路基篇小五段初设说明.docx
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路基篇小五段初设说明
一、概述………………………………………………………………………1
(一)设计依据、范围及设计年度……………………………………2
(二)可行性研究审批意见的主要内容及执行情况…………………2
(三)沿线自然特征及主要不良地质问题……………………………6
(四)设计的路基工程概况……………………………………………10
(五)取弃土场设置概况………………………………………………12
二、设计内容说明……………………………………………………………13
(一)路基一般设计原则………………………………………………13
(二)路基个别设计说明………………………………………………18
(三)取弃土场及填料设计说明………………………………………22
(四)路基土石方调配和路基排水设计原则及说明…………………22
(五)采用新技术、新结构的设计说明………………………………23
(六)路基修建对生态环境与水土保持的影响及采取的措施………24
三、重点路基个别设计的设计内容说明……………………………………25
四、地质灾害防治、防洪、压覆矿产资源及安全防灾的工程措施说明…26
五、工程数量对照表…………………………………………………………28
六、安全施工及过渡的意见…………………………………………………29
一、概述
(一)设计依据、范围及设计年度
1、设计依据
(1)新建铁路乌准线小黄山至五彩湾段可行性研究评审报告。
(2)铁道部和新疆维吾尔自治区人民政府铁计函[2007]1171号《关于新建乌准铁路小黄山至五彩湾段工程可行性研究报告的批复》。
(3)铁道部铁鉴函[2007]1178号《关于新建乌准铁路小黄山至五彩湾段DK64+500~DK66+800工点初步设计的批复》。
2、设计范围
小黄山站(不含)至五彩湾站(含),正线全长95.01km。
3、设计年度
近期:
2020年,远期:
2030年。
为合理控制项目分期投资,增加项目初期2015年。
(二)可行性研究审批意见的主要内容及执行情况
1、可行性研究审批意见的主要内容
(1)区间路基面宽度、基床结构及其厚度、基床底层及基床以下路堤的填料类别与压实标准、路基工后沉降量控制等技术标准,原则同意按近期旅客列车设计行车速度目标要求,执行《铁路路基设计规范》(TB10001-2005)中Ⅰ级铁路的规定。
(2)下阶段应进行深入、细致的取弃土场调研,明确其位置与填料性质。
受环保要求制约取土困难地段,原则上应就近在铁路永久用地范围内取土,取土后应结合风沙防护工程,按照环保要求恢复植被。
(3)土石方应统一综合调配,路堑挖方应充分利用,必要时可采用扩堑取土措施。
设计应调整和确定合理的土石方运距,优化土石方调配设计和填料设计。
(4)补充进行基床底层填料采用A、B组土或就近取土改良的技术经济比选工作,选择经济合理的方案。
(5)基本同意设计采用的风沙路基防护设计原则与措施。
鉴于本线地表植被覆盖度较高,下阶段应进一步调查落实风沙危害程度,合理确定防护段落与防护范围,并调整相关工程数量和永久用地数量。
(6)原则同意设计采用的路基边坡防护设计原则与措施。
下阶段应根据地质详勘资料,合理确定防护段落,优化边坡防护设计。
路堤边坡土工格栅加筋补强宜在填土高度大于8m时设置。
(7)电缆沟槽原则上不宜设在路堤的路肩上。
确需设置时应与相关专业协商,采取防止地表水渗入和保证路基稳定性的措施。
(8)其余原则同意设计采取的各项原则与工程措施。
下阶段应切实做好地质资料的补充完善,以及路基工程设计原则、工程措施与工程数量的核查完善工作。
2、可行性研究审批意见的执行情况
