铁路选线设计 毕业设计 47页

摘要铁路选线设计是土木工程、交通运输等专业的一门实践性课程；本设计主要训练学生综合运用所学基础知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。本设计是对“能力计算”、“平纵面设计”等知识的拓宽与综合应用。通过毕业设计使学生在巩固所学能力计算和方案经济比较的基本方法，熟悉并运用《铁路线路设计规范》，从而加深对所学内容的理解，提高综合分析和解决问题的能力，为毕业后从事设计施工或继续深造奠定基础。本设计的主要内容是对黄杖子龙须门进行铁路选线设计，线路设计K0+000到K20+390选线设计，铁路全长共20.39km，铁路设计时速200km/h，为单线铁路。通过对沿途的地形地貌及房屋建筑分布进行分析，查找相应技术规范，从而确定铁路的等级以及设计所需要的各种参数。根据所学过的《铁路选线设计》、《路基工程》、《铁路轨道》等知识，运用CAD以及相关软件绘制线路的平面图，纵断面图、横断面图以及挡土墙的相关的计算说明。关键词：平面、纵断面、横断面、挡土墙1 ABSTRACRailwayroutedesigniscivilengineering,transportationandapracticalcourses,Thisdesignmaintrainingstudents"comprehensiveabilitytousethebasicknowledge,raisesthestudentwithqualitativeanalysismethodofcomprehensiveanalysisandevaluationproblem.Thisdesigniscalculatedfor"ability"and"flatverticalplanedesign"knowledge,broadenandcomprehensiveapplication.Throughthegraduationdesignmakesthestudentslearnedcapacitycalculationandconsolidatethebasicmethodsofeconomiccomparison,familiarwithandusetherailwaylinedesignspecification,thusdeepeningunderstandingofcontent,improvethecomprehensiveanalysisandproblemsolvingabilityfordesignandconstructionoffoundationorcontinue.ThedesignofthemaincontentsoftheselectiondesignthehuangzhangzilongxumennewrailwayK0+000toK20+390segment,railwaystotallengthof20.39Km,railwaydesignspeedof200Km/h,single-trackrailway.Analyedbythebuildingconstructiondistributionandalongtopography,lookupthecorrespondingtechnicalspecificationsinordertodeterminetheleveloftherailwayandthevariousparamentersofthedesign.Basedonknowledgeoftherailwaylineselection,subgrade,railwaytrack,theuseofCADandrelatesoftwaretodrawthelineplan,longitudinalsection,cross-sectionaldiagaram,relatedcalculationashowandRetainingwall.Keywords:plane,longitudinal，cross-sectional,Retainingwall1 目录第一章绪论11.1选题背景及意义11.2铁路定线原则11.3铁路定线方法及步骤21.3.1河谷定线21.3.2越岭地段31.3.3平原、丘陵地区31.4地质自然气象特征41.4.1地形、地貌特征41.4.2水文地质 41.4.3气象41.4.4工程地质41.4.5地震51.5论文的主要工作5第二章平面线路设计62.1概述62.2直线设计62.3夹直线设计72.3.1夹直线概念72.3.2夹直线长度设计原则72.3.3夹直线长度的保证 82.4圆曲线设计82.4.1曲线半径取值原则 82.4.2  曲线半径选用原则 92.5缓和曲线设计92.5.1缓和曲线的作用92.5.2缓和曲线的选定原则92.6平面数据表112.6.1逐桩坐标表112.6.2平面曲线要素表14第三章线路纵断面设计153.1纵断面概述153.2纵断面设计内容15 3.2.1纵断面设计原则153.2.2纵坡设计要求163.2.3最短坡段长度 163.2.4相邻坡段坡度差 163.3坡度折减 173.3.1曲线地段的最大坡度减缓 173.3.2曲线地段最大坡度折减的注意事项 173.3.3曲线地段最大坡度减缓的方法 183.4竖曲线设计183.4.1竖曲线的设置条件 183.4.2竖曲线设置时应注意的问题183.5竖曲线表19第四章路基横断面设计204.1路基工程的组成及特点204.2路基横断面及设计原则204.2.1路基横断面的基本形式204.2.2横断面设计原则 214.2.3路基面的形状214.3路基面的宽度214.3.1宽度标准224.3.2曲线加宽224.4路基横断面设计224.4.1路基一般设计原则224.4.2路基横断面尺寸234.4.3路基排水设计原则234.4.4排水设施的设置 234.4.5路基排水施工注意事项 254.4.6横断面图示25第五章挡土墙设计275.1挡土墙的概念 275.2挡土墙的分类 275.3挡土墙布置275.3.1横向布置275.3.2纵向布置285.3.3平面布置28 5.4挡土墙的构造295.4.1挡土墙排水设施295.4.2沉降逢与伸缩缝295.5挡土墙的设计305.5.1挡土墙尺寸305.5.2稳定性验算315.5.3地基应力及偏心距验算325.5.4强度验算335.5.5挡土墙验算34第六章结束语36致谢37参考文献38136 第一章绪论1.1选题背景及意义近几年来，随着铁路跨越式发展和建设和谐铁路战略的实施，我国铁路建设取得了突出的成绩，铁路建设事业取得了突飞猛进的发展。在十一届全国人大四次会议印发的《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要（草案）》中，以铁路为重要组成部分的综合交通运输体系占据着醒目位置。在“构建综合交通运输体系”中提出，按照适度超前原则，统筹各种运输方式发展，基本建成国家快速铁路网和高速公路网，初步形成网络设施配套衔接、技术装备先进适用、运输服务安全高效的综合交通运输体系。规划纲要草案在提到完善区际交通网络时指出，加快铁路客运专线、区际干线、煤运通道建设，发展高速铁路，形成快速客运网，完善重载货运网。与实施建设和谐题录发展战略相适应，近几年铁路规划与选线设计的理念方法及相应规范等各个方面都发生了较大的变化。铁路选线设计主要依据三个方面：线路意义，铁路修建的经济、政治和国防方面的意义，以及在铁路网中所起的作用；技术标准，铁路建设所采用的技术标准，主要有机车牵引种类，以及线路的限制坡度、最小曲线半径、到发线有效长度等标准。自然条件　包括地形、地质、水文、气象等自然条件。铁路选线应尽可能“适应自然”，即尽可能利用有利的自然条件，避开不利的自然条件，从而使选出的线路方案既能满足铁路运输能力的要求，又能减少铁路修建工程量，并便于维修养护。铁路选线设计是土木工程、交通运输等专业的一门实践性课程；主要训练学生综合运用所学基础知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。本设计是对“平面设计、纵断面设计、横断面设计、挡土墙设计”等知识的拓宽与综合应用。通过毕业设计使学生在巩固所学线路选择、平纵面设计和方案经济比较的基本方法，熟悉并运用《铁路线路设计规范》，从而加深对所学内容的理解，提高综合分析和解决问题的能力，为毕业后从事设计施工或继续深造奠定基础。铁路运输是实际中应用非常广泛的一种运输方式，具有运输量大、运输费用较低、车路一体、路权专用、行车平稳、资本密集的特点，有很强的适应性，因此，掌握铁路线路的设计方法对于土木工程专业的学生来说具有重要意义。1.2 铁路定线原则铁路定线是在地形图或地面上选定线路的方向，确定线路的空间位置，并布置各种建筑物，是铁路勘测设计中决定全局的重要工作。要作好定线工作，必须综合考虑多方面的因素，逐步接近地、分阶段地进行工作。每一阶段都应精心设计，多作方案必选。内容应从粗到细，从整体到部分，工作过程是从面到带，从带到线，知道确定线路的具36 体位置，这种特点决定了铁路定线过程中内外业的关系：外业勘测与调查是内业定线的依据，而内业定线又指导下一阶段的外业勘测，经过多次反复，最后才将线路测设于地面。铁路定线的第一步就是选定线路的基本走向。在设计线起终点间，因城市位置、资源分布、工农业布局和自然条件等具体情况的不同，常有若干可供选择的线路走向。从龙须门到黄杖子线路走向是从西北向东南方向要跨域山谷、河流、山脉等地形，穿过大龙须门、小龙须门、石料场、南黄土梁子、浑河、尖山子村、王八炕、东杖子村等。影响线路走向的因素主要有以下几点：1、设计线的意义及行经地区其他建设的配合。干线铁路的走向应力求顺直，以缩短直通客货运输距离和时间。地方意义的铁路，则易于靠近城镇和矿区，以满足当地客货运输的需求。走向的选择还应与路网规划及行经地区其他建设项目协调配合。要根据客货流向选好接轨站，力争减少折角运输。要有利于规划的干线或支线引入。要考虑与其他地方交通体系的合理衔接，并应满足国防要求。