典型工作任务1.1　路基工程特点认知

1.1.1　工作任务

通过视频、图片及相关路基知识的学习能够完成以下任务：

（1）了解路基工程的特点，对路基工程形成清晰的概念。

（2）掌握路基施工的一般程序。

1.1.2　相关配套知识

1.铁路路基工程技术特点

（1）路基工程技术的现状

长期以来，我国新建铁路没有把路基当成土工结构物来对待，而普遍冠名以土石方。在“重桥隧、轻路基，重土石方数量、轻质量”的倾向下，路基翻浆冒泥、下沉、边坡坍滑、滑坡等病害经常发生，使新建铁路交付运营后乃至运营多年不能达到设计速度与运量，经济效益与社会效益较差。

据铁路维修部门反映，路基技术状态不佳，强度低，稳定性差，严重威胁铁路运输和安全，已成为铁路运输的主要薄弱环节。因此，路基质量问题已逐渐被人们所认识与重视。由于我国铁路运输承担了全国70％左右的货物周转量和60％左右的旅客周转量，因此国家确定了发展重载列车及高速客运专线的技术政策。为了适应这一变化，相关部门提出了与之相适应的高要求的路基设计标准，并严格控制工程质量，从而使我国铁路路基的设计施工水平有了较大幅度地提高，极大地促进了路基工程的技术进步。

（2）路基工程技术的发展

高速铁路、重载铁路和大运量铁路的兴建，对铁路线路的质量提出了新要求。因此，路基的性状必须与之相一致。在确保路基稳定的前提下，在线路养护维修允许的条件下，路基在各种因素作用下的变形应控制在确保线路不出现不良状态的范围内。近年来的进步主要表现在：

①设计计算技术逐步提高，设计理念逐渐转变

计算技术的发展促进了对岩土本构关系的研究，国内外出现的上百种非线性弹性、弹塑性土石本构关系模型，对土石的变形和破坏机理的研究翻开了崭新的一页。

利用现有计算技术，能方便地对地基土石的物理力学指标进行概率统计处理，为可靠性设计奠定了基础。国内已有多个行之有效的计算机程序，可以完成路基的初步设计和施工设计。在不断应用的过程中，它必然会日臻完善。

随着高速铁路的出现和发展，深化了传统的路基设计理念。由于高速行车对线路变形的严格要求，使路基设计由强度控制设计逐渐向变形控制设计转变，因为一般在路基强度破坏之前，已经出现了不能容许的大变形。

②新工艺、新技术、新材料层出不穷

随着新材料、新工艺、新技术的不断出现，使路基工程面貌焕然一新。对滑坡的处理除采用重力式挡土墙外，经历了抗滑桩、仰斜排水孔、锚杆等，发展到应用预应力锚索及锚索桩；对软土地基的处理，从采用砂井、反压护道，经历了袋装砂井、塑料排水板、真空预压等，发展到粉喷桩、旋喷桩及土工合成材料加筋地基；对基床病害的处理经历了换填砂石料，敷设沥青面层，设盲沟排水等措施，发展到较普遍地应用土工合成材料进行加筋和隔离；边坡防护技术正在从工程防护向绿色生物防护发展。

③测试手段和设备进一步提高，检测方法更加合理

室内土工试验仪器精密化、自动化程度的提高，为研究土体的应力历史、应力路径，判别砂土液化的可能性，确定动荷载作用下土的强度和变形等提供了条件。土工离心机模拟试验可直观显示构筑物因重力引起的应力、应变状态，以便于研究其破坏机理，此成果现已用于研究软土地基上路堤临界高度、路堤沉降分析以及支挡结构物的作用机理等课题中。

利用原位测试手段了解现场土的物理力学状态，克服了取样试验的一些局限性。通过大量试验，对各试验指标之间及各试验指标与室内试验相应指标之间的相互关系的研究取得了许多成果。

