GB 50512-2009 冶金露天矿准轨铁路设计规范
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4.2 路基构造

4.2.1 固定线区间直线地段的单线路基面宽度,应符合表4.2.1的规定。

表4.2.1  单线路基面宽度(m)

注:1 半固定线、联络线和其他线均按Ⅲ级线路基标准采用。

2 路堑线路中心沿轨枕底部水平至路堑边坡的距离,一边不应小于3.5m,另一边不应小于2.8m。

3 单线路堤的路基面宽度,当埋设电柱时,宜局部加宽,修筑电柱护墩(或凸台),电柱外缘至路基边缘线的宽度不应少于0.5m。

区间直线地段,单线路基面宽度是由道床分布宽度和两侧路肩宽度两部分组成。前者决定于道床的技术标准,后者的确定原则为:

1 保持路堤本体的承载能力,防止侧向位移。

2 防止道碴在运行列车的震动作用下,散落出路基面外。

3 便于线路养护人员通行,临时堆置小型养路工具和线路养护材料。

4 设置电柱、信号机和线路标志。

根据国内冶金露天矿山的实际情况,确定Ⅰ、Ⅱ线固定线路堤的路肩宽度为0.5m,路堑为0.4m,Ⅲ级线路堤,路堑、路肩宽度均为0.4m。

直线段路基面宽度的计算公式如下:

1 单线非渗水土路基面宽度(见图15);

图15 单线非渗水土路基面宽度

式中:B——路基面宽度(m);

A——道床顶面宽度(m);

X——道床边坡水平投影长度(m);

C——路肩宽度(m);

m——道床边坡比值;

h1——道碴厚度(m);

h2——轨枕埋入道床深度(m)。

2 单线岩石、渗水土路基面宽度(见图16):

图16 单线岩石、渗水土路基面宽度

根据上述计算公式,由规定的路基面宽度核算路肩的宽度结果见表14。

表14  单线路基面宽度核算(m)

条文表注说明:

1)半固定线使用年限不大于3a,联络线及其他线的运量较少,因此按低标准采用。

2)为了便于抽换轨枕,双壁路堑线路中心沿轨枕底部水平至路堑边坡的距离,规定一侧不应小于3.5m,一般是设在路堑边坡较低的一侧。在曲线地段,因外轨超高,外侧路基面需加宽,如设在曲线外侧可以节省工程量时,则设在曲线外侧。

3)根据现场实际情况和生产厂矿的要求,在设电柱处的路基面适当加宽。

4.2.2 区间线路曲线地段的路基面,应在曲线外侧按表4.2.2规定数值加宽。加宽应在缓和曲线或超高递减距离范围内完成。

表4.2.2  曲线地段路基面外侧加宽(m)

由于曲线地段外轨超高,道床厚度增加,引起路基面加宽(图17)。其值按下列公式计算:

图17 曲线地段路基面宽度

式中:W——曲线地段路基面外侧加宽值(m);

A——道床顶面宽度,采用2.9m;

Δ——曲线地段道床顶面外侧加宽值,当R≤200m时,采用0.1m;

C——路肩宽度,采用0.5m;

B——路基面宽度,采用5.8m;

X——道床边坡水平投影长度(m);

H——道床最大高度(m);

h1——道床厚度,采用0.35m;

h4——近似值为0.11~0.12

h5——外轨超高值(m);

vmax——最大运行速度,采用40km/h。

根据上述参数和计算公式,计算结果见表15。

根据以上计算归纳出表16。

表15  曲线地段的路基面外侧加宽(m)

表16  曲线地段的路基面外侧加宽(m)

4.2.3 区间的双线、多线路基面宽度,应按本规范第3.1.8、第4.2.1和第4.2.2条的规定计算确定。

区间双线直线地段路基面宽度核算(图18)。

双线非渗水土路基面宽度计算公式如下:

图18 双线直线地段路基面宽度

双线直线岩石、渗水土路基面宽度计算公式:

