高速铁路基础设施.docx
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高速铁路基础设施
高速铁路技术就是当今世界铁路得一项重大技术成果,它集中反映了一个国
家铁路铁路牵引动力、线路结构、高速运行控制、高速运输组织与经营管理等方
面得技术进步,也体现了一个国家得科技与工业得水平。
高速铁路在经济发达、
人口密集地区得经济效益与社会效益尤为突出。
高速铁路线路应能保证列车按规定得最高速度,安全、平稳与不间断地运行。
因此,铁路线路,无论就其整体来说,或者就其各个组成部分来说,都应当具有一
定得坚固性与稳定性。
一、线形
高速列车有先要满足安全与纾适得要求。
影响列车安全与纾适得因素有很多,
虽然机车车辆性能及运营方式超着很大作用,但高速铁路得线路参数也就是重要
得影响因素,在设计高速铁路时必须予以重视。
(一)线路平面
平面曲线半径
正线得线路平面曲线半径应因地制宜,合理选用。
与设计速度匹配得平面曲
线半径,如表1、1所示。
正线不应设计复曲线。
区间正线宜按线间距不变得并行
取线设计,并宜设计为同心圆。
表仁1平面曲线半径表(m)
设计行车速度(km/h)
350/250
300/200
250/200
250/160
有酢轨道
推荐8000*10000;
一般最小7000;
个别最小
6000;
推荐6000"8000;一般最小5000;
个别最小
4500;
推荐4500"7000;
一般最小3500;
个别最小
3000;
推荐4500*7000:
一般最小4000;
个别最小
3500;
无昨轨道
推荐
8000*10000;
一般最小
推荐
6000*^8000;
一般最小
推荐
4500"7000;
一般最小
推荐
4500“7000;
一般最小
7000;个别最小
5500;
5000;
个别最小
4000;
3200;
个别最小
2800;
4000;
个别最小
3500;
最大半径
12000
12000
12000
12000
注:
个别最小半径值需进行技术经济比选,报部批准后方可釆用。
2、线间距
线间距设计应符合下列规定:
1)区间及站内正线线间距不应小于表1.2得标准,曲线地段可不加宽。
表1.2正线线间距
设计行车速度
(km/h)
350
300
250
线间距(m)
5、0
4、8
4、6
2)正线与联络线、动车组走行线并行地段得线间距,应根据相邻一侧线路得行车
速度及其技术要求与相邻线得路基高程关系,考虑站后设备、路基排水设备、声
屏障、桥涵等建筑物以及保障技术作业人员安全得作业通道等有关技术条件综合
研究确定,最小不应小于5.Omo
3)正线与既有铁路或客货共线铁路并行地段线间距不应小于5.3m。
当两线不等
高或线间设置其它设备时,最小线间距应根据相关技术要求计算确定。
4)隧道双洞地段两线问距应根据地质条件.隧道结构及防灾与救援要求,综合分
析研究确定。
3、缓与曲线
直线与圆曲线间应釆用缓与曲线连接。
缓与曲线釆用三次抛物线线形。
纟爰与
曲线长度应根据设计速度、曲线半径与地形条件按表1.3合理选用,应选用
(1)
栏值,困难条件下可选用
(2)栏或(3)栏值。
表1、3缓与曲线长度(m)
\设计行车
\速度
Ckin/h)曲线戟
Cm)\
350
300
250
(1)
(2)
(3)
(1)
(2)
(3)
(1)
(2)
(3)
12000
370
330
300
220
200
180
140
130
120
11000
410
370