路基施工质量的检测方法正在由以前单一的压实系数K指标逐渐向多指标（压实系数K、地基系数K30、空隙率n、动态变形模量Evd）检测过渡。

④规范逐步完善和更新

制定规范可以说是各项建筑工程的“国策”，有了规范才有章可循。只有建设者遵守规范，才能加强工程设计和施工管理及统一验收标准，确保工程质量。在调查研究，总结经验，吸取科研成果的基础上，我国相继制定和修改了若干有关铁路路基勘测、设计、施工及质量评定的规范。如《客货共线路基工程施工技术指南》（TZ 202—2008）、《铁路路基工程施工安全技术规程》（TB 10302—2009）、《铁路路基设计规范》（TB 10001—2005）、《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB 10414—2003）等。随着我国铁路建设事业的发展，规范本身也将不断改革和更新。

（3）路基工程施工技术特点

①路基施工的主要内容

a.施工前的准备工作

为保证施工正常进行，施工前的准备工作极为重要，必须给予足够重视并认真做好。施工前的准备内容较多，大致可归纳为组织准备、物质准备和技术准备三个方面。

b.路基施工的基本工作

施工的基本工作包括路基和小型人工构筑物两部分。路基施工主要内容为开挖路堑、填筑路堤、路基压实、修筑排水沟渠及防护加固设施等。小型人工构筑物包括小桥、涵洞和挡土墙的修筑等。

c.路基工程的检查与验收

加强工程质量管理，确保工程质量在施工过程中按施工标准和技术规范的要求进行检查与验收。中间检查应在施工过程中某一部分工程完成时，特别是隐蔽工程，应按设计图纸、设计文件和技术规范的要求进行检查与验收。中间检查的目的在于检查分部工程质量，及时发现存在问题，采取补救措施，以便下一步工序顺利进行。在全部工程完工后，还应由施工单位会同设计、监理、使用和养护单位进行交工验收。

路基工程检查与验收的项目主要包括路基有关工程的位置、高程、断面尺寸、压实指标等，这些项目应满足规范规定的允许误差，不符合时应设法进行整修。

②路基施工的基本程序

施工单位从投标接受施工任务到竣工验收，路基施工大致要经过如图1.1所示的几个阶段。

③路基施工技术特点

线路是一种人工构造物，是通过设计和施工消耗大量的人力、材料和机械而完成的建筑产品。和工业生产比较，虽然铁路施工同样是把一系列的资源投入产品（即工程）的生产过程，其生产上的阶段性和连续性，组织上的专门化和协作化也与工业生产基本相符，但是，铁路施工与一般工业生产和其他土建工程施工（如房屋建筑）仍有所不同：

a.路基工程是线形建筑物，施工面狭长，流动性大，临时工程多，施工易受到其他工程和外界的干扰，施工管理工作量大。

b.由于路基施工系野外作业，受水文，气候、地质等自然条件的影响很大。特别是雨季和冬季，使一些地区的施工增加了许多困难，施工作业受到极大限制，甚至无法进行。

c.铁路经过的区域地形地貌差别很大，致使工程数量不均匀，给各施工项目之间的协调工作带来困难。

d.由于铁路是永久性建筑，占用土地较多，一般不可能拆除重建，再加上路基暴露于外界，长年经受列车动荷载作用，因此，对工程的质量要求尤为重要。

2.影响路基稳定性因素分析

（1）概述

路基土石方工程量大，沿线分布不均匀，不仅与路基工程相关的设施，如路基排水、防护与加固等相互制约，而且同铁路工程的其他项目，如桥涵、隧道、路面及附属设施相互交错。路基工程的项目较多，如土方，石方及圬工砌体等，在设计、施工方法与技术操作方面各不相同，且耗费劳动力多，工程投资大。

另外，路基施工改变了沿线原有自然状态，挖填及弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利等方面。路基工程对施工期限的影响较大，土石方相对集中或条件比较复杂的路段，往往是施工期限的关键。实践证明：路基稳定与否，对保持上部线路工程质量影响甚大，关系到铁路的正常投入使用。因此，做好路基工程设计、施工与养护，不容忽视。