式中:D——两线路中心线间距(m)。

根据上述公式,核算结果见表17。

表17  双线路基宽度核算(m)

经核算结果,仅Ⅱ级线非渗水土路基的路肩宽度少0.01m,影响不大。

4.2.4 车站路基面宽度,应按站线数量,并根据本规范第8.2.1条计算确定,但最外侧站线的中心线至路基面边缘不应小于3.0m,梯线及牵出线有作业的一侧,中心线至路基面边缘不应小于3.5m。

站场路基宽度是根据站线数量及其相邻线间距计算确定。梯线和牵出线地段,为了保证调车人员工作安全,故在有作业一侧线路中心线至路基面边缘加宽至3.5m。

4.2.5 采场内区间直线段的运输平台宽度,不应小于表4.2.5的规定。

表4.2.5  运输平台宽度(m)

注:1 曲线地段的运输平台宽度按本表所列数值加0.5m。

2 设有车站的运输平台宽度,可根据作业要求按本表注1和本规范第8.2.1条的规定加宽。

在露天采场固定崖道、半固定建道上,无采剥作业的运输线路路基,称为运输平台,其宽度取决于铺设轨道的数量、轨道的技术标准及采场有关要求。合理的确定运输平台宽度,无论对安全方面和经济方面都十分重要。

4.2.6 排土场移动线的初始路基面宽度,不宜小于4.0m,其中由线路中心线至卸车侧路基面边缘的距离应为1.5m。

排土场移动线的初始路基宽度,按半堤半堑式,旁弓电柱靠路堑一侧考虑。

为了保证卸车安全,提高排弃线效率,减少移动次数,根据各矿山实际经验,认为移动线中心至排弃面边缘改为1.5m为好,可以减少压帮,另一侧考虑卸车指挥人员的人身安全,设安全通道0.8m(见图19)。

图19 排土场移动线的初始路基宽度

4.2.7 采用机械化养路的路基,在区间每隔500m左右的线路一侧,宜设一处养路机械作业平台。

在机械化养路的线路上,为了存放发电机及其他机具,需设养路机械平台,由于电机的电缆长度为300m左右,为此确定平台的间距为每隔500m设置一处。

4.2.8 单线土质路基面设梯形路拱,其上宽应为2.1m,高应为0.15m,曲线地段路基面加宽时,路拱的上宽应保持不变。

非渗水土壤修筑的单线路基面采用梯形路拱,有利排水和铺轨。路拱顶宽宜大于两轨底座的间距,小于轨枕长度,故取用其平均值2.1m,为有利梯形路拱两侧坡面排水,路拱高度采用0.15m。

4.2.9 一次建成的双线土质路基面设三角形路拱,拱高应为0.2m,曲线路基加宽时,应保持三角形路拱。

非渗水土壤修建双线路基,路拱断面为三角形,轨枕铺在两侧缓坡上,为了保持路基面有4%左右的排水坡度,拱高采用0.2m。

4.2.10 岩石、渗水土的单线、双线路基面应为水平面,并高于相邻土质路基的路肩,其高出的高度应为路拱高度及道床减薄厚度之和。

岩石、渗水土路基与土质路基相接时,应向土质路基方向以渗水土顺坡,其长度不宜小于10m。

当路基为岩石、渗水土填筑时,雨水渗入不影响路基面承压强度,故不设路拱,无论单线或双线均可将路基面修成水平面,并减薄道碴厚度。

当岩石、渗水土路堤与非渗水土路堤相衔接时,因前者路基无路拱,而后者路基有路拱,两者路基面形状与道床厚度不同,为了保持钢轨顶面标高相同,必须把无路拱的路基面提高,两者的衔接应用岩石或渗水土向非渗水土方向顺坡,使渗水士填筑在非渗水土之上,以利排水。