330
240
210
190
160
140
130
10000
470
420
380
270
240
220
170
150
140
9000
530
470
430
300
270
250
190
170
150
8000
590
530
470
340
300
270
210
190
170
7000
670
590
540
390
350
310
240
220
190
680*
610*
550*
6000
670
590
540
450
410
370
280
250
230
680*
610*
550*
5500
670
590
540
490
440
390
310
280
250
680*
610*
550*
5000
—
—
—
540
480
430
340
300
270
4500
570
510
460
380
340
310
585*
520*
470*
4000
—
—
—
570
510
460
420
380
340
585*
520*
470*
3500
—
—
—
480
430
380
3200
480
430
380
3000
480
430
380
490*
440*
400*
2800
—
—
—
480
430
380
490*
440*
400*
注:
1表中
(1)栏为舒适度优秀条件值,
(2)栏为纾适度良好条件值,(3)栏为舒适
度一般条件值。
2、、*号标志,表示为曲线设计超高175mm时得取值。
4、夹直线、圆曲线或缓与曲线与道岔间得直线段最小长度
相邻两曲线间得矣直线与两缓与曲线间得圆曲线最小长度应根携下列公式计算确定,并不得小于表1、4得规定。
表1、4圆曲线或夹直线最小长度
设计行车速度(km/h)
350
300
250
圆曲线或夹直线最小长度(m)
280(210)
240(180)
200(150)
注:
括号内为困难条件下采用得最小值。
一般条件下:
LMO、8V
困难条件下:
LMO、6V
式中L—夹直线与圆曲线长度(01);
V—设计速度数值(km/h)O
正线上缓与曲线与道岔间得直线段长度应根据下列公式计算确定,并不得小于表
1、5得规定。
一般条件下:
LM0、6V
困难条件下:
LM0、5V
式中:
L—直线段长度(m);
V—设计速度数值(km/h)O
表1、5正线缓与曲线与道岔间得直线段最小长度
设计行车速度(km/h)
350
300
250
直线段最小长度(m)
210(170)
180(150)
150(120)
注:
括号内为困难条件下釆用得最小值。
5、其她
连续梁、钢梁及较大跨度得桥梁宜设在直线上。
困难条件下,经技术经济比
选,也可设在曲线上。
隧道宜设在直线上。
因地形、地质等条件限制可设在曲线
上,但不宜设在反向曲线上。
站坪长度应根扌居远期车站布置要求确定。
车站应设
在直线上。
钢轨伸缩调节器不应设在曲线上。
(二)线路纵断面
区间正线得最大坡度,不宜大于20%0,困难条件下,经技术经济比较,不应大
于30%0。
动车组走行线得最大坡度不应大于35%0。
2、最小坡度长度
正线宜设计为较长得坡段,最小坡段长度按表6选用。
一般条件得最小坡
段长度不宜连续釆用。
困难条件得最小坡段长度不得连续釆用。
表1、6最小坡段长度
设计行车速度(km/h)
350
300
250
一般条件(m)
2000
1200
1200
困难条件(m)
900
900
900
注:
困难条件得最小坡段长度需进行技术经济比选,报部批准后方可釆用。
3、坡段连接