（2）影响路基稳定的因素

路基是一种裸露在大气中的线形结构物，其稳定性在很大程度上由当地自然条件所决定。因此，应深入调查沿线的自然条件，分析研究从整体到局部，从大区域到具体路段的自然情况，掌握其规律及对路基稳定性的影响，因地制宜地采取有效的工程措施，以达到正确进行路基设计、施工和养护的目的。影响路基稳定的主要因素包括以下内容。

①工程地质和水文地质条件

沿线的地质条件，如岩石的种类、成因、节理，风化程度和裂隙情况，岩层走向，倾向、倾角、层理和厚度，有无夹层或遇水软化的夹层，以及有无断层或其他不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、地震等）。水文地质条件如地下水位、地下水移动，有无层间水、裂隙水、泉水等。这些因素对路基的稳定性有直接的影响。

②水文与气候条件

水文条件如铁路沿线地表水的排泄、河流洪水位、常水位，有无地表积水和积水时期的长短，河岸的淤积情况等。气候条件如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、蒸发量、风向、风力等，这些都会影响铁路沿线地面水和地下水的状况，并且影响到路基的水温情况。

③路基设计

路基设计是指路基断面尺寸、形式是否符合要求，边坡取值是否恰当，填方、挖方布置是否合理，是否满足最小填土高度要求，防护、加固工程设计是否合理，以及排水设计是否满足要求等。

④路基施工

路基施工是指路基填、挖方法是否合理，施工程序是否恰当，是否分层填筑，路基压实方法是否恰当，压实度是否满足要求；是否盲目采用大爆破施工，是否按设计要求和操作规程施工，工程质量是否达到标准要求等。

⑤养护措施

包括一般措施及在设计中、施工中未及时采用或在养护中由于情况变化而应加以补充的改善措施。

上述原因中，地质条件和水文地质条件是影响路基工程质量和产生病害的基本前提，水是造成路基病害的主要原因。因此，设计前应详细进行地质与水文的勘察工作，针对具体条件及各种因素的综合作用，采取正确的设计方案与施工方法，确保路基工程质量。

（3）路基的总体要求

①具有足够的整体稳定性

路基的整体稳定性是指路基整体在列车及自然因素作用下，不致产生不允许的变形和破坏的性能。路基是直接在地面上填筑或挖去一部分地面而建成的结构物。路基修建后，改变了原地面的天然平衡状态。因此，为防止路基结构在列车荷载及自然因素作用下发生不允许的变形或破坏，必须因地制宜地采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。

②具有足够的强度

路基的强度是指在列车荷载作用下，路基抵抗变形与破坏的能力。因为列车荷载及线路设备自重对路基和地基产生一定的压力，这些压力可使路基产生一定的变形，当其超过某一限度时，将导致其破坏。为保证路基在外力作用下，不致产生超过容许范围的变形，要求路基应具有足够的强度。

③具有足够的水温稳定性

路基的水温稳定性是指路基在水和温度的作用下保持其强度的能力，包括水稳定性和温度稳定性。路基在地面水和地下水作用下，其强度将会显著地降低。特别是季节性冰冻地区，由于水温状况的变化，路基将受到周期性冻融作用，出现冻胀和翻浆等病害，使路基强度急剧下降。因此，对于路基，不仅要求其具有足够的强度，而且还应保证在最不利的水温状况下，强度不致显著降低，这就要求路基应具有足够的水温稳定性。

（4）保证路基强度和稳定性的措施

由于路基的强度与稳定性，受水、温度、土质等方面的影响，为保证路基强度和稳定性，必须深入进行调查研究，细致分析各种自然因素与路基的关系，抓住主要问题，采取有效措施。保证路基稳定性的一般措施如下：

①合理选择路基断面形式，正确确定边坡坡率；

②选择强度和水温稳定性良好的土填筑路堤，并采取正确的施工方法；

③充分压实路基，提高路基的强度和水稳定性；

④搞好地面排水，保证水流畅通，防止路基过湿或水毁；

⑤保证路基有足够高度，使路基工作区保持干燥状态；

⑥设置隔离层或隔温层，切断毛细水上升，阻止水分迁移，减少负温差的不利影响；

⑦采取边坡加固与防护措施，以及修筑支挡结构物。