2、设计线的经济效益和运量要求。选择线路的走向应尽可能为更多的工矿基地和经济中心服务，即加速地区国民经济的发展，又使铁路扩大运量，增加运营收入，争取较高的经济收益。3、自然条件。地形、地质、水文、气象等自然条件决定线路的工程难易程度和运营质量，对线路走向有直接的影响。对于严重不良的地质条件、缺水地区、高烈度地震区以及高达山岭、困难峡谷等自然障碍，选线时宜考虑避绕。4、设计线主要技术指标和施工条件。设计线的主要技术标准在一定程度上影响线路的走向，同样的运输任务，采用大功率的机车，则可以采用较大的最大坡度值，是线路有可能更靠近短直方向。1.3铁路定线方法及步骤1.3.1河谷定线沿河而行的路线称为河谷线。在路网中，河谷线有较大的比重。沿河谷定线具有下列优点：1、河谷纵坡为单向坡，可避免线路出现逆坡，且可利用支流测谷展线。2、多数城镇位于河谷阶地，在阶地设站，可更好的为地方服务。3、多数河谷具有开阔地段，铁路通过阶地，可更好的为地方服务；即可提高铁路的效益，又方便了铁路员工的物质、文化生活。河谷两岸条件常有差别，应结合地形、地质、水文、农田及城镇的分部情况，选择有利岸侧定线。但有利的岸侧，不会始终局限于一岸，应注意选择有利的地点跨河改变岸侧。河谷线定线，线路位置往往差异几十米甚至几米，就会对铁路的安全和工程量带36 来很大影响。线路合理位置的选择，可分三种情况加以分析研究：1、河谷较开阔，横坡较缓且地质良好时，理想的线路位置为不受洪水冲刷的阶地。2、河谷狭窄，横坡较陡，且地质不良时，线路应由避开山坡与外移建桥的方案进行比选。3、河谷十分弯曲时，可根据山咀或河谷的实际情况，采取沿河绕行或取直方案。1.3.2越岭地段从某一水系（河谷）转入另一水系(河谷)时，线路必须穿越分水岭。越岭地区高程障碍大，一般需要展线，地质复杂，工程集中，对线路的走向、主要技术标准（特别是限制坡度和最小曲线半径）、工程数量和运营条件等影响极大。所以应大面积选线，认真研究、寻找合理的越岭线路方案。越岭线路常是沿通向分水岭垭口的河谷足坡定线，并以隧道（地形有利时用路堑）越过垭口，再沿分水岭另一侧的河谷向下游定线。越岭线路应主要解决的问题为越岭垭口选择、越岭高程选择、和越岭引线定线。越岭引线定线是，应注意一下几点：1、结合地形条件选择合理的最大坡度（限制坡度或加力坡度）。越岭地区高差大，为避免大量人工展线，除应研究低高程的长隧道越岭方案外，还应与采用较陡坡度的方案进行技术经济比较。2、为了能控制合理的展线长度，应从垭口往两侧（从高到底）定线，以避免展线不足或过长。由于垭口两侧自然坡度上陡下缓，在上游应尽量利用支沟侧谷合理展线，是线路尽早降入祝贺股的开阔台地。3、垭口附近，地形尤为困难，在有充分依据时，引线可合理选用符合全线标准的最小曲线半径。1.3.3平原、丘陵地区平原地区地形平坦，丘陵地区邱岗连绵，但相对高差不大，一般工农业都比较发达，占地及拆迁问题比较突出，地质条件比较简单，但水文条件可能复杂。因此，在平原、丘陵地区定线，应着重注意解决好下列问题：1、线路尽量顺直平原、丘陵地区定线，一般不受高程障碍控制，应循航空折线把线路尽量定得顺直。绕避障碍物及设置曲线，必须有充分理由。在不致引起工程量显著增加的前提下，尽量采用较小偏角、较大半径，以便缩短线路并取得较好的运营条件。2、正确处理铁路与行经地区的关系车站分布应结合城镇规划，既要方便地方客货运输，也要充分发挥铁路运营效率，设站不应过密，也不宜为靠近城镇而过分迂回线路。为方便地方客货要求并确保铁路行36 车安全，要认真布置好沿线的道口和立交桥涵，并以交通量为依据确定其修建标准。有条件时，可加大排洪桥涵孔径，并修建路面兼作立交桥涵使用。3、注意适应水文条件的要求平原和低缓丘陵地区易受洪水泛滥的危害，线路高程应高出规定。跨河桥梁孔径不宜压缩，路基应有足够的高度，并做好导流建筑物与路基防护工作。1.4地质自然气象特征1.4.1地形、地貌特征项目位于宽城凹褶束即马兰峪复式背斜的北翼，平面呈东段向北东弯曲的近东西向带状。该区的中—上元古界最为发育，大体相当古海槽的槽线部位。元古界之上，主要被中侏罗世火山岩建造及类磨拉斯建造不整合覆盖，分布于北半部，局部地段显示有次级向斜构造，轴向亦近东西向。不整合面之下，或可有古生界或类磨拉斯建造不整合覆盖，分布于北半部，罗统断续出露。区内的断裂构造亦较发育，其格局同北邻地区类似，近东西向的主干断裂被北东向的新生断裂节节错移。1.4.2水文地质 项目附近主要河流为浑河。河面平均宽80米，平均坡降1／200，天然落差320米。平均径流量0.781亿立方米。平均流量为1.851立方米／秒，汛期流量1500立方米／秒。结冰期50天。PH值8.2，矿化度3.2，属1级水。流域面积为391.06平方公里。境内长为67公里，为县内流程最长的河流。其支流有民驯河、葫芦峪河等。1.4.3气象项目区属寒温带大陆性季风气候和暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，雨热同季，季风显著，光照充足，降雨充沛，无霜期长。春季受蒙古高原、海上高压和西来低压槽交替影响，致使西北、西南风交替出现，气温冷暖变化大，少雨干旱；夏季受太平洋副热带高压影响，天气高温高湿，多大雨、暴雨，雨热同季；秋季西北气流温加强，天气晴朗，昼暖夜凉；冬季在蒙古高压控制下，盛行偏北风，天气寒冷干燥。1.4.4工程地质项目区域为中低山区，地形起伏较大，铁路在此段多以隧道－桥梁形式穿过，地质构造复杂，出露岩性众多，且断裂构造也较为发育。隧道多建于老地层中，主要为太古代的变质岩（片麻岩等）、震旦系白云岩、奥陶系灰岩、寒武系灰岩、泥质灰岩等，虽然岩质大多以硬岩～极硬岩为主，但受后期多期构造影响，围岩将较为破碎，围岩类别可能以Ⅲ～Ⅳ类为主。由于碳酸盐岩分布较广，局部可能有溶洞存在，受其影响，地形36 将多陡峭、直立，可能造成沿路线区域的崩塌的发生，除此之外，寒武系的泥岩、泥质砂岩为软质岩，对围岩分类也会造成较大影响。对于本项目来说应主要注意上部的崩塌和下部可能存在溶洞。1.4.5地震地震活动性和基本地震烈度：路线经过地区属华北地震区，由于地质构造复杂，断裂发育，又地处燕山准地槽区，近靠新华夏构造体系，故地震发生频繁。路线区地震影响主要来自区外的张家口—渤海湾地震带，历史上这些地区的强震和大震大多都对该区造成一定的波及影响。依据国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，路线所经区域按50年超越概率10%的设防标准，地面动峰值加速度0.05g，对应地震基本烈度Ⅵ度区。1.5论文的主要工作本铁路选线设计的主要内容是对黄杖子龙须门进行高速铁路选线设计，线路设计为K0+000到K20+390选线设计，铁路全长共20.39km，铁路设计时速200km/h的单线铁路，因为该项目位于宽城凹褶束即马兰峪复式背斜的北翼，平面呈东段向北东弯曲的近东西向带状，项目区域为中低山区，地形起伏较大，线路穿越山区，多山脉褶皱，因此地形为特殊困难地区曲线半径取2000m，缓和曲线半径取400m。本铁路选线设计主要进行了线路平面设计：根据所给地形图，进行平面线形设计，平面线形应直接、连续，并与地形地物相适应，与周围环境相协调。按照路线起终点位置及控制点进行选线，并计算各平面线形要素；确定路线长度，标定整点桩号；提交逐桩坐标表及平面技术指标表等。线路纵断面设计：根据设计的平面线形位置，结合地形地质情况，绘制整桩号处的地面高程线，按照规范标准进行纵断面的线形设计，计算相应的整桩号点、变坡点、曲中点高程以及各竖曲线参数值等；确定各点的填挖高度；并绘制整段线路的纵断面图；提交纵坡、竖曲线计算表等。路基横断面设计：根据线路平面设计成果及设计任务要求，绘制各整里程桩号处的横向地面线高程图，再根据纵面线设计成果的填挖高度，进行线路以及路基的横断面设计；并绘制各特征桩号的横断面图；提交路基设计表等。以及路基挡土墙设计：根据路线设计成果，在铁路客运专线线路设计中的高填方路堤或路堑边坡、桥台洞口、隧道洞口、河流堤岸，或者为节约用地、少占农田、保护重要的既有建筑物地段中，选择某一处进行挡土墙设计，并利用理正软件对挡土墙的稳定性进行验算，撰写计算书，绘制设计成果图。36 第二章平面线路设计2.1概述线路的空间是由它的平面和纵断面决定的。线路平面是线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面位置。各设计阶段编制的线路平面图是线路设计的基本文件。各设计阶段的定线要求不一样，平面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。线路平面设计必须满足以下三方面的基本要求：1、必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等，这些要求反映在《铁路线路设计规范》（简称《线规》）规定的技术标准中，设计要遵循《线规》规定。2、应力争节约资金。既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必要增大工程数量，提高工程造价。因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。3、既要满足各类建筑物的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。铁路上要修建桥涵、车站、隧道、路基、道口和支挡、防护等大量建筑物，线路平面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。因此，设计时不仅要考虑各类建筑物的技术要求，还要从总体上保证这些建筑物相互协调、布置合理。2.2直线设计直线作为平面线形要素之一，具有短捷、直达、列车行驶受力简单和测设方便等特点，但过长的直线难于与地形相协调，也不利于城镇地区既有设施的的绕避。因此在选线设计中，应综合考虑工程和运营两方面的因素，合理选用线形。 1、设计线路平面时，相邻两直线位置不同，其间曲线位置也相应的改变。