坡段间得连接应符合下列规定:
1)正线相邻坡段得坡度差大于或等于1%0时,应采用圆曲线型竖曲线连接,最小
竖曲线半径应根据所处区段远期设计速度按表J6选用,最大竖曲线半径不应大
于30000mO最小竖曲线长度不得小于25mo
表1、6最小竖曲线半径
设计行车速度(km/h)
350
300
250
Rsh(m)
25000
25000
20000
2)竖曲线(或变坡点)与缓与曲线、道岔及钢轨伸缩调节器均不得重叠设置。
3)竖曲线与平面圆曲线不宜重叠设置,困难条件下,不应小于表1、7得要求。
表仁7竖曲线与平面圆曲线重叠设置得曲线半径最小值
设计行车速度(km/h)
350
300
250
平面最小圆
曲线半径
(m)
有Z乍轨道
7000
5000
3500
无祚轨道
6000
4500
3000
最小竖曲线半径(ni)
25000
25000
20000
4)动车组走行线相邻坡段坡度差大于3%0吋设置圆曲线型竖曲线,竖曲线半径一
般5000m,困难条件3000mo
4、其她
正线两线并行时,两线轨面高程宜按等高(曲线地段为内轨而等高)设计。
正
线与联络线、动车组走行线、既有线并行时,其轨面设计高程应根据路基横斷面
设计情况综合研究确定。
连续梁、钢梁及较大跨度梁得桥上纵断面设计应满足桥
梁设计得技术要求。
隧道内得坡道可设置为单面坡道或人字坡道,地下水发育得长隧道宜釆用人
字坡,其坡度不应小于3%0。
路堑地段线路坡度不宜小于2%0。
跨越排洪河道得特大桥与大中桥得桥头路基、水库与滨河地段、行洪及滞洪区得浸水路堤,其路肩设计高程应按有关设计规范结合国家防洪标准设计。
站坪宜设在平道上,困难条件下,可设在不大于1%0得坡道上;特别困难条伴下,可设在不大于2、5%0得坡道上;越行站可设在不大于6%0得坡道上。
到发线有效长度范®内宜釆用一个坡段。
车站咽喉区得正线坡度宜与站坪坡度一致,困难条件下可适当加大,但不宜大于厶5%0,特别困难条伴下不应大于6%0。
二、路基与轨道(―)路基
路基就是轨道得&础,也叫线路下部结构。
高速铁路得出现对传统铁路得设计施工与保养维护提出了新得挑战,在许多方面深化与改变了传统得设计方法与观念。
高速铁路路恳主体结构应按土工结构物进行设计,其地基处理、路堤填筑.
边坡支捞防护以及排水设计等必须具有足够得强度、稳定性与耐久性,使之能抵抗各种自然因素作用得影响,确保列车高、速安全与平稳运行。
高速铁路路基设计有以下规定:
1)路基工程应加强地质调绘与勘探、试验工作,查明基底、路堑边坡.支挡结构基础等得岩土结构及其物理力学性质,查明不良地质情况,查明填料性质与分布等,在取得可靠地质资料得基础上开展设计。
2)路基主体工程应按土工结构物进行设计,设计使用年限应为100年。
3)基床表层得强度应能承受列车荷载得长期作用,刚度应满足列车运行叶产生得弹性变形控制在一定范围内得要求,厚度应使扩散到其底层而上得动应力不趨出基床底层土得承载能力。
基床表层填料应具有较高得强度及良好得水稳性与压实性能,能够防止道酢压入床及基床土进入道床,防止地表水侵入导致基床软化及产生翻浆冒泥、冻胀等基床病害。
4)路基填料得材质、级配、水稳性等应满足高速铁路得要求,填筑压实应符合相关标准。
5)路基填料最大粒径在基床底层内应小于6()mni,在基床以下路堤内应小于75mmo6)路堤填筑前应进行现场填筑试脸。
7)路基与桥台、横向结构物.隧道及路堤与路堑、有昨轨道与无昨轨道等连接处均应设置过渡段,保证刚度及变形在线路纵向得均匀变化。