本次勘测及初步设计基本按可行性研究审批意见办理,其中重点对路基A、B组填料设计和风沙路基设计做了进一步的优化。
(1)由于本线DK50+000~DK96+000段路基A、B组填料匮乏,且运距已经超过12公里,最远可达45公里,因此对本段内路基基床底层A、B组填料做了远运和就近取土改良方案的技术经济比较。
经过比选平均每公里土方造价远运方案要比就近取土改良方案高44万元,当运距超过22公里时远运方案造价就要高出就近取土改良方案,所以对于DK60+000~DK96+000段路基基床底层填料采用就近取土改良方案。
(2)线路在DK68+700~DK96+000段穿越古尔班通古特沙
准噶尔盆地荒漠区
漠东缘的一部分,该段位于昌吉州的野生动物及天然梭梭生态保护区,本次进行了详细的勘察,同时也做了大量的调查和访问工作,了解到了当地防沙治沙的宝
贵经验也看到治沙的成效。
该区域定为生态保护区后,先后采取了禁牧、禁伐、补种梭梭、红柳等耐旱防沙植物的措施,通过政府的大力保护,当地的微气候也发生了改变,降水量增加,沙漠区内植被恢复较快,梭梭、红柳及杂草生长茂密,覆盖率大于50%,且地表已结皮形成一层保护层,沙丘都基本为固定沙丘,生态环境得到了明显的改善(如上图)。
此外距线路左侧两公里以外为国道216线,该线也穿越古尔班通古特沙漠东缘一部分,位于铁路线路迎风侧,公路沿线地形地貌基本与铁路所经地区相同。
从现场调查观测看,该公路只在路基两侧积沙平台及开挖的边坡坡面采用了芦苇草方格进行防护,草方格内已经长有杂草及灌木,公路路面及两侧坡脚没有发现积沙现象,此项路基本体防护措施已经很好的起到了固沙作用(如下图)。
如果铁路两侧再采取平面防护措施,做方格并进行植树,人为的挖掘和踩踏活动必然会破坏已结皮形成的那层保护层,反而会造成新沙害。
故本次风沙路基工程设计中遵循保护原有地表植被和结皮以免人为造成新沙害的原则,取消可研阶段的路基两侧平面植物防护,采取了路基本体及开挖边坡的风沙防护措施,并在路基两侧本体用地界(坡脚外5m)范围以外设置宽35m的空留育草保护带,一方面可起到禁牧禁伐保护植被的功能,另一方面可避免因在铁路附近修建其他管线带来的风沙影响。
(三)沿线自然特征
1、地理位置及地形地貌
本线位于新疆维吾尔自治区昌吉州境内,线路自既有线小黄山支线小黄山站接轨,沿吐乌大(吐鲁番-乌鲁木齐-大黄山)高速公路北侧行进,途经南村、下南泉村、滋泥泉子至梧桐槽子,跨过G216线后又向北行进,通过古尔班通古特沙漠区及卡拉麦里野生动物保护区后,至神华新疆公司五彩湾矿区的五彩湾站。
推荐方案自小黄山车站至五彩湾站,正线全长约95.01km。
沿线地形总体为两头高、中间低,地貌形态多变,最高位处于滋泥泉附近(海拔约650m),最低处在五彩南附近(海拔约490m)。
线路经过地区大致可划分为两大地貌单元,即博格达山前冲洪积区及准噶尔盆地区,其地貌特征分述如下:
(1)博格达山前洪积平原区
线路从小黄山车站至梧桐槽子车站通过博格达山前洪积平原区,地形较平坦、开阔,地势南高北低。
小黄山至滋泥泉子为山前冲、洪积戈壁平原区。
多由山前洪积扇组成,地形一般波状起伏,由南向北倾斜,自然坡度20‰~50‰,植被稀疏。
各洪积扇内沟槽发育,切割深度1~5m。
此段内间断分布有耕地。
滋泥泉子至梧桐槽子为洪积土质平原平原区,地势南高北低,自然坡度小于10‰,地势起伏较小,地形相对平缓,平原区大部分为耕地,植被发育。
局部地段地表有盐渍化现象。
(2)准噶尔盆地区
准格尔盆地为我国最大的内陆盆地之一,沿线经过区域内主要为洪积平原区和沙漠微丘区。
梧桐槽子至唐朝路段为洪积土质平原区,地形大多开阔、平坦,地势由南向北倾斜,地面横坡小于5‰,由于盆地内气候干旱,降水量小蒸发量大,局部地表盐渍化程度较重。
