高速铁路基础设施.docx

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高速铁路基础设施

高速铁路技术是当今世界铁路的一项重大技术成果，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、高速运输组织和经营管理等方面的技术进步，也体现了一个国家的科技和工业的水平。

高速铁路在经济发达、人口密集地区的经济效益和社会效益尤为突出。

高速铁路线路应能保证列车按规定的最高速度，安全、平稳和不间断地运行。

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，都应当具有一定的坚固性与稳定性。

一、线形

高速列车首先要满足安全与舒适的要求。

影响列车安全和舒适的因素有很多，虽然机车车辆性能及运营方式起着很大作用，但高速铁路的线路参数也是重要的影响因素，在设计高速铁路时必须予以重视。

（一）线路平面

1.平面曲线半径

正线的线路平面曲线半径应因地制宜，合理选用。

与设计速度匹配的平面曲线半径，如表所示。

正线不应设计复曲线。

区间正线宜按线间距不变的并行双线设计，并宜设计为同心圆。

表平面曲线半径表（m）

设计行车速度（km/h）

350/250

300/200

250/200

250/160

有砟轨道

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；

无砟轨道

推荐8000~10000；

一般最小7000；

个别最小5500；

推荐6000~8000；

一般最小5000；

个别最小4000；

推荐4500~7000；

一般最小3200；

个别最小2800；

推荐4500~7000；

一般最小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，报部批准后方可采用。

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的标准，曲线地段可不加宽。

表正线线间距

设计行车速度（km/h）

350

300

250

线间距（m）

2）正线与联络线、动车组走行线并行地段的线间距，应根据相邻一侧线路的行车速度及其技术要求和相邻线的路基高程关系，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的作业通道等有关技术条件综合研究确定，最小不应小于5.0m。

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）隧道双洞地段两线间距应根据地质条件、隧道结构及防灾与救援要求，综合分析研究确定。

3.缓和曲线

直线与圆曲线间应采用缓和曲线连接。

缓和曲线采用三次抛物线线形。

缓和曲线长度应根据设计速度、曲线半径和地形条件按表合理选用，应选用

（1）栏值，困难条件下可选用

（2）栏或（3）栏值。

表缓和曲线长度（m）

设计行车

速度

（km/h）

曲线半径

（m）

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）栏为舒适度良好条件值，（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时的取值。

4.夹直线、圆曲线或缓和曲线与道岔间的直线段最小长度

相邻两曲线间的夹直线和两缓和曲线间的圆曲线最小长度应根据下列公式计算确定，并不得小于表的规定。

表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的最小值。

一般条件下：

L≥

困难条件下：

L≥

式中L—夹直线和圆曲线长度（m）；

V—设计速度数值（km/h）。

正线上缓和曲线与道岔间的直线段长度应根据下列公式计算确定，并不得小于表的规定。

一般条件下：

L≥V

困难条件下：

L≥V

式中：

L—直线段长度（m）；

V—设计速度数值（km/h）。

表正线缓和曲线与道岔间的直线段最小长度

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采用的最小值。

5.其他

连续梁、钢梁及较大跨度的桥梁宜设在直线上。

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。

站坪长度应根据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

1.最大坡度

区间正线的最大坡度，不宜大于20‰，困难条件下，经技术经济比较，不应大于30‰。

动车组走行线的最大坡度不应大于35‰。

2.最小坡度长度

正线宜设计为较长的坡段，最小坡段长度按表选用。

一般条件的最小坡段长度不宜连续采用。

困难条件的最小坡段长度不得连续采用。

表最小坡段长度

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：

困难条件的最小坡段长度需进行技术经济比选，报部批准后方可采用。

3.坡段连接

坡段间的连接应符合下列规定：

1）正线相邻坡段的坡度差大于或等于1‰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选用，最大竖曲线半径不应大于30000m。

最小竖曲线长度不得小于25m。

表最小竖曲线半径

设计行车速度（km/h）

350

300

250

Rsh（m）

25000

25000

20000

2）竖曲线（或变坡点）与缓和曲线、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，不应小于表的要求。

表竖曲线与平面圆曲线重叠设置的曲线半径最小值

设计行车速度（km/h）

350

300

250

平面最小圆曲线半径（m）

有砟轨道

7000

5000

3500

无砟轨道

6000

4500

3000

最小竖曲线半径（m）

25000

25000

20000

4）动车组走行线相邻坡段坡度差大于3‰时设置圆曲线型竖曲线，竖曲线半径一般5000m，困难条件3000m。

4.其他

正线两线并行时，两线轨面高程宜按等高（曲线地段为内轨面等高）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断面设计情况综合研究确定。

连续梁、钢梁及较大跨度梁的桥上纵断面设计应满足桥梁设计的技术要求。

隧道内的坡道可设置为单面坡道或人字坡道，地下水发育的长隧道宜采用人字坡，其坡度不应小于3‰。

路堑地段线路坡度不宜小于2‰。

跨越排洪河道的特大桥和大中桥的桥头路基、水库和滨河地段、行洪及滞洪区的浸水路堤，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‰的坡道上；特别困难条件下，可设在不大于‰的坡道上；越行站可设在不大于6‰的坡道上。

到发线有效长度范围内宜采用一个坡段。

车站咽喉区的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‰，特别困难条件下不应大于6‰。

二、路基和轨道

（一）路基

路基是轨道的基础，也叫线路下部结构。

高速铁路的出现对传统铁路的设计施工和保养维护提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的设计方法和观念。

高速铁路路基主体结构应按土工结构物进行设计，其地基处理、路堤填筑、边坡支挡防护以及排水设计等必须具有足够的强度、稳定性和耐久性，使之能抵抗各种自然因素作用的影响，确保列车高、速安全和平稳运行。