8)路基工后沉降值应控制在允许范囲内,地基处理措施应根据地形与地质条伴、
路堤高度、填料及工期等进行计算分析确定。
对路基与桥台及路基与横向结构物过渡段、地层变化较大处与不同地基处理措施连接处,应采取逐渐过渡得地基处理方法,减少不均匀沉降。
路基施工应进行系统得沉降观测,铺轨前应根据沉降观测资料进行分析评估,确定路基工后沉降满足要求后方可进行轨道铺设。
9)路基支扌当加固防护工程应满足高速铁路路基安全稳定得要求,路基边坡宜釆用绿色植物防护,并兼顾景观与环境保护、水土保持、节约土地等要求。
10)路基排水工程应系统规划,满足防、排水要求,并及时实施。
门)路基设计应重视防灾减灾,提高路基抵抗连续强降雨、洪水及地震等自然灾害得能力。
12)路基上得轨道及列车荷载换算土柱高度与分布宽度应符合表厶1得规定。
表2.1轨道与列车荷载换算土柱高度及分布宽度
13)车站两端正线、利用既有铁路地段.联络线、动车组走行线与养护维修列车走行线等路基设计标准按其设计最高速度确定,路基基床结构变化处应设置长度不小于Wm得渐变段。
14)路基工程应加强接口设计,合理设置电缆槽、电缆过轨、接触网支柱恳础、声屏障基础及综合接地等相关工程,避免因相关工程破坏路恳排水系统、影响路基强度及稳定。
(二)轨道高速铁路轨道设计规定
正线及到发线轨道应按一次铺设跨区间无缝线路设计。
2、正线应根据线路速度等级与线下工程条件,经技术经济论证后合理选择轨道结构类型,轨道结构宜釆用无昨轨道。
无昨轨道与有昨轨道应集中成段铺设,无昨
轨道与有昨轨道之间应设置轨道结构过渡段。
3、昨轨道得结构型式应根据线下工程.环境条件等具体情况,经技术经济比较后合理选择。
同一线路可釆用不同无酢轨道结构型式,同一型式得无酢轨道结构宜集中铺设。
4、
5、
轨道结构部件及所用工程材料应符合国家与行业得相关标准要求。
无昨轨道主体结构应不少于60年设计使用年限得要求。
三、桥涵
(一)高速铁路桥涵具有以下特点:
1)高度大。
除控制挠度,梁端转角,扭转变形,结构自振频率,还要限制预应力徐变、不均匀温差引超得结构变形,使其满足轨道稳定性、平顺性要求,符合高速列车运行安全性与旅客乘坐纾适度得要求。
2)耐久性要求高。
主要承重结构按100年使用要求设计,统一考虑合理得结构布局与构造细节,强调要使结构易于检查维修以保证桥梁得安全使用(设计、施工、维护三阶段共同来保障)°3)墩台基础得沉降控制严格。
4)上部结构宜釆用预应力混凝土结构。
预应力混凝土结构刚度大噪音低,有温度变化引起得结构位移对线路结构得影响小。
5)大跨度得特殊孔跨结构多,跨越主要交通干线或通航河流大量釆用钢混结合梁、连续梁、斜拉桥、钢桁拱等特殊结构得大跨度梁式,技术复杂.施工难度大。
6)双线简支箱梁制架需特殊得大型施工装备o32ni跨度得双线简支箱梁重约900匕制、运、架需专门得大型施工设施与装备。
(二)高速铁路桥梁设计得一般规定1)桥涵得洪水频率标准,应符合现行《铁路桥涵设计恳本规范》(TB10002.1)中
I级铁路干线得规定。
2)桥涵结构应构造简洁、美观、力求标准化.便于施工与养护维修,结构应具有足够得竖向刚度、横向刚度与抗扭刚度,并应具有足够得耐久性与良好得动力特性,满足轨道稳定性、平顺性得要求,满足高速列车安全运行与旅客乘座纾适度得要求。
3)桥涵主体结构设计使用寿命应满足100年。
4)桥涵结构所用工程材料应符合现行国家及行业标准得规定。
5)桥梁上部结构型式得选择,应根据桥梁得使用功能、河流水文条件、工程地质情况、轨道类型以及施工设备等因素综合考虑。
