一、线路概况
某新建铁路正线全长351km,单线Ⅱ级铁路,旅客列车设计行车速度为120km/h,由SS系列(货车过渡到HX系列)电力机车牵引。规划输送能力为客车14对/日,货运498万吨/年。该铁路某区段全长149.7km,中短隧道5座,大中桥6座(585m),涵洞216道,其他区段为路基。该区段线路坡度14°~30°,沿线出露地层较为简单。地表覆盖层较薄,山坡有基岩出露,有乡村小路通往线路附近,交通较为方便。地形起伏较大,地面高程360~510m,相对高差150m。
(1)铁路等级:Ⅱ级
(2)正线数目:单线
(3)限制坡度:12‰
(4)旅客列车设计行车速度:120km/h
(5)最小曲线半径:800m
(6)牵引种类:电力
(7)机车类型:SS系列(货车过渡到HX系列)
(8)牵引质量:10000t、5000t
(9)到发线有效长度:700m
(10)闭塞类型:半自动闭塞
二、地质特征
1.地震动参数
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),沿线地震动峰值加速度值0.05g,地震基本烈度Ⅵ度,地震动反应谱特征周期0.35s。
2.地层岩性及水文地质特征
(1)地层岩性
经详细勘探揭示,场地地基土分析如下:
①层土:土质不均,主要为素填土,结构松散,局部含少量碎石,一般厚度为1.80~5.40m,位于耕地处含较多的植物根茎等,应予以清除,未经处理,不宜直接作为拟建构筑物的天然地基持力层。
②层褐红、褐黄色粉质粘土,土质不均,局部为粘土,可塑状,中压缩性,一般厚度为0.70~6.20m,拟建场地均有分布,是良好的天然地基浅基持力层。
②T层灰色粉土,土质较差,松散,中压缩性,一般厚度为1.10~4.70m,为②层夹层,呈透镜体分布。
③层褐灰色粉质粘土,土质不均,局部夹多层粉土,可塑状,中压缩性,一般厚度为0.20~4.80m,拟建场地普遍分布。
③T层褐灰色粉土,土质不均,局部夹较多粘性土,可塑状,中压缩性,一般厚度为1.1~4.0m,为③层夹层,呈透镜体分布。
④层褐灰色粉质粘土,土质不均,局部夹粉土及泥炭质土,软塑状,高压缩性,一般厚度为0.50~5.30m,拟建场地普遍分布,为拟建场地软弱层。
⑤层褐灰色含圆砾粉土,土质不均,局部为圆砾层,稍密状,中压缩性,一般厚度为0.50~5.10m,拟建场地普遍分布。
⑥层褐灰色粉质粘土,土质不均,局部夹少量粉土及泥炭质土,可塑状,中压缩性,一般厚度为0.50~8.00m,拟建场地普遍分布。
⑥T层褐灰色含圆砾粉土,土质不均,局部为圆砾层,稍密状,中压缩性,为⑥层夹层,呈透镜体分布。
⑦层褐灰色粉质粘土,土质不均,局部夹少量粉土及圆砾,硬塑~坚硬状,中压缩性,一般厚度为8.20~20.00m,拟建场地普遍分布,可作为拟建工程良好的桩基持力层。
⑦T层褐灰色含圆砾粉土,土质不均,局部为圆砾层,中密状,中压缩性,为⑦层夹层,呈透镜体分布。
各土层的物理力学性指标均进行了分层统计,详见附表“土层物理力学性质指标统计表”,并作如下几点说明:
(a)表中提供了各项指标的平均值、最大值、最小值及变异系数等统计参数,设计时可根据工程性质、安全等级情况,结合地区经验选用。
(b)表中剪切试验确定的粘聚力c和内摩擦角φ为峰值统计修正后的指标。
各地层物理力学指标推荐值如表1所示。
表1各地层物理力学指标推荐值
(2)水文地质特征
1)地表水
拟建场地地表水丰富,西侧靠近东白沙河,地表水通过地表径流汇聚滇池,水位涨落受滇池水位及大气降水的影响。
2)地下水
区段地表水不发育,地下水主要为基岩裂隙水,埋藏较深。据既有资料,于附近地层取泉水样(DL-SH-09、10)分析,水质属HCO3--Ca2+型,对混凝土无侵蚀性。