因此，在选定直线位置时，要根据地形、地物条件使直线与曲线相互协调，线路所处位置最为合理。 2、设计线路平面，应力争设置较长的直线段，减少交点个数，以缩短线路长度、改善运营条件。只有因遇到地形、地质或地物等局部障碍而引起较大工程时，才设置交点绕避障碍。 3、选定直线位置时，应力争减少交点转角的度数。转角大，则线路转弯急，总长36 增大；同时列车需要克服的阻力功增大，运营支出相应增大。2.3夹直线设计2.3.1夹直线概念在曲线毗连路段，为了保证线形连续和平顺，两相邻曲线间应有一定的长度的直线段。该直线段，即前一曲线终点与后一曲线起点间的直线，称为夹直线。 夹直线长度应力争长一些，为行车和维修创造有利条件。但是，在地形困难地段为适应地形变化、减小工程量，可以设置较短的夹直线。但不应短于下列条件所要求的最小长度。 2.3.2夹直线长度设计原则1、保证线路养护维修的要求 夹直线太短特别是反向曲线路段，列车通过时，因频繁转向，车轮对钢轨的横向推力加大，夹直线的位置不易保持。同时由于直线两段曲线变形的影响，夹直线的直线方向也不易保持。 维修实践证明：为确保直线方向，夹直线长度不宜短于2~3节钢轨，钢轨标准长度为25m，即50~75m；地形困难时，至少不应小于一节钢轨长度，即25m。 2、车辆横向摇摆不致影响行车平顺 列车从前一曲线通过夹直线进入后一曲线的运行过程中，因外轨超高和曲线半径的变化，引起列车横向摇摆和横向加速度的变化，反向曲线地段更严重。为了保证行车平稳、旅客舒适，夹直线长度不宜短于2~3节客车长度。我国22型和25型客车全长分别为24.0m和25.5m，故夹直线长度不宜短于48.0m~76.5m。 3、车辆振动不致影响旅客舒适 列车通过夹直线时，要跨过夹直线前后的缓直点和直缓点。车轮在缓直点和直缓点处与钢轨冲击引起转向架弹簧的横向振动。为避免这两次振动的叠加，以保证旅客的舒适，夹直线应有足够的长度，保证旅客列车以最大行车速度通过夹直线的时间不小于转向架弹簧振动消失的时间。如果进一步考虑旅客列车后转向架后轴在后方缓直点产生的振动，不与前转向架前轴在前方直缓点产生的振动叠加，则夹直线长度中尚需减去客车全轴距再计算时间。 考虑到车辆并非刚体则可按式（2-1）计算 （2-1）式中 ——夹直线最小长度（m）τ为具有时间量纲的系数为铁路设计最高速度（km/h）36 τ为具有时间量纲的系数，可根据路段速度的高低和工程条件的难易程度确定。我国的取值为：客货共线的铁路，当=160km/h，140km/h时，一般取0.8困难时取0.5；当120km/h时，一般取0.6困难取0.4。客运专线铁路，一般取0.8困难时取0.5。国外最高运营速度200~350km/h的高速铁路，其夹直线的最小长度为（0.4~1.0）。的计算结果应取为10m的整倍数。按式(2-2)计算确定的不同路段速度时的夹直线长度如表2-1所示。表2-1夹直线及圆曲线最小长度铁路类型客运专线客货共线铁路设计速度（km/h）350300200＜v≤25020020016014012010080工程条件一般 280240200160140130110806050困难 21018015012010080705040302.3.3 夹直线长度的保证 线路平面设计时，在设置圆曲线和缓和曲线后，应检查夹直线长度是否满足相应的最小长度要求，即应保证 ：                        (2-2)纸上定线时，有时仅绘出圆曲线而不绘出缓和曲线。此时相邻两圆曲线端点间夹直线长度应满足下列条件 ：                    (2-3)式中 ——夹直线最小长度（m），当曲线超高顺坡延伸至直线范围内时，此长度应为直线上左端超高顺坡终点与右侧超高顺坡起点的长度；         ——相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度（m)，本设计中取150m；      夹直线长度不满足要求时，应修改线路平面设计。如减小曲线半径或选用较短的缓和曲线长度，或改移夹直线位置，以延长两端点间的直线长度和减小曲线偏角，当同向曲线间夹直线长度不够时，可采用一个较长的单曲线代替两个同向曲线。2.4圆曲线设计2.4.1曲线半径取值原则 为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50m和100m的整倍数，特别困难条件下，可采用10m整倍数的曲线半径。双线铁路两线间距不变的并行地段的平面曲线，宜设计为同心圆。双线同心圆的曲线半径可为相同。36 2.4.2  曲线半径选用原则 1、因地制宜由大到小的合理选用 曲线半径的选用，应在满足最小、最大曲线半径的条件下，因地制宜合理选用。选用的曲线半径，既能满足行车速度和设置建筑物的技术要求，又能适应地形、地质、地物等条件以减少路基、挡墙、桥隧工程量，少占农田，做到技术经济合理。 2、结合线路纵断面特点合理选用 坡道平缓地段与凹形纵断面底坡地段，行车速度较高，应选配不限制行车速度的较大半径。在长大坡道地段、凸形纵断面的坡顶地段和双方向均需停车的大站两端引线地段，行车速度较低，若地形困难，选用较大的曲线半径引起较大工程时，可选用较小曲线半径。 3、慎用最小曲线半径 为避免过度强调经济性、节约投资，无限地使用最小曲线半径，导致降低旅客舒适度、恶化运营条件，增加线路养护维修工作量，曲线半径的选用应遵循“慎用最小曲线半径”的原则。2.5缓和曲线设计2.5.1缓和曲线的作用在缓和曲线范围内，其半径由无限大渐变为圆曲线半径，从而使车辆产生的离心力逐渐增加，有利于行车平稳；在缓和曲线范围内，外轨超高由零递增到圆曲线上的超高，使向心力逐渐增加，与离心力的增加相匹配；当曲线半径小于350m、轨距需要加宽时，在缓和曲线范围内，由标准轨距逐步加宽到圆曲线上的加宽量。2.5.2缓和曲线的选定原则缓和曲线是设置在直线与圆曲线或不同半径的圆曲线之间的曲率连续变化处的曲线。为使列车安全、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线，在直线和圆曲线之间要设置缓和曲线。 线路平面设计时，缓和曲线应根据曲线半径，路段旅客列车设计行车速度和工程条件按表2-2所列的数值选用，即应根据地形、纵断面及相邻曲线、客货列车比例、货车速度、运输要求以及将来发展的可能等条件选用。有条件适宜采用较长的缓和曲线。具体选用原则是： 1、各级铁路种地形简易地段、自由坡地段、旅客列车比例较大路段中将来有较大幅度提高客货列车速度要求的路段应优先选用“一般”栏数值。 2、各级铁路中，地形困难、紧坡地段或停车站两端、凸形纵断面坡顶等行车速度不高的地段以及Ⅱ、Ⅲ级铁路中客车对数较少，且货车速度较低的路段和对行车速度要36 求不高的路段，可选用“困难”栏数值，或“困难”栏与“一般”栏间的10m整倍数的缓和曲线长度。 3、条件许可时，宜采用表中规定数值长的缓和曲线，如采用表中较高速度档次下相同半径的缓和曲线长度，以创造更好的运营条件，并为今后列车的提速创造有利条件。表2-2高速客运专线铁路常用曲线半径缓和曲线长度表设计最高速度（km/h）350300250200工程条件最大一般最小最大一般最小一般困难一般困难120003303002702202001801201005050110003703303002402101901301206060100004303903502702402201401307060900049044040030027025016014070608000570510460340300270170150908070006705905403903503102001809080600067059054044039035025023012010055006705905404704203802802501401205000--500450410300270160140450090540480430340300180160400010057051046037033020018035004203802502203200__4504002702403000__2902602800__3202802500__3503102200__39035036 表2-3最小曲线半径值铁路类型客运专线最高设计速度（km/h）350300250200轨道类型有砟轨道无砟轨道有砟轨道无砟轨道Rmin（m）一般700070005000400040002200（特殊）困难—（5500）（4500）（4000）（3500）（2000）因为本设计为高速客运专线，设计最高速度为200km/h，又设计线路经过山区，因此根据表2-3在困难条件下选取曲线半径为2000m，又根据表2-2选取缓和曲线半径为400m。