桥梁上部结构宜采用预应力混凝土结构,也可釆用钢筋混凝土结构、钢结构与钢-混凝土结合结构。
预应力混凝土简支梁结构,宜选用箱形截面梁,也可根据具体情况选用整体性好、结构刚度大得其她截面型式。
6)桥梁结构应设计为正交。
当斜交不可避免时,桥梁轴线与支承线夹甬不宜小于60°,斜交桥台得台尾边线应与线路中线垂直,否则应采取特殊得与路基过渡措
7)桥面布置应满足轨道类型、桥面设施得设置及其养护维修得要求。
8)涵洞宜釆用钢筋混凝土矩形框架涵。
9)相邻桥涵之间路堤长度,要综合考虑高速列车行车得平顺性要求、路桥(涵)过渡段得施工工艺要求以及经济造价等因素合理确定。
两桥台尾之间路堤长度不应小于150m,两涵(框构)之间以及桥台尾与涵(框构)之间路堤长度不应小于30叫对于特殊情况路堤长度不满足上述长度要求时,路基应特殊处理。
10)桥涵设置应做好与自然水系、地方排灌系统得衔接,并满足铁路路基排水得要求。
门)当线路位于深切冲沟等特殊地形地貌.地质条件地区时要进行桥梁、涵泪方案比较确定跨越方式。
12)无昨轨道桥涵变形及县础沉降应设立观测基准点进行系统观测与分析,其测点布置、观测频次、观测周期应符合《客运专线铁路无酢轨道铺设条件评估指南》得有关规定。
13)桥涵混凝土结构尚应符合现行《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》得有关规定。
四、隧道
(一)衬劭内轮廓1、隧道衬劭内轮廓得确定应考虑下列因素:
1)隧道建筑限界;
设计行车速度目标值为300.350km/h时,双线隧道不应小于100m2,单线
隧道不应小于70m2。
2)
设计行车速度目标值为250km/h时,双线隧道不应小于90m2,单线隧道不
应小于58m2o
4、
隧道内应设置救援通道与安全空间,并符合下列规定:
1)救援通道
(1)隧道内应设置贯通得救援通道。
单线隧道单侧设置,双线隧道取侧设置,救
援通道距线路中线不应小于2、3mo
(2)救援通道得宽度不宜小于1、5叫在装设专业设施处可适当减少;高度不应
小于2、2mo
(3)救援通道走行面不应低于轨面,走行面应平整、铺设稳固;
2)安全空间
(1)安全空间应设在距线路中线3.Om以外,单线隧道在救援通道一侧设置,
多线隧道在双侧设置;
(2)安全空间得宽度不应小于0、8叫高度不应小于2、2nu
5、双线、单线
隧道衬砌内轮廓
所示。
图4、1时速
道内轮廓(单
图4、2吋速
线隧道内轮廓
那:
250km/h双线隧
位:
cm)
300s350km/h双
(单位:
cm)
岩隧道衬励应釆用曲墙有仰拱得结构形式。
隧道衬劭内轮廓宜采用圆形断面,单线隧道可采用三心圆斷面,边墙与仰拱应圆顺连接。
隧道衬砌混凝土强度等级不应低于C3(X钢筋混凝土强度等级不应低于C35。
I、II级围岩隧道衬砌底板厚度不应小于30cm,混凝土强度等级不应低于C35,并应配置双层钢筋。
仰拱填充混凝土强度等级不应低于C20。
隧道二次衬砌IV〜VI级围岩地段宜釆用钢筋混凝土;I〜III级围岩地段宜釆用混凝土,并可摻加一定比例得纤维,减少混凝土表面裂纹。
(三)洞内附属构筑物
隧道内设备专用洞室应根据相关专业要求设置。
可不设置供维修人员使用得避车洞。
隧道内应设置収侧电缆槽,电缆槽盖板应平整,铺设穂固。
水沟或电缆槽结构外缘至同侧轨道中线得距离,不应小于2、20叫靠近道床一侧得沟(槽)身应增设构造钢筋。
隧道长度大于500m时,应在洞内设置余长电缆腔,可与专用洞室结合设置。
