典型工作任務1.1　路基工程特點認知

1.1.1　工作任務

通過視頻、圖片及相關路基知識的學習能夠完成以下任務：

（1）了解路基工程的特點，對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　相關配套知識

1.鐵路路基工程技術特點

（1）路基工程技術的現狀

長期以來，我國新建鐵路沒有把路基當成土工結構物來對待，而普遍冠名以土石方。在“重橋隧、輕路基，重土石方數量、輕質量”的傾向下，路基翻漿冒泥、下沉、邊坡坍滑、滑坡等病害經常發生，使新建鐵路交付運營后乃至運營多年不能達到設計速度與運量，經濟效益與社會效益較差。

據鐵路維修部門反映，路基技術狀態不佳，強度低，穩定性差，嚴重威脅鐵路運輸和安全，已成為鐵路運輸的主要薄弱環節。因此，路基質量問題已逐漸被人們所認識與重視。由于我國鐵路運輸承擔了全國70％左右的貨物周轉量和60％左右的旅客周轉量，因此國家確定了發展重載列車及高速客運專線的技術政策。為了適應這一變化，相關部門提出了與之相適應的高要求的路基設計標準，并嚴格控制工程質量，從而使我國鐵路路基的設計施工水平有了較大幅度地提高，極大地促進了路基工程的技術進步。

（2）路基工程技術的發展

高速鐵路、重載鐵路和大運量鐵路的興建，對鐵路線路的質量提出了新要求。因此，路基的性狀必須與之相一致。在確保路基穩定的前提下，在線路養護維修允許的條件下，路基在各種因素作用下的變形應控制在確保線路不出現不良狀態的范圍內。近年來的進步主要表現在：

①設計計算技術逐步提高，設計理念逐漸轉變

計算技術的發展促進了對巖土本構關系的研究，國內外出現的上百種非線性彈性、彈塑性土石本構關系模型，對土石的變形和破壞機理的研究翻開了嶄新的一頁。

利用現有計算技術，能方便地對地基土石的物理力學指標進行概率統計處理，為可靠性設計奠定了基礎。國內已有多個行之有效的計算機程序，可以完成路基的初步設計和施工設計。在不斷應用的過程中，它必然會日臻完善。

隨著高速鐵路的出現和發展，深化了傳統的路基設計理念。由于高速行車對線路變形的嚴格要求，使路基設計由強度控制設計逐漸向變形控制設計轉變，因為一般在路基強度破壞之前，已經出現了不能容許的大變形。

②新工藝、新技術、新材料層出不窮

隨著新材料、新工藝、新技術的不斷出現，使路基工程面貌煥然一新。對滑坡的處理除采用重力式擋土墻外，經歷了抗滑樁、仰斜排水孔、錨桿等，發展到應用預應力錨索及錨索樁；對軟土地基的處理，從采用砂井、反壓護道，經歷了袋裝砂井、塑料排水板、真空預壓等，發展到粉噴樁、旋噴樁及土工合成材料加筋地基；對基床病害的處理經歷了換填砂石料，敷設瀝青面層，設盲溝排水等措施，發展到較普遍地應用土工合成材料進行加筋和隔離；邊坡防護技術正在從工程防護向綠色生物防護發展。

③測試手段和設備進一步提高，檢測方法更加合理

室內土工試驗儀器精密化、自動化程度的提高，為研究土體的應力歷史、應力路徑，判別砂土液化的可能性，確定動荷載作用下土的強度和變形等提供了條件。土工離心機模擬試驗可直觀顯示構筑物因重力引起的應力、應變狀態，以便于研究其破壞機理，此成果現已用于研究軟土地基上路堤臨界高度、路堤沉降分析以及支擋結構物的作用機理等課題中。

利用原位測試手段了解現場土的物理力學狀態，克服了取樣試驗的一些局限性。通過大量試驗，對各試驗指標之間及各試驗指標與室內試驗相應指標之間的相互關系的研究取得了許多成果。