地表水流经城镇的局部地段往往有轻微污染,地下水水质在海湾或三角洲地段具垂直分带性,大部分的河水、沟水和地下潜水的化学类型以HCO3-·Cl--Ca2+·Na+和HCO3--Ca2+·Na+型为主,其次为Cl-·HCO3-Na+·Ca2+、Cl--Na+·Ca2+型,PH值一般较低,多为5.7~7.1,偏酸性,按《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)判定:大多数都对混凝土具弱硫酸型酸性侵蚀和中等~弱溶出性侵蚀。
三、工程地质特征
1.不良地质及特殊岩土
无不良地质现象分布。
分布有④及⑥层粉质粘土等特殊性岩土,土质不均,局部含较多有机质,高压缩性,属不良地基土层,是本工程主要软弱变形土层,应采取相应的措施进行处理。
2.工程地质条件评价及工程措施建议
(1)路基填方段,应清除表层松土,填土时应严格分层碾压,高填地段应控制填土速度。
(2)路堑边坡,开挖后应及时加强挡护、封闭,防止基岩风化与边坡土体变形产生新的工程地质问题。加强地表天、侧沟排水措施,确保排水畅通。
(3)涵洞基础应置于硬塑状黏土或基岩一定深度内,并及时封闭回填,严禁地表水及地下水进入基坑,降低基底承载力
四、设计范围和设计年度
本次设计范围为某铁路两个车站间的线路及路基设计。设计年度分为近期,远期。近期铁路交付运营后第十年,远期铁路交付后运营后第二十年。铁路线路地形图见附图。
五、设计内容及成果
1.设计内容
对确定的铁路线路内路基进行设计。根据铁路等级及技术标准,结合当地的自然条件进行路基设计。完成如下主要设计内容:
(1)路基横断面设计。
(2)边坡防护设计:根据填挖高度及工程地质条件选择适宜的边坡防护措施。
(3)支挡结构设计:边坡较高地段应选择代表断面对边坡稳定性进行分析,若安全系数不满足要求,应进行边坡加固设计。
(4)排水设计:设计本段路基地表水与地下水排水工程。
(5)地基处理设计:对路基不良地质及特殊岩土地段采取地基处理措施,进行地基处理设计。
(6)绘制路基典型横断面图若干、支挡结构设计图、路基排水结构设计图。
(7)编制设计说明书。
2.设计成果
(1)路基设计说明书;
(2)整套设计图(路基横断面设计图、正面图、支挡结构设计图);
六、设计依据及主要参考文献
(1)铁路路基设计规范TB10001-2005.北京:中国铁道出版社,2005.
(2)混凝土结构设计规范GB50010-2002.北京:中国建筑工业出版社,2002
(3)铁路路基支挡结构设计规范TB10025-2006.北京:中国铁道出版社,2006.
(4)粉体喷搅法加固软弱土层技术规范TB10113-96. 北京:中国铁道出版社,1996.
(5)铁路特殊路基设计规范TB10035-2006. 北京:中国铁道出版社,2006.
(6)铁路路基土工合成材料应用设计规范TB10118-2006. 北京:中国铁道出版社,2006.
(7)铁路混凝土与砌体工程施工规范TB10210-2001. 北京:中国铁道出版社,2001.
(8)铁路工程抗震设计规范GB50111-2006(2009版). 北京:中国计划出版社,2009.
(9)铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定(铁建设[2005]157号及铁建设[2007]140号修订文
(10)建筑地基处理技术规范JGJ79-2012. 北京:中国建筑工业出版社,2012.
(11)杨广庆,刘树山,刘田明. 高速铁路路基设计与施工[J]. 北京:中国铁道出版社,2001.
(12)铁道部第一勘测设计院. 铁路工程设计技术手册(路基)[M]. 北京:中国铁道出版社,1995.
(13)杨进良.土力学(第2版)[M].北京:中国水利水电出版社,2000.
(14)李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2004.
(15)池淑兰,孔书祥.路基工程(第二版)[M].北京:中国铁道出版社,2007.