2.6平面数据表2.6.1逐桩坐标表在平面上进行铁路选线后，每200m桩的桩号及对应坐标如表2-4所示：36 表2-4逐桩坐标表桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K0+0004506490.139522733.7148K5+0004503289.068526565.5727K0+2004506364.508522889.332K5+2004503119.387526671.2852K0+4004506238.876523044.9492K5+4004502940526759.5299K0+6004506113.244523200.5664K5+6004502752.7526829.4249K0+8004505987.613523356.1836K5+8004502559.358526880.2719K1+0004505861.981523511.8009K6+0004502361.979526912.1354K1+2004505736.35523667.4181K6+2004502162.902526931.1828K1+4004505610.718523823.0353K6+4004501963.504526946.6905K1+6004505485.087523978.6525K6+6004501764.103526962.1544K1+8004505359.455524134.2697K6+8004501564.702526977.6183K2+0004505233.824524289.8869K7+0004501365.3526993.0822K2+2004505108.192524445.5041K7+2004501165.899527008.5461K2+4004504982.561524601.1214K7+4004500966.498527024.01K2+6004504856.929524756.7386K7+6004500767.096527039.4739K2+8004504731.298524912.3558K7+8004500567.695527054.9378K3+0004504605.666525067.973K8+0004500368.294527070.4017K3+2004504480.035525223.5902K8+2004500168.893527085.8656K3+4004504354.403525379.2074K8+4004499969.491527101.3295K3+6004504228.771525534.8246K8+6004499770.09527116.7934K3+8004504103.14525690.4419K8+8004499570.689527132.2573K4+0004503977.508525846.0591K9+0004499371.288527147.7212K4+2004503851.877526001.6763K9+2004499171.886527163.1851K4+4004503725.468526156.6589K9+4004498972.608527180.1109K4+6004503592.648526306.1371K9+6004498774.41527206.5578K4+8004503447.347526443.4484K9+8004498579.454527250.816836 桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K10+0004498389.89527314.3176K15+0004496423.729531483.3442K10+2004498207.613527396.4261K15+2004496521.745531657.5882K10+4004498034.444527496.3216K15+4004496633.255531823.5852K10+6004497872.113527613.0062K15+6004496749.963531986.0007K10+8004497722.242527745.3139K15+8004496866.957532148.2119K11+0004497586.328527891.9227K16+0004496980.946532312.5314K11+2004497465.218528051.0022K16+2004497083.925532483.9038K11+4004497354.446528217.5089K16+4004497169.763532664.4547K11+6004497246.514528385.8855K16+6004497237.146532852.6731K11+8004497138.612528554.2813K16+8004497285.402533046.6782K12+0004497030.71528722.6771K17+0004497314.049533244.5318K12+2004496922.808528891.0729K17+2004497322.801533444.2568K12+4004496814.906529059.4686K17+4004497311.57533643.8577K12+6004496707.004529227.8644K17+6004497280.467533841.3402K12+8004496599.151529396.2916K17+8004497229.805534034.7311K13+0004496494.507529566.714K18+0004497160.089534222.098K13+2004496401.366529743.6258K18+2004497072.016534401.569K13+4004496325.888529928.7467K18+4004496966.466534571.3506K13+6004496269.268530120.478K18+6004496844.503534729.7549K13+8004496232.072530316.904K18+8004496709.379534877.1562K14+0004496214.673530516.062K19+0004496568.416535019.0318K14+2004496217.242530715.9622K19+2004496426.842535160.3001K14+4004496239.756530914.6071K19+4004496285.268535301.5685K14+6004496281.988531110.0121K19+6004496143.694535442.8369K14+8004496343.518531300.2246K19+8004496002.12535584.105236 2.6.2平面曲线要素表线路平面曲线交点桩号，曲线要素以及曲线主要桩号点如表2-5所示：表2-5平面曲线要素表交点号交点桩号转角值曲线要素值(m)半径缓和曲线长度缓和曲线参数切线长度曲线长度145678910JD0K0+000JD1K5+294.846°39′04.2″2000400894.4271063.772028.43JD2K10+405.252°54′54.6″2000400894.4271196.912247.08JD3K14+297.668°27′56.7″2000400894.4271563.072789.90JD4K17+644.680°52′38.6″2000400894.4271907.233223.15JD5K20+390.136 36 第三章线路纵断面设计3.1纵断面概述线路纵断面是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后线路中心线的立面图，表示线路起伏情况，其高程是路肩高程。各设计阶段编制的线路纵断面图是线路设计的基本文件。各设计阶段的定线要求不一样，纵断面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。线路纵断面设计必须满足以下三方面的基本要求：1、必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等，这些要求反映在《铁路线路设计规范》（简称《线规》）规定的技术标准中，设计要遵循《线规》规定。2、应力争节约资金。既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必要增大工程数量，提高工程造价。因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。3、既要满足各类建筑物的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。铁路上要修建桥涵、车站、隧道、路基、道口和支挡、防护等大量建筑物，线路平面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。因此，设计时不仅要考虑各类建筑物的技术要求，还要从总体上保证这些建筑物相互协调、布置合理。3.2纵断面设计内容3.2.1纵断面设计原则地形条件、特别是地面平均自然坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：1、采用的最大设计坡度大于地面平均坡度的地段称为缓坡地段。缓坡地段线路不受高程障碍的限制，这时主要矛盾在平面一方。只要注意避绕平面障碍，按短直方向定线，即可得到合理的线路位置。2、采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度的地段为紧坡地段。紧坡地段线路不仅受平面障碍的影响和限制，更主要的是受到高程障碍的控制，这时主要矛盾在纵36 断面一方。选线时要根据地形变化情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使其能达到预定的高程。3.2.2纵坡设计要求1、设计必须满足《标准》的各项规范。 2、纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。 3、沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。 4、应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。3.2.3最短坡段长度 坡段长度的确定根据工程数量、竖曲线的设置，以及车钩的强度来确定，《线路》规定了一般路段的最小坡段长度，见表3-1所列：表3-1最小坡段长度表远期到发线有效长度1050850750650≤550最小长度（m）4003503002502003.2.4相邻坡段坡度差 纵断面的坡段有上坡、下坡和平坡。上坡的坡度为正值，下坡的坡度为负值，相邻坡段的坡度差表示 。相邻坡段的坡度差，都是以保证列车不断钩来制定的。