4.2.11 移动线可不设路拱,但路基面应加以平整,排土场卸车线的路基面应向卸车相反方向倾斜,其坡度宜为3%~5%。

由于经常移动的线路,使用时间短,修筑路拱消耗大量工时,故不设路拱。为使轨枕受力均匀,保持轨道平顺,路基面应加平整。为了卸车安全,废石场移动线的路基面应向卸车相反方向倾斜,列车卸车时产生偏压,以使外轨下沉较大,为避免列车倾翻,采用了预设向卸车相反方向倾斜的技术措施。根据现场实际经验,确定反倾斜坡度为3%~5%。

4.2.12 车站路基面应根据站线数量、排水要求,设一面坡、两面坡或锯齿形坡等的横断面,其横向坡度应根据土的种类、降雨量及同一坡面上的站线数量确定,宜按表4.2.12的规定设计。

表4.2.12  车站路基面横向坡度

车站路基面设置横向坡度,目的在于尽快排除地面水。根据矿山所处地区的降雨量,站线数量以及路基土的渗水性能,决定是一面坡、两面坡或锯齿形坡的断面形式。

矿山车站的站线较少,站线的有效长度短,各站线的轨面标高基本一致,为避免最外侧站线的道碴过厚,设计车站横断面时,应结合排水系统,统一考虑。

4.2.13 路堤边坡坡度可根据填料种类、边坡高度和基底的工程地质条件合理确定,基底情况良好时,可按表4.2.13的规定设计。

表4.2.13  路堤边坡坡度

注:1 有可靠的资料和经验时,可不受本表限制。

2 用大于250mm的石块码砌的路堤,其边坡坡度可根据具体情况确定。

3 用易风化的石块填筑路堤时,其边坡按风化后的土类边坡设计。

4 堆筑陡坡铁路路堤应进行个别设计。

4.2.14 在稳定的斜坡上,路堤基底应采取下列措施:

1 地面横坡为1∶10~1∶5、路堤高度低于0.5m,且不填不挖的地段,应清除草皮。

2 当地面横坡大于1∶5时,原地面应挖成台阶,台阶的宽度不应小于1.0m。

为了减少基底面向下滑动的条件,路堤的基底面根据不同的地面横坡,采取清除草皮和挖台阶的技术措施,在执行本条时,应根据基底土壤类型分别对待,砂质土将表土翻松即可。不风化岩层,可用爆破法将表层炸成粗糙面。

4.2.15 陡坡地段的半填半挖路基,应注意靠山侧地面水的排除和地下水的处理。在基床范围内的挖方部分,宜挖除原土,并换填与填方部分相同的填料,路基强度应根据运输设备条件个别设计。

由于半填半挖路基致使轨道下沉不均,行车不稳定以及钢筋混凝土轨枕出现负弯矩而断裂,因此除要求加强排水设施外,在不大量增加工程量的前提下,宜在路基基床范围内,路基面以下1.2m深度以内,换填与填方一致的填料。

4.2.16 路堑边坡坡度应根据土的性质、工程地质和水文地质条件,拟定的施工方法及边坡高度,结合自然稳定山坡和人工坡的调查确定。

岩石边坡尚应根据岩层产状、节理发育程度、地貌形态及各种地质作用影响等因素设计。

当地质条件良好,边坡高度不超过20m时,路堑边坡坡度可按表4.2.16的规定设计。

表4.2.16  路堑边坡坡度

注:1 黄土路堑边坡垂直高度小于或等于12m时,可采用一个坡度到顶,当高度大于12m时,可采用阶梯式,中部设平台,阶梯高度宜为8m~12m。

2 有可靠的资料和经验时,可不受本表规定限制。

4.2.17 砂类土、黄土和风化岩石两种地层组成的较深路堑,土石分界处或边坡中部,应有截水沟或挡水墙的平台。平台宽度不宜小于1.5m。截水沟应加固。在干旱少雨地区,边坡平台可不设截水沟,平台宽度也可酌情减小。

“较深路堑”一般指15m以上,土和风化岩两种地层组成的路堑。在较深路堑的土、石交接处和坡脚易受坡面水流冲刷掏空,且边坡高,维护作业不便。留中间平台,对作业及边坡减少冲刷有利。