唐朝路至五彩湾线路穿过古尔班通古特沙漠东缘的一部分,地形起伏较大,由于受地形、风向、风力影响,沙丘多形成条带状沙垄,北西向延伸,沙丘的高度一般在3~20m之间,多为固定沙丘,沙丘及丘间地表植被覆盖率大于50%,主要植物为红柳和梭梭,沙漠区被昌吉州政府定为野生动物及天然梭梭生态保护区。
2、工程地质
(1)地质概况
沿线主要地层为第四系地层。
主要为冲、洪积层及风积层,其中冲、洪积层广泛分布于博格达山前冲、洪积平原及准噶尔盆地区的大部分地表。
地层主要为粉质黏土、粉土、粉细砂、中粗砾砂及细圆砾土、粗圆砾土等。
砾石土主要土直接出露于小黄山至滋泥泉洪积戈壁平原上;粉土主要分布于滋泥泉至五彩湾洪积平原区地表;风积细砂层分布于古尔班通古特沙漠东缘地表固定沙丘、固定沙地中。
(2)不良地质与特殊岩土概况
1)不良地质
A、风沙
风沙是本线的主要不良地质现象。
线路进入准噶尔盆地区以后,大部分地段属于半荒漠、荒漠地区,受气候条件及植被发育程度的影响,在部分地表形成风沙地貌,尤其是线路在DK68+700~DK96+000段穿越古尔班通古特沙漠东缘的一部分,由于受地形、风向、风力影响,区域内沙丘形态和分布多呈北西向展布,沙丘的形态多为垄状、链状,在垄状沙丘之间存在同向的风蚀洼地,沙丘一般高3~20m,宽50~200m,延伸长度500~3000m,间距50~200m,延伸方向N20°~40°W。
由于当地气候条件、生态环境的改善以及政府的大力保护,沙漠区内植被茂密,覆盖率大于50%。
植物以梭梭为主,线路通过处沙丘的性质多为固定沙丘,丘间地为固定沙地。
风沙区主导风向N30°~40°W。
B、风蚀
沙漠区DK68+700~DK96+000间有风蚀现象,根据吉木萨尔气象站观测资料,当地最高瞬时风速为17m/s。
在风力作用下,部分地表细颗粒土被风蚀搬运,在丘间地表或沙丘迎风侧可见有吹蚀槽痕。
2)特殊岩土
沿线特殊岩土为软弱地基、盐渍土。
A、软弱地基
DK53+350~DK53+450间,由于受附近农田灌溉渠水渗流影响,有软弱地层分布,经原位静力触探试验揭示,Ps=400~800kpa,出露层位0~3.5m。
层厚0.5~1m,分布特点:
断续分布,层位不稳定,厚度不均。
经试坑取样化验,软基岩性为粉土,饱和状。
该段软基地基承载力差,工程地质条件较差。
其形成的主要原因:
线路附近有一条长流水的水渠,为附近新开荒地灌溉使用。
由于水渠渗漏,抬高地下水位,土体长期侵泡,含水量较大,致使结构疏松,形成软基,该段地下水水位埋深一般3.0~3.5m.。
B、盐渍土
沿线盐渍土主要分布于DK41+200~DK68+700根据调查及易溶盐含量分析结果,线路通过盐渍土地段累计长度27.635km。
类型主要为中(亚)硫酸盐渍土、中(亚)氯盐渍土及强(亚)硫酸盐渍土,局部为弱(亚)氯盐渍土,一般无超限含盐土层。
盐渍土地段主要地层为粉土或粉质黏土,地下水位埋深为5~15m,毛细水强烈上升高度3m。
3、水文地质
(1)地表水
沿线主要河流为甘河子、白杨河等,流量随降水的变化而变化,具有明显的季节性。
因此河流属于季节性、间歇性河流,洪水一般多发生于每年6~8月。
线路在下南泉至梧桐槽子农田区多次跨越灌溉渠,水质较好,对混凝土无侵蚀性。
(2)地下水
沿线地下水主要有第四系孔隙潜水、承压水,其分布特征详述如下:
1)第四系孔隙潜水
小黄山至梧桐槽子段主要为博格达山前冲、洪积戈壁平原区孔隙潜水;水质较好,对混凝土基本无侵蚀性。
梧桐槽子至五彩湾段主要为准噶尔盆地土质平原区孔隙潜水,水质差,对混凝土有侵蚀性。
2)承压水
承压水在本段都有分布,一般呈多层状分布于100~200m深度以下,含水层主要为卵砾石土、砂类土,隔水层为粉质黏土,水量较为丰富,水质较好,常常被农垦区开采为灌溉及生活用水。
4、地震基本烈度