由于列车通过变坡点的纵向力有如下规律： （1）列车纵向力随变坡点坡度差值的增大而增大； （2）凸形纵断面列车纵向拉力增大，压力减少；凹形纵断面拉力减少，压力增大； （3）列车通过变坡点时的纵向力主要取决于列车的牵引吨数（列车长度）、机车操纵工况和纵断面形式。 根据列车通过变坡点时产生的纵向力不大于车钩强度，可以确定各种到发线下最大坡度差的值如表3-2所示 ：36 36 表3-2最大坡度差到发线有效长度10508507506501050850750650550最大度差（‰）一般81012151012151820困难1012151812151820253.3坡度折减 线路纵断面设计时，在需要用足最大坡度（包括限制坡度与加力牵引坡度）的地段，当平面上出现曲线和遇到长于400m的隧道时，因为附加阻力增大、粘着系数降低，而需将最大坡度值减缓，以保证普通货物列车通过该地段的速度不低于计算速度或规定速度。此项工作称为最大坡度的折减。    3.3.1曲线地段的最大坡度减缓 在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力，以保证列车不低于计算速度运行。按《线规》第2.2.5条所以设计坡度应按式（3-1）计算： （3-1）式中： ——最大坡度值(‰)； ——曲线阻力的相应坡度减缓值(‰)。3.3.2曲线地段最大坡度折减的注意事项 1、当设计坡度值和曲线阻力当量坡度之和不大于最大坡度值时，此设计坡度不用减缓。 2、既要保证必要减缓值，又不要减缓过多，以免损失高度，使线路额外展长。 3、减缓时，涉及的曲线长度系未加设缓和曲线前的圆曲线长度；涉及的货物列车长度应取近期长度，因近期长度短于远期长度，按近期长度考虑能满足远期长度的减缓要求。 4、减缓坡度长度应不短于、且尽量接近于圆曲线长度，取50m的整数倍，且不应短于200m。通常情况下，所取的坡段长度还不宜大于货物列车长度。 5、减缓后的设计坡度值。取小数点后一位。 36 3.3.3曲线地段最大坡度减缓的方法 1、两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段，按最大坡度设计，不予减缓。 2、长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力的坡度减缓值为式（3-2）：  （3-2）3、长度小于货物列车长度的圆曲线，曲线阻力的坡度减缓值为式（3-3）： （3-3）  式中： ——曲线转角(°)； ——圆曲线长度（m）； ——圆曲线半径（m）； ——减缓坡段长度（m）,当坡长大于货物列车长度，取货物列车长度。 4、若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，其间直线段长度小于200m，可将小于200m的直线段分开，并入两端曲线进行减缓。也可将两个曲线合并折减，减缓坡段长度不宜大于货物列车长度，曲线阻力的坡度减缓值为式（3-5）： (3-5)式中： ——折减坡段范围内的曲线转角总和（º） 5、当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线转角度数，应按两个坡段上曲线长度的比例计算。3.4竖曲线设计3.4.1竖曲线的设置条件 当Ⅰ级、Ⅱ级铁路相邻坡段的坡度差大于3‰，Ⅲ级铁路大于4‰时，相邻坡段以圆曲线型竖曲线连接。从本设计线的纵断面图可以看出，多处出现了大于3‰的情况，因此应设计竖曲线，竖曲线额度半径由铁路等级确定，本设计线为高速铁路，所以根据《线规》规定竖曲线半径为15000m。     3.4.2竖曲线设置时应注意的问题36 1）竖曲线应与缓和曲线重叠； 36 2）竖曲线不应设置在明桥面上； 3）竖曲线不应与道岔重叠； 3.5竖曲线表根据纵断面图，设计竖曲线半径为15000m，由此得出竖曲线表如图3-3：表3-3竖曲线表序号桩号竖曲线标高（m）凸曲线半径R（m）凹曲线半径R（m）切线长T（m）外距E（m）0K0+000326.3121K6+840334.52291500025.500.0216750922K11+680356.7869150008.250.002268753K16+710374.3919150005.250.000918754K20+200384.163936 第四章路基横断面设计4.1路基工程的组成及特点铁路路基是铁路线路的重要组成部分。它与桥梁、隧道相连共同组成一个线路整体。路基工程主要由三部分建筑物组成：路基本体、路基防护和加固建筑物、路基排水设备。对所有这些路基工程建筑物应如何正确、合理地进行设计和施工是路基工程工作的基本内容。从路基工程所起的作用来看，路基是轨道的基础；从路基作为一种建筑物来看，它是土工结构物。作为一种土工结构物，路基工程具有某些不同于一般的钢铁或混凝土结构物的独特的特点：1、路基主要由松散的土（石）材料构成。2、完全暴露在大自然之中。3、路基同时受轨道静荷载和列车动荷载的作用。上述这些特点决定了路基工程的复杂性，我们必须分析研究路基工程所处的环境及工作条件，研究土的工程性质，掌握其变形和强度的变化规律，研究路基建筑物与土介质之间的相互作用，以及路基与轨道之间的力学问题。在此基础上才能做出正确合理的设计，保证路基工程具有足够的坚固、稳定、和耐久性，能抵抗各种自然因素的侵袭和破坏。4.2路基横断面及设计原则4.2.1路基横断面的基本形式路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面。依其所处的地形条件不同，有两种基本形式：路堤和路堑。此外，还有半路堤、半路堑、半路堤半路堑、不填不挖路基如下表4-1。表4-1路堤横断面图示路基横断面基本断面非基本断面路堤路堑半路堤半路堑半路堤半路堑不填不挖路基36 在进行路基设计时，先要进行横断面设计。路基横断面设计要解决的主要问题是确定横断面各部分的形状和尺寸，例如：路基面的形状和宽度，路基边坡的形状和坡度等等。横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以及路基本体工程与其余各项工程的配合等。例如：路堤与路堑的过渡、纵向排水设计、挡土墙纵向设计等等。4.2.2横断面设计原则 1、设计应根据铁路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。 2、路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。 3、还应结合路线进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。 4、沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。 5、当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。 6、路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。 4.2.3路基面的形状水的危害是造成路基病害的重要原因，保证良好的排水条件是路基设计的重要原则。因此，当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路基面不是作成水平状，而是作成有横向排水坡的拱状，称为路拱，以利于排除雨水，避免路基面处积水使土浸湿软化，造成病害。而岩质路基或用渗水材料（如碎石、卵石、砾石、粗砂或中砂）修筑的路基，因填料具有良好的渗水性能，降雨时短暂的湿润对强度影响不大，故路基面不需设成路拱而作成水平状即可。但对于多雨地区易风化的泥质岩石，因其在动荷载长期作用下易于软化，而发生翻浆冒泥病害，因此路基面亦应按土质路基作出路拱，这样，路基面的形状便视其路基材料是否为渗水材料而分为有路拱和无路拱两种。路拱的形状为三角形。单线路拱高0.15m，一次修建的双线路拱高0.20m，曲线加宽时，仅将路拱外侧边坡放缓。站场内路基面的形状可根据站内股道数目的多少选用单坡形、人字形或锯齿形，并在低谷处设置排水设备。4.3路基面的宽度36 4.3.1宽度标准路基面的宽度等于道床覆盖的宽度加上两侧路肩的宽度之和。当道床的标准为既定时，路基面的宽度便决定于路肩的宽度。路肩的作用是加强路基的稳定性，保障道床的稳固，以及方便养护维修作业。我国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。规范中根据不同的线路等级、轨道类型等因素制定了新建铁路区间直线地段的路基宽度表。对于其它特殊情况需要单独设计的，路基面的宽度可根据路基横断面的几何关系计算。4.3.2曲线加宽在曲线地段，曲线外轨需设置超高。外轨超高是加厚外轨一侧枕下道碴的厚度来实现的。由于道碴加厚，道床坡脚外移，因而在曲线外侧的路基宽度亦应随超高的不同而相应加宽才能保证路肩所需的宽度标准。加宽的数值可根据超高计算而确定，按此原则，规范编制了曲线路基加宽表，如表4-2所示，在进行加宽时，应在缓和曲线范围内递减。表4-2曲线地段路基面加宽值直线地段路基面加宽（m）曲线地段路基面加宽单线双线曲线半径R/m路基外侧加宽值/m路堤路堑路堤路堑14000>R≥110000.38.88.813.813.811000>R≥70000.47000>R≥55000.54.4路基横断面设计4.4.1路基一般设计原则1、路基面宽度（1）区间直线地段路基面宽度渗水土路堤5.5m。（2）区间曲线地段路基面宽度按《铁路路基设计规范》(TB10001-99)表4.1规定在曲线外侧加宽，加宽值在缓和曲线范围内线性递减。2、路基面形状按渗水土路基设计，路基面为平面。3、边坡形式和边坡坡度路堤边坡采用直线型，边坡坡度1:1.75。4、基床36 本段路基采用渗水土填筑，基床厚度为路肩下1.5m，表层厚度为0.4m，底层厚度为1.1m，密实度应符合《铁路路基设计规范》(TB10001-99)第五章5.2.1～5.2.3条的要求。5、地基表层处理地面横坡缓于1:10时，路堤可直接填筑在天然地面上，路堤高度小于基床厚度的地段，应清除地表的草皮。