如土层是很薄的覆盖层,则平台就不一定设在土石分界处,以设在边坡中部为宜。

平台上截水沟尺寸,以满足排水量为原则,其断面型式可为三角形,但一定要加固,以免渗漏,否则对下部边坡反而不利。如平台设在不渗漏的岩石上,且开挖水沟有困难时,可作挡水墙。在降雨量少于350mm的干旱少雨地区,可不设平台截水沟,平台宽亦可相应减小。

4.2.18 在砂类土、黄土、易风化的岩石和其他不良土质路堑段,应设侧沟平台,其宽度应根据边坡高度和土的性质确定,宜为0.5m~1.0m。当边坡高度小于2m或已适当加固时,可不设平台。

在粗中砂、砾砂、黄土、碎石土、卵石土、易风化的岩石及其他不良土质路堑中,根据现场调查认为设侧沟平台有如下优点:

1 避免边坡坡脚直接受侧沟水流的湿润和冲刷而造成坍塌。

2 边坡零星剥落土不致落入侧沟,堵塞水流,润湿基床。

3 有利养护维修人员安全。

4 当线路运行后还需修整加固边坡时,坡脚平台可作为施工场地。

4.2.19 弃土堆内侧坡脚至堑顶距离,应根据土质条件和边坡高度确定,宜为2m~5m。弃土堆边坡不应大于1∶1.5,其高度不宜超过3m。弃土堆顶应有向外的横向坡,其坡度宜为2%~4%。

弃土堆宜于线路下侧山坡间断堆积,并保证弃土堆内侧地面水便于排出。

为了不增加路堑坡顶的荷重,保证弃土堆本身及路堑边坡的稳定,避免对路壁的危害,规定了弃土堆坡脚至堑顶距离,弃土堆的高度和边坡坡度。

弃土堆宜考虑堆置在线路下侧,以减少弃土的提升高度。间断堆集的目的是避免弃土堆内侧集水。当地形横坡不大时(一般不宜陡于1∶2.5),也可堆置在线路上侧,在线群间的弃土堆,要保证两侧线路边坡的稳定。

4.2.20 大、中型桥桥头引线、水库和可能被水淹没地段的路基,其路肩标高应高于设计水位加波浪侵袭高、壅水高后,再加至少0.5m。

设计水位的洪水频率,Ⅰ级固定线应为1/50;Ⅱ、Ⅲ级固定线应为1/25;半固定线和其他线应为1/10。观测洪水(包括调查洪水)频率小于线路设计需要的洪水频率时,应按观测洪水设计。当观测洪水的频率,Ⅰ级固定线小于1/100,Ⅱ、Ⅲ级固定线小于1/50时,则应分别按1/100和1/50设计。

工业场地范围内的铁路路肩标高,应符合场地洪水频率的规定。

考虑到历史观测水位出现机会极少,如果按照历史观测水位做设计,投资必然很大,因此根据矿山铁路的性质、承担运量的大小、线路等,作了一些限制。在总结经验的基础上,对可能被水淹没的路基提出了洪水频率及安全值的要求,超过观测洪水频率时,对固定线按原设计频率1/50、1/25,提高一级按1/100、1/50做设计;对半固定线,不考虑观测洪水位,仍按设计洪水频率的水位设计。

4.2.21 路肩标高应高出最高地下水位或最高地面积水标高,高出的数值应根据土中毛细水上升可能达到的高度和冻结深度确定。

有地下水影响或长期有地表积水地带,由于水的作用,对路基将会造成危害。为了防止病害产生,规定路肩标高应高出地下水位或高出地面积水的水位再加路基土壤的毛细管水上升高度和冻结深度。

除采用上述提高路肩标高的措施外,通过技术经济比较,也可采用地下排水构筑物予以截断、疏干、降低或引排至路基范围外,一般地下水埋藏较浅或无固定含水层者,可采用明沟、排水槽、渗水暗沟等措施,对地下水埋藏较深或为固定含水层者,可采用渗水隧洞、渗井、渗管等措施。