根据国家质量技术监督局颁发的《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001),沿线地震动峰值加速度及地震基本烈度分段见《沿线地震动峰值加速度及动反应谱特征周期区划》表7-1
沿线地震动峰值加速度及动反应谱特征周期区划表7-1
序号
分布范围
地震动峰值加速度(g)
地震动反应谱特征周期(s)
相当于地震基本烈度
1
DK0+000~DK25+000
0.15
0.40
Ⅶ
2
DK25+000~DK45+000
0.10
0.40
Ⅶ
3
DK45+000~DK96+000
0.05
0.45
Ⅵ
5、气象资料
本区典型的大陆性中温带气候区,表现为干旱和荒漠化的气候特征。
一般夏季高温,冬季寒冷,干旱少雨,最热时期是7~8月,多刮西北风。
极端最高气温39.6°D~41.5°D,极端最低气温-37.0°D~-28.6°D;最冷月平均气温小黄山至梧桐槽子为-15.4°D,梧桐槽子至准东为-16.2°D;年平均气温7.0°D~7.5°D;年平均年总蒸发量1811.9~1885.2mm;年平均降水量204.6~227.4mm;最大积雪厚度0.35m;主导风向西北风、定时最大风速17m/s;最大冻结深度141~187cm。
(四)设计的路基工程概况
1、路基工点类型及分布情况
本线路基工点类型相对单一、简单,没有复杂的复合型工点,其中重点工程为风沙路基工程。
全线累计路基个别设计工点81个,共计73066延米;路基工点类型主要有:
路肩挡土墙工程累计1309m/2处,冲刷防护工程累计455m/1处,路堤坡面防护工程累计16462m/30处,基底处理工程累计38851m/41处,基床处理工程累计36000m/16处,盐渍土路基工程累计27601m/25处,软弱地基处理工程100m/1处,风沙路基工程累计27300m/12处。
主要路基个别设计工点类型及分布情况详见表7-2
要路基工点统计表表7-2
顺号
工点类型
工点数量
分布范围
主要加固
处理措施
m
处
小黄山至五彩湾
1
路肩挡土墙
1309
2
DK3+746~DK4+826
DK4+840~DK5+069
重力式挡土墙
2
冲刷防护
455
1
DK8+800~DK9+255
浆砌片石拱脚墙基础护坡
3
路堤坡面防护
2109
30
DK2+200~DK7+261、DK11+500~DK14+000、DK16+500~DK22+300
DK27+150~DK27+570、DK41+340~DK44+400、DK47+000~DK53+450
浆砌片石拱型骨架护坡,脚墙基础护坡及护脚
4
基底处理
2109
9
DK14+535~DK15+965、DK22+800~40+950、DK68+700~DK96+000
重型碾压处理
5
基床加固处理
38600
7
DK60+000~DK96+000
基床表层填筑A组料,底层填筑A、B组料和者改良土
6
盐渍土路基
27805
10
DK41+250~DK68+835
填筑渗水土和设置复合土工膜隔断层
7
软弱地基处理
100
1
DK53+350~DK53+450
挖除基底软弱土层换填渗水土
8
风沙路基
27165
12
DK68+700~DK96+000
路基坡面采用混凝土预制块骨架、空心砖、块板及干砌片石进行包坡,骨架内植灌木、空心砖内植草
2、路基主要工程数量
全线区间路基长度为89.08km,占全线线路长度的93%,其中路堤长度为80.11km,路堑长度为8.97km。
区间路基土石方665.8×104m3(断面方),每公里路基土石方指标为7.47×104m3;M7.5水泥砂浆砌片石11.9×104m3,M10水泥砂浆砌片石1.4×104m3,C15预制混凝土3.2×104m3,C20片石混凝土1.6×104m3,复合土工膜隔断层13.1×104m2,基底碾压89.5×104m2,土工格栅55.9×104m2,卵砾石土包坡2.6×104m3,种植树木7.2×104株。