地面横坡为1:10～1:5时，清除地表草皮。地面横坡陡于1:5时地面挖台阶，台阶宽度不小于1.0m。4.4.2路基横断面尺寸路基边坡标准形式为：路堤——边坡高度≤8m时，坡度为1:1.5；边坡高度>8m时，路基面以下8m，坡度为1:1.5，8m以下为1:1.75。路堑——由路基面以上每8m设碎落平台一处，宽度1m；自下而上边坡坡度依次为：1:0.5、1:0.75、1:1、1:1.25。路堑侧沟采用梯形断面，底宽0.4m、深度0.6m、靠线路一侧边坡为1∶1.75、外侧边坡为1:0.3，不设侧沟平台。4.4.3路基排水设计原则铁路路基排水的主要目的是将路基工作区内的地表水及地下水及时疏导排出，使得路基本体及基底土基含水量降到工程容许范围内，从而确保路基的强度和稳定不受影响。主要包括排除地表水的路基地面排水工程和隔断疏通地下水的路基地下排水工程两个方面。 铁路路基排水的设计原则：路基排水设计要因地制宜，经济实用，充分利用现场地形、地势及水文地质条件，结合农田水利排灌系统和水土保持工程，综合全面的整体规划设计，合理布置，且应与桥涵、隧道、站场等排水设施衔接配合，以求水流通道畅通，避免各行其是、互相矛盾、互相脱节的不良现象。当前铁路建设用地本着“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，铁路路基的排水必须要注意保护生态环境，避免造成附近山坡土体的水土流失，尽可能的保护铁路线路经过区域的天然水系，选择有利地质条件设置人工的排水沟渠。铁路路基排水设计通常为在路堤的坡脚地段设置排水沟，在路堑的路肩、边坡平台、堑顶处分别设置侧沟、截水沟、天沟等排水设施，铁路路基基床及两侧则需要分别设置防水层。4.4.4排水设施的设置 排除地面水可采用排水沟、侧沟、截水沟、天沟、急流槽、排水沟槽、拦水带、集水井等排水设施。其作用是将可能停滞在路基范围内的地面水迅速排除，防止路基范围内的地面水冲刷、浸泡路基本体。地面排水设施的施工工艺流程一般为施工准备、沟槽36 的开挖作业、沟底及两侧的浆砌片石砌筑或混凝土浇筑，最后进行沉降缝的施工作业。以排水沟、侧沟、截水沟、集水井为例，详细阐述。 1、排水沟。排水沟通常设置在路堤坡脚护道的外侧，当地面横坡明显时，可在横坡上方一侧设置；当地面横坡不明显时，宜在路基两侧设置。排水沟的尺寸一般为底宽0.4m、深度0.6m，排水沟沟壁的边坡坡率一般采用1：1。当水流量较大时，排水沟需按流量计算设计，其横断面必须保证足够的过水能力。排水沟一般采用浆砌片石砌筑或混凝土浇筑，一般每10m左右为一单元，单元之间设置宽度2cm左右的伸缩缝，伸缩缝采用填缝材料填充密实。当采用混凝土浇筑时，排水沟底板及靠土侧沟壁的混凝土净保护层厚度一般要求大于7cm，其它位置的混凝土保护层厚度一般也应大于3cm，在混凝土浇筑前，必须将沟底及两侧位置的土体夯实，混凝土初凝后必须保湿养生两周以上。施工前首先检查机械设备以及人员的配备情况，并修筑好施工便道以便于施工车辆以及机械设备的出入。 2、侧沟。侧水沟通常设置在路堑路肩边缘外侧，用以汇集和排除路堑范围内的地面水。侧沟的尺寸一般为底宽0.4m、深度0.6m，在困难地段和土质路堑地段，沟深应不小于0.8m。侧沟沟壁的边坡坡率一般采用1：1。当水流量较大时，侧沟需按流量计算设计，其横断面必须保证足够的过水能力。侧沟的施工与排水沟类似，一般铁路为浆砌片石砌筑，高速客运铁路为钢筋混凝土浇筑。需要注意的是侧沟开挖后，应及时将挖出材料清除，以避免对路基的污染破坏。对于钢筋混凝土侧沟，在沟底开挖至设计标高，两侧宽度满足设计要求后，进行混凝土浇筑作业，同样以10m左右为一混凝土浇筑单元，单元之间设置宽度2cm左右的伸缩缝，伸缩缝采用填缝材料填充密实，对于留有泄水孔的位置预埋排水管，以确保路基边坡积水流入水沟。侧沟施工前，必须保证基底平整密实，且满足设计要求坡度，浇筑混凝土达到设计强度后，应该及时将开挖的基坑夯填密实。 3、天沟和平台截水沟。天沟一般设置在路堑堑顶以外，平台截水沟设置于路堑边坡平台之上，其主要目的是防止雨水顺坡流向路基的侧沟。原则上天沟不应向路堑侧沟排水，当受地形限制需修建急流槽向侧沟排水时，应在急流槽的进口处进行加固，出口处设置消能池及防止水流冲刷道床的挡水墙。天沟和平台截水沟是铁路路基不可缺少的排水设施。对于路基边坡坡度大，坡面破碎不完整的情况，需要增设多道截水沟。天沟和截水沟一般采用浆砌片石砌筑而成。一般需要根据排水方向在截水沟两侧或者一侧设置梯形的排水沟与天沟衔接，通过其从截水沟向天沟排水，起衔接作用的排水沟大多采用浆砌片石砌筑。 4、集水井。集水井是将路基表面水汇集并排入侧沟或坡面排水槽的排水设施。通常情况下，集水井一般设置于客运专线无碴轨道线间地段，以便于排出铁路线间积水，一般为沿线路方向50m左右一处，对于线路坡段的最低点，隧道内下坡方向的出口以及桥头位置的下坡方向必须设置集水井。集水井的设置尺寸根据设计资料确定，一般采用36 钢筋混凝土浇筑而成，在井口处必须安防雨篦子，且对排水管与集水井连接部位采取必要措施，避免发生渗漏。 4.4.5路基排水施工注意事项 1、铁路路基的地表及地下排水设施施工必须严格按照设计图纸执行，不得随意改动。在施工过程中，必须严格控制施工工序质量，基坑开挖结束后，基底满足设计要求后方可进行下一步的施工作业。地表及地下排水设施必须配套，以确保排水功能发挥作用。在排水设施的施工中，对于浆砌工程应该按照挤浆法分层、分段的方式作业，做到整体嵌缝密实均匀，砌筑平面整洁无脱落的现象。 2、铁路路基的排水设施施工必须及时进行。尽量避免雨季施工作业，以免地表水下渗，造成路基出现松软或者坡面出现滑坡的现象，从而影响施工质量。 3、在路基排水施工中所用的各种原材料，必须质量合格，满足使用要求。水泥、砂石的进场必须经由相关部门的检测，其质量规格及性能合格后方可使用。对于施工中使用的土工合成材料，严禁使用老化或者污染的土工织物，在施工铺设时，应该绷紧摊平，并与接触面紧密结合，没有褶皱及损坏。 4、各项工程施工质量必须符合相关设计要求。对于各种排水沟、侧沟及其它工程施工质量，必须加以控制。在施工过程中，必须做到基坑坑底稳固密实，沟壁顺滑，沟内没有其它杂物，最重要的是水沟排水设施不能影响路基的强度和稳定。4.4.6横断面图示在本次设计中挑选具有典型代表的几个路基横断面如下图，分别为：半路堤半路堑、路堑、路堤。图4-3半路堤半路堑36 图4-4路堑图4-5路堤本设计中采用的排水沟底宽0.4m，高0.6m，边坡坡率为1:1。对于路堤，坡度选1:1.75。对于路堑侧沟采用梯形断面，靠线路一侧边坡为1∶1.75、外侧边坡为1∶0.3。36 第五章挡土墙设计5.1 挡土墙的概念 挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基地；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。5.2挡土墙的分类 根据挡土墙的设置位置不同，分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙；墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙；设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙；设置于山坡上，支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。根据挡土墙稳定的机理不同，挡土墙又有很多形式，主要有重力式挡土墙、衡重式挡土墙、薄壁式挡土墙、锚碇板式挡土墙、加筋土挡土墙等。5.3挡土墙布置挡土墙的布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常是在路基横断面图和墙趾纵断面图上 进行，个别复杂的挡土墙尚应作平面布置。     5.3.1横向布置横向布置主要是在路基横断面图上进行，其内容有：选择挡土墙的位置、确定断面形式、绘制挡土墙横断面图等。 1、挡土墙的位置选择 路堑挡土墙，大多设置在边沟的外侧。路肩墙应根据路基宽度布设。路堤墙应与路肩墙 进行技术经济比较，以确定墙的合理位置。当路堤墙与路肩墙的墙高或圬工数量相近，其基础情况亦相仿时，宜做路肩，因为采用路肩墙可减少填方和占地；但当路堤墙的墙高或圬工数量比路肩墙显著降低，且基础可靠时，则宜做路堤墙。浸水挡土墒应结合河流情况布置，以保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定性。     2、确定断面形式，绘制挡土墙横断面图 不论是路堤墙，还是路肩墙．当地形陡峻时，可采用俯斜式或衡重式；地形平坦时，则可采用仰斜式。对路堑墙来说，宜采用仰斜式或折线式。 36 挡土墙横断面图的绘制，选择在起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础形式变异处，以及其他必须桩号处的横断面图上进行。根据墙身形式、墙高和地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸，基础形式和埋置深度，布置排水设施，指定墙背填料的类型等。5.3.2纵向布置纵向布置主要在墙趾纵断面图上进行，布置后绘制挡土墙正面图。 1、确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的连接方式。 路肩墙与路堑连接应嵌入路堑中2~3m；与路堤连接采用锥坡和路堤衔接；与桥台接时．为了防止墙后回填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，应在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口比结合隧道洞门、翼墙的设置情况平顺衔接；与路堑边坡衔接时， 一般将墙顶逐渐降低到2m以下，使边坡坡脚不致于伸人边沟内，有时也可用横向端墙连接。    