余长电缆腔应沿隧道两侧交错布置,每侧间距宜为500mO长度为500〜1000m得隧道,可只在其中部设置一处。
当隧道长度大于ZOOOm时,可根据接触网设计要求在洞内设置下锚区段。
下锚区段宜布置在地质条件较好得地段。
当隧道内接触网固定结构釆用预埋滑槽吋,隧道衬砌结构应釆取必要得加强措施。
隧道衬劭结构应按照有关专业要求预埋综合接地系统相关得设施。
电缆过轨通道宜釆
用预埋过轨管方式。
高速铁路隧道内附属构筑物设计应考虑高速列车通过隧道时所产生得压力变化与列车凤对附属构筑物结构及安装件得附加受力影响,设计时应按照最不利情况组合考虑。
(四)洞口结构
隧道洞口设计应结合地形.地质与坏境条件,综合考虑景观要求,贯彻执行“早
进晚出”得设计理念。
隧道洞门优先选用斜切式与帽檐式结构形式,以减少洞口边仰坡开挖。
2、当洞口附近有建筑物或特殊坏境要求时,宜设置洞口缓冲结构,并符合表4、5要求。
表4、5洞口缓冲结构设置要求
建筑物至涧口
距离
建筑物有无特殊环
境要求
基准点
微气压波峰值
<50m
有
建筑物
按要求
无
^20Pa
>50m
有
艮巨洞口20m处
<50Pa
3、隧道洞口缓冲结构设置应考虑列车类型及长度.隧道长度、隧道净空有效面
积、隧道轨道类型、隧道洞口附近地形与居民情况等因素。
4、洞口缓冲结构设计应符合下列规定:
1)缓冲结构形式应从实用美观角度出发,结合洞口附近得地形坏境条伴确定,
宜釆用与隧道衬劭内轮廓形状相似得开孔式结构,也可采用其她结构形
式;
2)缓冲结枸当横斷面不变时,侧面或顶面应开减压孔,减压孔面积可根据实际
情况确定,宜为隧道净空有效面积得1/5〜1/3;
3)缓冲结构宜釆用钢筋混凝土结构;
4)预留设置缓冲结构条件得洞口,当有路恳■)当土墙吋,其位置应在缓冲结构之外。
5、
隧道洞口上方有公路跨越时,公路应设置防撞护栏及监测设备。
6、两座隧道洞口距离小于30mSt,宜釆用明洞形式将两座隧道连接,以提高列车安全性与旅客纾适性。
(五)防排水
1、隧道彷排水设计方案应结合隧道涧身水环境要求与水文地质条件确定。
隧道防排水应采取“防.堵、截、排,因地制宜,综合治理"得原则。
地下水环境保护要求高、埋深浅得隧道应釆用全断面封闭防水。
初期支护与二次衬励之间应铺设防水板,防水板厚度不得小于1、5mmO新建铁路双线隧道应设置双侧水沟与中心水沟,中心水沟应与双侧水沟相连
隧道衬励背后应设置与排水沟连通得环、纵向排水盲管。
环、纵向排水盲借应直接引水入侧沟。
5、水沟斷面应根据水量大小确定。
水沟得设置应考虑清理与检查要求;暗埋中心排水沟应设检查井。
检查井间距不宜大于50叫其盖板面宜与隧底填充面齐平。
6、侧沟在边墻衬劭侧应预留进水孔,间距不宜大于4m。
侧沟与中心水沟间应设置排水管,间距不大于5()m。
7、
隧道衬劭结构得施工缝、变形缝应按一级防水要求采取可靠得防水措施。
8、隧道洞内排水系统应与洞外排水系统顺接,必要时设置具有检修、维护功能得缓冲井(池)°9、洞外排水设施应满足以下要求:
1)应避开不良.不稳定地质体,以较短途径引排到自然稳定得沟谷中;经路堑侧
沟、涵洞排放时,应釆用无缝顺接,并保证过水能力满足要求,防止雍水。
2)对洞口范围威胁施工及运营安全得地表径流、坑涧、漏斗、陷穴、裂缝等,
应采取封闭.引排.截流等工程措施消除安全隐患。
3)对横跨洞口得自然冲沟.水渠,当沟底高程大于隧道洞顶高程时,优先釆用明
洞顶设渡槽排水方案。
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