路基施工質量的檢測方法正在由以前單一的壓實系數K指標逐漸向多指標（壓實系數K、地基系數K30、空隙率n、動態變形模量Evd）檢測過渡。

④規范逐步完善和更新

制定規范可以說是各項建筑工程的“國策”，有了規范才有章可循。只有建設者遵守規范，才能加強工程設計和施工管理及統一驗收標準，確保工程質量。在調查研究，總結經驗，吸取科研成果的基礎上，我國相繼制定和修改了若干有關鐵路路基勘測、設計、施工及質量評定的規范。如《客貨共線路基工程施工技術指南》（TZ 202—2008）、《鐵路路基工程施工安全技術規程》（TB 10302—2009）、《鐵路路基設計規范》（TB 10001—2005）、《鐵路路基工程施工質量驗收標準》（TB 10414—2003）等。隨著我國鐵路建設事業的發展，規范本身也將不斷改革和更新。

（3）路基工程施工技術特點

①路基施工的主要內容

a.施工前的準備工作

為保證施工正常進行，施工前的準備工作極為重要，必須給予足夠重視并認真做好。施工前的準備內容較多，大致可歸納為組織準備、物質準備和技術準備三個方面。

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構筑物兩部分。路基施工主要內容為開挖路塹、填筑路堤、路基壓實、修筑排水溝渠及防護加固設施等。小型人工構筑物包括小橋、涵洞和擋土墻的修筑等。

c.路基工程的檢查與驗收

加強工程質量管理，確保工程質量在施工過程中按施工標準和技術規范的要求進行檢查與驗收。中間檢查應在施工過程中某一部分工程完成時，特別是隱蔽工程，應按設計圖紙、設計文件和技術規范的要求進行檢查與驗收。中間檢查的目的在于檢查分部工程質量，及時發現存在問題，采取補救措施，以便下一步工序順利進行。在全部工程完工后，還應由施工單位會同設計、監理、使用和養護單位進行交工驗收。

路基工程檢查與驗收的項目主要包括路基有關工程的位置、高程、斷面尺寸、壓實指標等，這些項目應滿足規范規定的允許誤差，不符合時應設法進行整修。

②路基施工的基本程序

施工單位從投標接受施工任務到竣工驗收，路基施工大致要經過如圖1.1所示的幾個階段。

③路基施工技術特點

線路是一種人工構造物，是通過設計和施工消耗大量的人力、材料和機械而完成的建筑產品。和工業生產比較，雖然鐵路施工同樣是把一系列的資源投入產品（即工程）的生產過程，其生產上的階段性和連續性，組織上的專門化和協作化也與工業生產基本相符，但是，鐵路施工與一般工業生產和其他土建工程施工（如房屋建筑）仍有所不同：

a.路基工程是線形建筑物，施工面狹長，流動性大，臨時工程多，施工易受到其他工程和外界的干擾，施工管理工作量大。

b.由于路基施工系野外作業，受水文，氣候、地質等自然條件的影響很大。特別是雨季和冬季，使一些地區的施工增加了許多困難，施工作業受到極大限制，甚至無法進行。

c.鐵路經過的區域地形地貌差別很大，致使工程數量不均勻，給各施工項目之間的協調工作帶來困難。

d.由于鐵路是永久性建筑，占用土地較多，一般不可能拆除重建，再加上路基暴露于外界，長年經受列車動荷載作用，因此，對工程的質量要求尤為重要。

2.影響路基穩定性因素分析

（1）概述

路基土石方工程量大，沿線分布不均勻，不僅與路基工程相關的設施，如路基排水、防護與加固等相互制約，而且同鐵路工程的其他項目，如橋涵、隧道、路面及附屬設施相互交錯。路基工程的項目較多，如土方，石方及圬工砌體等，在設計、施工方法與技術操作方面各不相同，且耗費勞動力多，工程投資大。

另外，路基施工改變了沿線原有自然狀態，挖填及棄土石方涉及當地生態平衡、水土保持和農田水利等方面。路基工程對施工期限的影響較大，土石方相對集中或條件比較復雜的路段，往往是施工期限的關鍵。實踐證明：路基穩定與否，對保持上部線路工程質量影響甚大，關系到鐵路的正常投入使用。因此，做好路基工程設計、施工與養護，不容忽視。

（2）影響路基穩定的因素

路基是一種裸露在大氣中的線形結構物，其穩定性在很大程度上由當地自然條件所決定。因此，應深入調查沿線的自然條件，分析研究從整體到局部，從大區域到具體路段的自然情況，掌握其規律及對路基穩定性的影響，因地制宜地采取有效的工程措施，以達到正確進行路基設計、施工和養護的目的。影響路基穩定的主要因素包括以下內容。

