城市轨道交通结构设计与施工9第九章

城市轨道交通结构设计与施工StructuralDesignandConstructionofUrbanRailTransit主讲：周顺华教授同济大学交通运输工程学院第九章路基工程目录第一节路基结构第二节路基本体工程第三节路基排水及防护工程第四节路基支挡工程第五节软土地基路基沉降控制第一节路基结构路堤断面路堑断面半路堤断面半路堑断面半路堤半路堑断面不填不挖路基断面一、路基横断面形式和组成路基横断面形式图9-1路基横断面形式路基本体组成部分示意图路堤路堑2、路基横断面基本构造（1）、路基本体图9-2图9-3区间线路路拱的形状路肩高程应保证路基不致被洪水淹没，也不致在地下水最高水位时因毛细水上升至路基面而产生冻胀或翻浆冒泥等病害。路基面的形状与路基面以下土质的渗水性有关。路拱形状为三角形，如图9-3所示；站场路基应有良好的排水设施，在线路较少时，可以设计成单面坡、双面坡、锯齿形，如图9-4所示。二、路基横断面各构成部分设计原则路基面宽度应根据正线数目、配线情况、线间距、轨道结构、路基面形状、曲线加宽“路肩宽度等计算确定。路基边坡设计是路基横断面设计的主要内容。它包括边坡形状的设计和边坡坡度的确定。图9-4站场路基面的双面坡路拱路堑边坡受气候、地质等因素的影响很大对于特殊情况下的路基，应做个别设计路堤标准设计横断面图9-6路堤标准横断面（两侧取有土坑）图9-7路堤标准横断面（变坡形式）图9-8路堤标准横断面（地面横坡大）碎石类路堑标准断面图不易风化的岩石路堑标准横断面设有侧沟平台的路堑标准横断面常见的粘性土路堑标准横断面路堑标准设计断面图9-9路堑标准横断面第二节路基本体工程一、路基的荷载（作用在路基面上的应力：静荷载、动荷载）路基荷载计算时,常把静荷载和动荷载一并简化作为静荷载处理,即通常的换算土柱法。换算土柱的高度为：二、路基基床基床是指路基面以下受列车动荷载振动作用和水文气候影响较大的这一部分路基。分为基床表层和基床底层需满足：强度要求刚度要求防渗要求在可能发生冻害的地区，基床还应有防冻等特殊要求地铁设计规范规定基床厚度不小于1.5米，其中表层厚度不小于0.4米，底层厚度不小于1.1米三、路基填料及压实分类按土石的颗粒组成、颗粒形状等分为：细粒土、粗粒土、巨粒土按土的渗水性分为：渗水土、非渗水土按土在压实后的工程性质分为：A组(优质填料）C组（一般填料）D组（差质填料）B组（良好填料）E组（劣质填料）路基土的压实度（细粒土）压实系数：（砂土或砾石类土）相对密度emax——无粘性土处在最松状态下的空隙比emin——无粘性土处在最密状态下的空隙比e——无粘性土处在天然状态下的空隙比地基系数K30P0.125——荷载板沉降为0.125cm所对应的荷载板单位压力基床填料及压实度路堤基床表层应优先选用A、B组填料基床底层填料可选用A、B、C组填料路基基床各层的压实度表9-4基床土的压实度基床以下部分填料及压实度填料可选用A、B、C组填料路堤浸水部位的填料应选用渗水土填料，当渗水土填在非渗水土上时，非渗水土层顶面应向两侧设4%的横坡基床以下部分填料的压实度图9-5基床以下部分填料的压实度第三节路基排水及防护工程一、路基排水工程路基地面排水路基地面排水设计包括沿线排水系统设计和地面排水设施设计路基排水设施包括：排水沟、侧沟、天沟、跌水、急流槽及缓流井等路基地下排水路基地下排水设施主要类型有深排水沟、排水槽、渗沟、渗水隧洞、渗井、渗管和平孔排水等。具体结构和布置情况可参考有关设计手册。