路基工程主要工程数量详见表7-3。
路基主要工程数量表表7-3
工程项目
单位
工程数量
小黄山(不含)至五彩湾(含)
路基长度
km
89.080
土石方
断面方
104m3
665.8
填方
土
104m3
343.2
A组填料
104m3
51.3
B组填料
104m3
130.6
改良土
59.5
挖方
土
104m3
81.2
干砌片石
104m3
0.59
M7.5浆砌片石
104m3
11.9
M10浆砌片石
104m3
1.4
C15混凝土预制块
104m3
3.2
C20片石混凝土
104m3
1.6
卵砾石土包坡
104m3
2.6
土工格栅
104m2
55.9
复合土工膜隔断层
104m2
13.1
重型碾压
104m2
89.5
(五)取弃土场设置概况
全线均考虑集中设置取土场共计18处,没有设置弃土场。
线路在DK0+000~DK50+000段位于北天山山前洪积平原区,取土场地层为洪积细、粗圆砾土,厚度大于20m,储量丰富,多为A、B组填料。
线路在DK50+000~DK69+000段位于准葛尔盆地土质平原区,取土场地层一般为洪积粉土,厚度大于10m,储量可满足要求,但填料料质不好,为C组填料。
线路在DK69~DK96段位于准葛尔盆地古尔班通古特沙漠区,取土场地层一般为风积粉、细砂,厚度大于10m,储量可满足要求,但填料料质不好,为C组填料。
二、设计内容说明
(一)路基一般设计原则
1、路基主要技术标准
(1)路基面形状
路基面形状应设计为三角形路拱,由路基中心线向两侧设4%的人字排水坡。
曲线加宽时,路基面仍保持三角形。
不同填料的基床表层衔接时,应设长度不小于10m的渐变段。
渐变段在路肩设计高程较高的段落内逐渐顺坡至路肩设计高程较低处,渐变段的基床表层采用相邻填料中较好的填料填筑。
(2)路基面宽度
该线按国铁Ⅰ级重型、设计行车速度120km/h,预留电气化条件设计,故新建区间直线地段路基面宽度,按预留大型养路机械的电气化铁路,布置有接触网立柱的路基面宽度标准执行,路堤的路肩宽度不小于0.8m,路堑的路肩宽度不小于0.6m。
路基面宽度标准详见表7-4。
直线地段的标准路基面宽(m)表7-4
项目
Ⅰ级重型
基床表层类型
土质
路堤
7.8
路堑
7.7
硬质岩石
路堑
7.7
2、区间曲线地段的路基面外侧加宽值,按表7-2确定。
曲线加宽在缓和曲线内线性递减。
曲线地段路基面外侧加宽值表7-5
铁路等级
设计行车速度
曲线半径R(m)
路基面外侧加宽值(m)
Ⅰ级铁路
120km/h
800≤R<1200
0.4
1200≤R<1600
0.3
1600≤R<5000
0.2
R≥5000
0.1
(3)路基基床
1)基床结构
路基基床厚度为2.5m:
表层厚0.6m,底层厚1.9m。
基床底层的顶部和基床以下填料的顶部设4%人字排水坡。
陡坡地段的半填半挖路基,路基面以下1m基床范围内予以挖除换填,填料必须符合基床土的要求,挖方顶面设4%的向外排水坡。
2)路堤基床
A、基床表层选用A组填料。
填料的颗粒粒径不得大于150mm。
基床底层优先选用A、B组填料,采用C组填料时应采取土质改良或加固措施,填料的最大粒径不应大于200mm,或摊铺厚度的2/3。
B、基床土的压实标准:
对细粒土、粉砂及改良土应采用压实系数和地基系数作为控制指标;对砂类土(粉砂除外)采用相对密度和地基系数作为控制指标;对砾石类、碎石类采用孔隙率和地基系数作为控制指标;对块石类采用地基系数作为控制指标。
其值不小于表3-3-1的规定值。
基床土的压实标准表7-6
