用较陡的数值,高边坡宜选用较缓的数值。 岩石路堑边坡形式及坡度应根据工程地质、水文地质条件。岩性、边坡高度、施工方法,并结合岩体结构、结构面产状、风化程度和地貌形态及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
16、析检算。边坡高度不大于20m时,边坡坡度可按下表24选用。表24 岩石路堑边坡坡度岩石类别风化程度边坡坡度硬质岩未风化、微风化1:0.11:0.3弱风化、强风化1:0.31:0.75全风化1:0.751:1软质岩未风化、微风化1:0.31:0.75弱风化、强风化1:0.51:1全风化1:0.751:1.5 注:1.岩等特殊岩质路堑边坡开式及坡度应按(铁路特殊路基设计规范)有关规定执行; 2.软质岩石边坡如整体稳定性好且设坡面防护时,可采用较陡边坡; 3.有可靠的资料和经验时,可不受本表限制。第三章 路基基床结构 路基基床系指路肩施工高程至其下2.5m范围,是路基上部受列车动力作用和水文气候变化
17、影响较大的一层。基床分为表层及底层,按铁路路基设计规范(TB100012005)规定,表层厚度为0.6m,底层厚度为1.9m,总厚度为2.5m。如图:基床结构示意图我国及部分国外铁路路基基床厚度的标准见表31、表32:表31关的铁路路基基床厚度(m)铁路类别京沪高速铁路广深准高速铁路大秦重载铁路TB1000199I级铁路II级铁路基床厚度表层0.7070.60.60.5底层2.31.81.91.91.5 表31铁路基床厚度国别日本美国德国前苏联法国基床厚度表层0.5、0.8设计确定0.50.30.50.6底2.5、2.21.221.31.0第四章 路基溶洞特征和产生条件岩溶指可溶性岩石,特别是
18、碳酸盐类岩石(如石灰岩、石膏等),受含有二氧化碳的流水溶蚀,有时并加以沉积作用而形成的地貌。往往呈奇特形状,有洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河也有峭壁。此种地貌地区,往往奇峰林立。我国广西、云南、贵州等地有这种地貌。著名的桂林山水所呈现的奇峰异洞就是这样形成的。旧称喀斯特,源于前南斯拉夫的一个地名。地表水在运动过程中对所经过的沉积物或岩石有着重要的侵蚀作用,既包括水动力作用下的碎屑物搬运,又包括水对岩石或沉积物的化学溶蚀作用,还包括碎屑物在搬运过程中的磨蚀作用。喀斯特地貌就是地下水对碳酸盐岩侵蚀作用的结果。在水流作用下,形成陡峭的海岸、弯曲的沟壑、高高的冰蚀悬谷、气势磅礴的大峡谷。“滴水穿
19、石”也是水的化学侵蚀作用的写照。溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3),在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙Ca(HCO3)2,后者可溶于水,于是有空洞形成并逐步扩大。这种现象在南斯拉夫亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型,所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特地形。按其发育演化,岩溶可分出以下6种。1)地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀,形成溶沟(或溶槽),原先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋.2)地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀,超过100m深后形成落水洞。3)从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动,形成溶洞。4)随地下洞
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