①工程地質和水文地質條件

沿線的地質條件，如巖石的種類、成因、節理，風化程度和裂隙情況，巖層走向，傾向、傾角、層理和厚度，有無夾層或遇水軟化的夾層，以及有無斷層或其他不良地質現象（巖溶、冰川、泥石流、地震等）。水文地質條件如地下水位、地下水移動，有無層間水、裂隙水、泉水等。這些因素對路基的穩定性有直接的影響。

②水文與氣候條件

水文條件如鐵路沿線地表水的排泄、河流洪水位、常水位，有無地表積水和積水時期的長短，河岸的淤積情況等。氣候條件如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、蒸發量、風向、風力等，這些都會影響鐵路沿線地面水和地下水的狀況，并且影響到路基的水溫情況。

③路基設計

路基設計是指路基斷面尺寸、形式是否符合要求，邊坡取值是否恰當，填方、挖方布置是否合理，是否滿足最小填土高度要求，防護、加固工程設計是否合理，以及排水設計是否滿足要求等。

④路基施工

路基施工是指路基填、挖方法是否合理，施工程序是否恰當，是否分層填筑，路基壓實方法是否恰當，壓實度是否滿足要求；是否盲目采用大爆破施工，是否按設計要求和操作規程施工，工程質量是否達到標準要求等。

⑤養護措施

包括一般措施及在設計中、施工中未及時采用或在養護中由于情況變化而應加以補充的改善措施。

上述原因中，地質條件和水文地質條件是影響路基工程質量和產生病害的基本前提，水是造成路基病害的主要原因。因此，設計前應詳細進行地質與水文的勘察工作，針對具體條件及各種因素的綜合作用，采取正確的設計方案與施工方法，確保路基工程質量。

（3）路基的總體要求

①具有足夠的整體穩定性

路基的整體穩定性是指路基整體在列車及自然因素作用下，不致產生不允許的變形和破壞的性能。路基是直接在地面上填筑或挖去一部分地面而建成的結構物。路基修建后，改變了原地面的天然平衡狀態。因此，為防止路基結構在列車荷載及自然因素作用下發生不允許的變形或破壞，必須因地制宜地采取一定的措施來保證路基整體結構的穩定性。

②具有足夠的強度

路基的強度是指在列車荷載作用下，路基抵抗變形與破壞的能力。因為列車荷載及線路設備自重對路基和地基產生一定的壓力，這些壓力可使路基產生一定的變形，當其超過某一限度時，將導致其破壞。為保證路基在外力作用下，不致產生超過容許范圍的變形，要求路基應具有足夠的強度。

③具有足夠的水溫穩定性

路基的水溫穩定性是指路基在水和溫度的作用下保持其強度的能力，包括水穩定性和溫度穩定性。路基在地面水和地下水作用下，其強度將會顯著地降低。特別是季節性冰凍地區，由于水溫狀況的變化，路基將受到周期性凍融作用，出現凍脹和翻漿等病害，使路基強度急劇下降。因此，對于路基，不僅要求其具有足夠的強度，而且還應保證在最不利的水溫狀況下，強度不致顯著降低，這就要求路基應具有足夠的水溫穩定性。

（4）保證路基強度和穩定性的措施

由于路基的強度與穩定性，受水、溫度、土質等方面的影響，為保證路基強度和穩定性，必須深入進行調查研究，細致分析各種自然因素與路基的關系，抓住主要問題，采取有效措施。保證路基穩定性的一般措施如下：

①合理選擇路基斷面形式，正確確定邊坡坡率；

②選擇強度和水溫穩定性良好的土填筑路堤，并采取正確的施工方法；

③充分壓實路基，提高路基的強度和水穩定性；

④搞好地面排水，保證水流暢通，防止路基過濕或水毀；

⑤保證路基有足夠高度，使路基工作區保持干燥狀態；

⑥設置隔離層或隔溫層，切斷毛細水上升，阻止水分遷移，減少負溫差的不利影響；

⑦采取邊坡加固與防護措施，以及修筑支擋結構物。