图9-10堑顶有弃土堆时天沟布置示意图二、路基防护工程路基坡面防护植物防护不宜采用植物防护的边坡对于炭质页岩和泥岩等易风化的岩质边坡，可采用抹面、喷浆、勾缝及灌浆等方法防护砌石护坡浆砌片石植草窗护坡第四节路基支挡工程一、概述路基支挡建筑物是指为使路基本体及路基周围土体稳定而修建的建筑物最常见的是挡土墙挡土墙重力式挡土墙轻型挡土墙（指一般利用挡土墙的自重和地基反力来支挡土体的挡土墙）仰斜墙背式挡土墙俯斜墙背式挡土墙衡重式挡土墙折线墙背式挡土墙挡土墙分类图9-11重力式挡土墙按作用原理分按所在位置不同分类路堑墙路堤墙路肩墙图9-11挡土墙在路基横断面上的位置示意图二、重力式挡土墙简介常用的重力式挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分构成墙身在地形陡峻的山区，胸坡坡度采用1:0.05~1:0.2；平缓地段，采用1:0.2~1:0.3或1:0.4重力式挡土墙的仰斜墙背坡度一般采用1:0.25，不宜缓于1:0.35，俯斜墙背坡度一般为1:0.25~1:0.4,衡重式挡土墙上墙背一般取1:0.25~1:0.4,下墙背一般为1:0.25.上下墙高之比,多采用2:3基础倾斜基底台阶基础扩大基础沉降缝与伸缩缝图9-13挡土墙基础形式排水设施地面排水主要是防止地表水渗入墙背填料或地基，因此可设置地面排水沟以截留地表水。夯实回填土顶面和地表松土，以减少雨水和地表水下渗，必要时应加设铺砌，采取封闭处理。为防止地表水渗入地基，可夯实墙前回填土及加固边沟等。墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水三、轻型挡土墙加筋土挡土墙墙面板（阻挡填料挤出、坍塌，传递土压力以及便于拉筋布设，并使拉筋、填料和墙面板三者构成整体拉筋（需有足够的抗拉强度，拉伸变形和蠕变量小，与填料之间能产生足够的摩擦力，有较好的柔性和韧性，抗老化、造价低廉，与墙面板连接牢固可靠。填料图9-15加筋土挡土墙示意图锚杆挡土墙锚杆挡土墙由钢筋混凝土墙面系和锚杆组成，锚杆插入并锚固在稳定的岩层或土层中，作用于墙面系的土压力由锚杆埋入地层的抗拔力来平衡。这种挡土墙多用于岩质、半岩质深路堑及陡坡路堤地段锚定板挡土墙锚定板挡土墙由墙面系、拉杆、锚定板组成。它通过锚定板前填土的被动抗力来平衡拉杆拉力。因此，锚定板是依靠土体来保持自身稳定的支挡结构。图9-16锚杆挡土墙示意图图9-17锚定板挡土墙示意图桩板式挡土墙桩板式挡土墙由钢筋混凝土抗滑桩和挡板组成。桩锚固于较深土层中土压力通过挡土板传给桩并由桩前土体的弹性抗力来平衡悬臂式和扶壁式挡土墙钢筋混凝土悬臂式挡土墙由立壁、趾板及踵板组成。这种结构能较好地发挥钢筋混凝土的强度性能。悬臂式扶壁式当墙高大于6m时,可采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙第五节软体地基路基沉降控制一、软土的工程特性二、软土地基的路基沉降控制对有砟轨道路基而言，一般其工后沉降不应大于30cm对无砟轨道路基而言，一般其工后沉降不应大于2cm软土地基上的路基，控制路基的工后沉降主要是控制地基的工后沉降三、软土地基处理方法地基处理的目的是为了提高地基承载力，减少地基沉降对天然地基土体进行土质改良形成复合地基分类换填法排水固结法强夯法原位压实法水泥土复合地基低强度桩复合地基树根桩复合地基振冲挤密碎石桩复合地基排水固结法塑料排水板真空法水泥搅拌桩复合地基影响搅拌桩复合地基沉降特性的主要因素有面积置换率、桩长和桩体强度。桩网复合地基、桩筏复合地基、桩板结构桩网结构是由桩（钻孔桩、预制桩、预应力管桩等刚性桩，可带桩帽）网（土工格栅等）以及桩间土构成的复合系统桩（桩帽）顶面与软土地基顶面少量的沉降差，促使路堤填料中形成土拱效应，加上网变形的提拉作用，可将路堤大部分荷载转移到桩（桩帽）上，从而减小了桩间土上部的压力。桩网复合地基桩筏复合地基,利用在桩上铺设垫层和筏板使上部荷载通过筏板传递到桩和桩间土,与桩网复合地基相比,地基面沉降更均匀,因其桩可承担更多的荷载,路基中心沉降也更小.桩板结构由下部桩基与上部钢筋混凝土承载板组成,承载板直接与轨道结构连接,可提高无砟轨道结构的稳定性,与桩筏复合地基相比,桩间路基面土不承担荷载，其轨道结构的沉降均由桩基控制.桩筏复合地基桩板结构