2、按地基及地形情况进行分段，布置沉降伸缩缝的位置。     3、布置各段挡土墙的基础。沿挡土墙长度方向有纵坡时，挡土墙的纵向基底宜做成不大于5％的纵坡。当墙址地面纵坡不超过5％时．基底可按此纵坡布置；若大于5％时，应在纵向挖成台阶，台阶的尺寸随地形而变化，但其高宽比不宜大于1：2。地基为岩石时，纵坡虽不大于5％，为减少开挖，也可在纵向做成台阶。 4、布置泄水孔和护栏(护桩或护墙)的位置，包括数量、尺寸和间距。 5、标注各特征断面的桩号，及墙顶、基础、基底、冲刷线、冰冻线相设计洪水位的标高等。 5.3.3平面布置 对于个别复杂的挡土墙，如高的、长的沿河挡土墙和曲线路段的挡上墙．除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。 在平面图上，应标示挡土墙与路线平面位置的关系，与挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示河道及水流方向，以及其他防护、加固工程等。 在挡土墙设计图纸上，应附有简要说明，说明选用挡土墙设计参数的依据，主要工程数量，对材料和施工的要求及注意事项等．以利指导施工。 1、根据具体情况，通过技术和经济比较，确定墙趾位置； 2、测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料； 3、选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数； 4、进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数； 5、进行挡土墙的纵向布置； 36 6、用计算法或套用标堆图确定挡土墙的断面尺寸； 7、绘制挡土墙立面、横断面和平面图。5.4挡土墙的构造5.4.1挡土墙排水设施挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。因此，挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后坡料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，从而使墙身免受额外的静水压力；消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力。 挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。 地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。 墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处 布置泄水孔。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的方孔，或直径5~10cm的圆孔。泄水孔间距一般为2~3M，上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地面0.3m； 当为路堑墙时，出水口应高出边沟水位0.3m：若为浸水挡土墙．则应高出常水位以上0.3m，以避免墙外水流倒灌。为防止水分渗入地基，在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层。在泄水孔进口处应设置粗粒料反 滤层，以避免堵塞孔道。当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时，应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。干砌挡土墙围墙身透水可不设泄水孔。5.4.2沉降逢与伸缩缝为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基的地质条件及墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝；为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝，须设置伸缩缝。通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。沉降伸缩缝的间距按实际情况面定，对于非岩石地基，宜每隔10~15m设置一道沉降伸缩缝；对于岩石地基，其沉降伸缩缝间距可适当增大。沉降伸缩缝的缝宽—般为2~3cm。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞，但在渗水量大、冻害严重的地区，宜用沥青麻筋或沥青木板等材料，沿墙内、外顶三边填塞，填深不宜小于15m；当墙背为填石且冻害不严重时，可仅留空隙，不嵌填料。 对于干砌挡土墙，沉降伸缩缝两侧应选平整石料砌筑，使具形成垂直通缝。36 5.5挡土墙的设计5.5.1挡土墙尺寸重力式挡土墙验算[执行标准：铁路]计算项目：重力式挡土墙原始条件:墙身尺寸:墙身高:5m墙顶宽:1.05m面坡倾斜坡度:1:0.25背坡倾斜坡度:1:-0.25采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:0.5m墙趾台阶h1:0.75m墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙踵台阶b3:0.5m墙踵台阶h3:0.75m墙底倾斜坡率:0.200:1物理参数:圬工砌体容重:20.12336 圬工之间摩擦系数:0.7地基土摩擦系数:0.8砌体种类:片石砌体水泥土砂浆强度等级:M7.5挡土墙类型:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:35°墙后填土粘聚力:0KPa墙后填土容重:19墙背与墙后填土摩擦角:17.5°地基土容重:18修正后地基土容许承载力:423KPa墙底摩擦系数:0.400地基土类型:土质地基地基土内摩擦角:30°土压力计算方法:库仑坡线土柱:坡面线段数:2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数13.0002.000025.0000.0000坡面起始距离:0m地面横坡角度:20°墙顶标高:0m5.5.2稳定性验算36 式中:———基底倾角，即基底与水平面的夹角。——稳定力系对墙趾的总力矩（）。——倾覆力系对墙趾的总力矩（）。第1种情况:无荷载的情况[土压力计算]计算高度为5.295m处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：38.528°=66.547Ex=66.426=4.021kN作用点高度=1.877m墙身截面积=6.571重量=132.227kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.4采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=11.31°=129.660kN=16.970kN=25.932kN=64.347kN滑移力=38.415kN抗滑力=58.652kN滑移验算满足:=1.527>1.3地基土摩擦系数=0.8地基土层水平向:滑移力=66.426kN抗滑力=116.208kN地基土层水平向:滑移验算满足:=1.749>1.3(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂=1.583m相对于墙趾点，的力臂=1.945m相对于墙趾点，的力臂=1.582m验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=105.061kN·m抗倾覆力矩=217.127kN·m倾覆验算满足:=2.067>1.55.5.3地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力=146.629kN作用于墙趾下点的总弯矩=112.066kN·m36 基础底面宽度B=2.282m偏心距e=0.377m基础底面合力作用点距离基础趾点的距离=0.764m36 基底压应力:趾部=127.899踵部=0.621KPa最大应力与最小应力之比=127.899/0.621=205.92作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.3770.1672.282=0.38m地基承载力验算满足:最大压应力=127.899423KPa5.5.4强度验算(一)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(二)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=6.07重量=122.153kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂=1.59m相对于验算截面外边缘，的力臂=1.945m相对于验算截面外边缘，的力臂=1.582m[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=126.173kN作用于墙趾下点的总弯矩=97.038kN·m相对于验算截面外边缘，合力作用力臂=0.769m截面宽度B=2.238m偏心距=0.350m截面上偏心距验算满足:=0.350.3002.238=0.671m截面上压应力:面坡=109.265背坡=3.516KPa压应力验算满足:计算值=109.2651050KPa切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-9.786125KPa(三)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为4.250m处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.34°=45.262=45.179=2.735kN作用点高度=1.493m墙身截面积=4.908重量=98.76kN[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=4.463重量=89.799kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂=1.056m相对于验算截面外边缘，的力臂=1.423m相对于验算截面外边缘，的力臂=1.493m36 [容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=92.533kN作用于墙趾下点的总弯矩=31.292kN·m相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.338m截面宽度B=1.05m偏心距=0.187m截面上偏心距验算满足:=0.1870.31.05=0.315m截面上压应力:面坡=182.211背坡=-5.957KPa压应力验算满足:计算值=182.2111050KPa拉应力验算满足:计算值=5.957125KPa切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-18.661125kPa各组合最不利结果5.5.5挡土墙验算(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(无荷载的情况)抗滑力=58.652kN,滑移力=38.415kN。滑移验算满足:=1.527>1.3(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(无荷载的情况)抗倾覆力矩=217.127kN·M,倾覆力矩=105.061kN·m。倾覆验算满足:=2.067>1.5(三)地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(无荷载的情况)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.3770.1672.282=0.38m地基承载力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)地基承载力验算满足:最大压应力=127.899423KPa(四)墙底截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(无荷载的情况)截面上偏心距验算满足:=0.350.32.238=0.671m压应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)压应力验算满足:计算值=109.2651050KPa拉应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)36 拉应力验算满足:计算值=0125KPa剪应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)剪应力验算满足:计算值=-9.786125KPa(五)台顶截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(无荷载的情况)截面上偏心距验算满足:=0.1870.31.05=0.315m压应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)压应力验算满足:计算值=182.2111050KPa拉应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)拉应力验算满足:计算值=5.957125KPa剪应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)剪应力验算满足:计算值=-18.661125KPa36 第六章结束语忙碌了三个多月，我的毕业设计也终于画上了句号。在本次铁路选线设计中，铁路的设计时速为200km/h，圆曲线半径为2000m，缓和曲线半径为400m,线路总长为20.39km。同时由于线路多次穿越河流、山脉，为此设计了简支梁桥和隧道。为了防止线路土体失去稳定性，设计重力式挡土墙。在铁路选线设计的这段时间，我从对CAD、纬地、理正等工程软件的茫然无知，经过老师的指导，请教同组成员以及百度教程，终于能在一定程度上掌握了这些工程软件的运用。虽然，我的论文还有很多的不足之处，但是至少我努力了，在CAD上一遍又一遍的进行线路选线，对着线路的平面图和纵断面一个数据一个数据的修改，努力是有回报的，当老师点头的那刹那，是莫大的幸福与喜悦。毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。在此感谢四年以来给予我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。同时在此我要感谢我论文的指导教师耿敏老师，是耿敏老师使我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和钻研的过程。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。36 致谢时间如流沙，转瞬即逝。不知不觉中四年的大学生活已近尾声，四年多的努力与付出，随着本次论文的完成，也将要划下圆满的句号。本此毕业设计在耿敏老师的悉心指导下完成的，当时在班里抽签选中耿敏老师的那一幕还时时在我脑海闪过，或许这就是天意吧！本次毕业设计从课题选择到线路平纵断面的设计，从确定论文大体框架到进行开题报告，从修改初稿二稿到最终的定稿，耿敏老师给了我极悉心的指导。在我的毕业设计期间，老师对我的文章格式有着严格的要求，同时，耿敏老师从刚开始论文大体方向的选定，到最后整篇论文的完成，都耐心的对我进行了指导，为我提供了种种专业知识上的指导和设计建议，细心的给我指出错误。老师对学术的严谨和诲人不倦的工作作风，给我留下了深刻的印象，为我将来的工作态度留下了深刻的影响，在此向耿敏老师表示真挚的感谢！同时，我还要感谢同一小组的成员，对于软件的使用，仅仅只是视频教程是远远不够，在和同组成员李阳、韩雪飞的探讨以及请教下，使我对CAD，纬地有了更深刻的认识，能更好的运用CAD，来绘制线路的平纵断面，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！“不积跬步无以至千里”，这次毕业论文能够最终顺利完成，归功于各位老师四年间的认真负责，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业论文中得以体现。也正是你们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业论文最终顺利完成。最后，我向大连交通大学土木与安全工程学院铁道系的全体老师们再次表示衷心感谢：谢谢你们，谢谢你们四年的辛勤栽培！  36 参考文献[1]易思蓉.铁路选线设计[M].四川:西南交通大学出版社,2005.[2]易思蓉.铁路选线课程设计指导书[M].四川:西南交通大学出版社,2006.[3]郝瀛.铁路选线设计[M].北京:中国铁道出版社,1987.[4]郝瀛.铁道工程[M].北京:中国铁道出版社,2000.[5]郝瀛.中国铁路建设概论[M].北京:中国铁道出版社,1999.[6]刘建坤.路基工程[M].北京:中国建筑出版社,2006.[7]中华人们共和国铁道部.铁路线路设计规范[S].北京:中国计划出版社，1999.[8]中华人们共和国铁道部.铁路技术管理规程[S].北京：中国铁道出版社，1999.[9]中华人们共和国铁道部.铁路主要技术政策[J].中国铁路,2000（11）.[10]万德臣.路基路面工程[M].北京:高等教育出版社,2005.[11]朱永全.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社,2005.[12]刘成宇.土力学[M].北京:中国铁道出版社,2004.[13]杨广庆.高速铁路路基设计与施工[M]2版.北京:中国铁道出版社,2008.[14]钱昆润.土木工程定额与预算[M].江苏:东南大学出版社,2006.[15]黄晓明,朱湘.路基路面工程[M].江苏:东南大学出版社,2005.[16]王其昌.高速铁路土木工程[M].成都:西南交通大学出版社,1999.[17]叶霞飞,顾保南.城市轨道交通规划与设计[M].北京:中国铁道出版社，1999.[18]陆鼎中.路基路面工程[M].上海:同济大学出版社,1999.[19]铁道部.铁路线路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2007.[20]中华人民共和国铁道部.铁路路基设计规范(TB10001-2005)[S].北京:中国铁道出版社,2005.[21]chavezD.J.MountainBiking;Direct,Indirect,andBridgeBuildingManagementStyles[J].JournalofParkandRecreationAdministration.Volume14.1996:21-35.[22]ChavezD.J.，P.L.Winter，andJ.M.Bass.RecreationMountainBiking:AManagementPerspective[J].JournalofParkandRecreationAdministration.Volume14.1993:29-36.36