层位
填料类别
压实指标
细粒土
粉砂改良土
砂类土
(粉砂除外)
砾石类
碎石类
块石类
表层
压实系数K
—
—
—
—
—
地基系数K30(MPa/m)
—
—
150
150
—
相对密度Dr
—
—
—
—
—
孔隙率n(%)
—
—
28
28
—
底层
压实系数K
(0.93)
—
—
—
—
地基系数K30(MPa/m)
(100)
100
120
130
150
相对密度Dr
—
0.75
—
—
—
孔隙率n(%)
—
—
31
31
—
注:
细粒土、粉砂及改良土一栏中,有括号的仅为改良土的压实标准。
(3)高度小于2.5m的低路堤,基床表层厚度范围内天然地基的土质及其密实度应符合表3-3-1的有关规定。
基床底层厚度范围内天然地基的静力触探比贯入阻力Ps值小于1.5MPa,或天然地基基本承载力[σ]小于180kPa的地段应采用重型碾压、加强排水等措施处理。
3)路堑基床
基床表层土质不满足表层填料要求时,进行换填处理,基床表层土的天然密实度不满足表3-3-1压实标准的规定值时,采取翻填压实措施;基床底层厚度范围内天然地基的静力触探比贯入阻力Ps值小于1.2MPa或天然地基基本承载力[σ]小于150kPa的地段采取挖除换填压实、加固处理。
2、路基一般设计
(1)路堤
1)填料要求
A、路堤基床以下部位填料选用A、B、C组填料。
B、路堤浸水部位的填料采用粗粒土填料。
C、使用不同填料填筑路堤时,分层填筑,每一水平层全宽以同一种填料填筑。
当渗水土填在非渗水土上时,非渗水土层顶面应向两侧设4%的人字排水坡;当上下两层填料的颗粒大小相差悬殊时,在分界面上铺设不小于30cm厚度的垫层。
D、填料的最大粒径不大于300mm或摊铺厚度的2/3。
2)路堤填料的压实标准
A、基床以下部位填料的压实标准:
对细粒土、粉砂采用压实系数和地基系数作为控制指标;对砂类土(粉砂除外)采用相对密度和地基系数作为控制指标;对砾石类、碎石类采用孔隙率和地基系数作为控制指标;其值不应小于表7-7的规定值。
基床以下部位填料的压实标准表7-7
填筑部位
填料类别
压实指标
细粒土、粉砂
砂类土
(粉砂除外)
砾石类
碎石类
块石类
不浸水部分
压实系数K
0.9
—
—
—
—
地基系数K30(MPa/m)
80
80
110
120
130
相对密度Dr
—
0.7
—
—
—
孔隙率n(%)
—
—
32
32
—
浸水部分及桥涵两端
地基系数K30(MPa/m)
—
(80)
(110)
(120)
(130)
相对密度Dr
—
(0.7)
—
—
—
孔隙率n(%)
—
—
(32)
(32)
—
注:
括号内为砂类土(粉砂除外)、碎石类、砾石类类中渗水土填料的压实标准。
3)边坡形式和坡率
A、当地基条件良好,边坡高度不大于20m时,路堤边坡形式和坡率按表7-8采用。
路堤边坡形式和坡率表7-8
填料类别
边坡高度(m)
边坡坡率
边坡形式
全部高度
上部高度
下部高度
全部坡率
上部坡率
下部坡率
细粒土
20
8
12
-
1:
1.5
1:
1.75
折线型
粗粒土(细砂、粉砂除外)、碎石土、卵石土
20
12
8
-
1:
1.5
1:
1.75
折线型
B、路堤坡脚外设置2m宽的天然护道。
在经济作物区地段,在保证路堤稳定前提下,可设宽度不小于1m的人工护道或设坡脚墙。
4)地基处理
A、稳定斜坡上地基表层处理
地面坡率缓于1:
10时,路堤直接填筑在天然地面上;地面坡率为1:
10~1:
5时,清除草皮;地面坡率为1:
5~1:
2.5时,在原地面挖宽度不小于2m的台阶。
路堤高度小于基床厚度的地段,地表土层应符合基床填
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