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和勘探、试验工作，查明基底、路堑边坡、支挡结构基础等的岩土结构及其物理力学性质，查明不良地质情况，查明填料性质和分布等，在取得可靠地质资料的基础上开展设计。

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）基床表层的强度应能承受列车荷载的长期作用，刚度应满足列车运行时产生的弹性变形控制在一定范围内的要求，厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超出基床底层土的承载能力。

基床表层填料应具有较高的强度及良好的水稳性和压实性能，能够防止道砟压入基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）路基填料的材质、级配、水稳性等应满足高速铁路的要求，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60mm，在基床以下路堤内应小于75mm。

6）路堤填筑前应进行现场填筑试验。

7）路基与桥台、横向结构物、隧道及路堤与路堑、有砟轨道与无砟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的均匀变化。

8）路基工后沉降值应控制在允许范围内，地基处理措施应根据地形和地质条件、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、地层变化较大处和不同地基处理措施连接处，应采取逐渐过渡的地基处理方法，减少不均匀沉降。

路基施工应进行系统的沉降观测，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）路基支挡加固防护工程应满足高速铁路路基安全稳定的要求，路基边坡宜采用绿色植物防护，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。

11）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的能力。

12）路基上的轨道及列车荷载换算土柱高度和分布宽度应符合表的规定。

表轨道和列车荷载换算土柱高度及分布宽度

列车

活载

种类

设计

轴重

（kN）

轨道形式

分布

宽度（m）

计算高度（m）

土的重度（kN/m3）

18

19

20

21

22

ZK活载

200

CRTSⅠ型板式无砟轨道

CRTSⅠ型双块式无砟轨道

CRTSⅡ型板式无砟轨道

有砟轨道

13）车站两端正线、利用既有铁路地段、联络线、动车组走行线和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10m的渐变段。

14）路基工程应加强接口设计，合理设置电缆槽、电缆过轨、接触网支柱基础、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基排水系统、影响路基强度及稳定。

（二）轨道

高速铁路轨道设计规定

1.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和线下工程条件，经技术经济论证后合理选择轨道结构类型，轨道结构宜采用无砟轨道。

无砟轨道与有砟轨道应集中成段铺设，无砟轨道与有砟轨道之间应设置轨道结构过渡段。

3.砟轨道的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。

同一线路可采用不同无砟轨道结构型式，同一型式的无砟轨道结构宜集中铺设。

4.轨道结构部件及所用工程材料应符合国家和行业的相关标准要求。

5.无砟轨道主体结构应不少于60年设计使用年限的要求。

6.轨道结构设计应考虑减振降噪要求。

7.轨道结构应设置性能良好的排水系统。

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、不均匀温差引起的结构变形，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和旅客乘坐舒适度的要求。

2）耐久性要求高。

主要承重结构按100年使用要求设计，统一考虑合理的结构布局和构造细节，强调要使结构易于检查维修以保证桥梁的安全使用（设计、施工、维护三阶段共同来保障）。

3）墩台基础的沉降控制严格。

4）上部结构宜采用预应力混凝土结构。

预应力混凝土结构刚度大噪音低，有温度变化引起的结构位移对线路结构的影响小。

5）大跨度的特殊孔跨结构多，跨越主要交通干线或通航河流大量采用钢混结合梁、连续梁、斜拉桥、钢桁拱等特殊结构的大跨度梁式，技术复杂、施工难度大。

6）双线简支箱梁制架需特殊的大型施工装备。

32m跨度的双线简支箱梁重约900t，制、运、架需专门的大型施工设施与装备。

（二）高速铁路桥梁设计的一般规定

1）桥涵的洪水频率标准，应符合现行《铁路桥涵设计基本规范》（）中Ⅰ级铁路干线的规定。

2）桥涵结构应构造简洁、美观、力求标准化、便于施工和养护维修，结构应具有足够的竖向刚度、横向刚度和抗扭刚度，并应具有足够的耐久性和良好的动力特性，满足轨道稳定性、平顺性的要求，满足高速列车安全运行和旅客乘座舒适度的要求。

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的规定。

5）桥梁上部结构型式的选择，应根据桥梁的使用功能、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，也可采用钢筋混凝土结构、钢结构和钢-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、结构刚度大的其他截面型式。

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角不宜小于60°，斜交桥台的台尾边线应与线路中线垂直，否则应采取特殊的与路基过渡措施。

7）桥面布置应满足轨道类型、桥面设施的设置及其养护维修的要求。

8）涵洞宜采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的平顺性要求、路桥（涵）过渡段的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30m，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）桥涵设置应做好和自然水系、地方排灌系统的衔接，并满足铁路路基排水的要求。

11）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、涵洞方案比较确定跨越方式。

12）无砟轨道桥涵变形及基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《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估指南》的有关规定。

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》的有关规定。

四、隧道

（一）衬砌内轮廓

1.隧道衬砌内轮廓的确定应考虑下列因素：

1）隧道建筑限界；

2）股道数及线间距；

3）隧道设备空间；

4）空气动力学效应；

5）轨道结构形式及其运营维护方式。

2.隧道净空有效面积应符合下列规定：

1）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58m2。

3.曲线上的隧道衬砌内轮廓可不加宽。

4.隧道内应设置救援通道和安全空间，并符合下列规定：

1）救援通道

（1）隧道内应设置贯通的救援通道。

单线隧道单侧设置，双线隧道双侧设置，救援通道距线路中线不应小于2.3m。

（2）救援通道的宽度不宜小于1.5m，在装设专业设施处可适当减少；高度不应小于2.2m。

（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3.0m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）安全空间的宽度不应小于0.8m，高度不应小于2.2m。

5.双线、单线隧道衬砌内轮廓如图～所示。

图时速250km/h双线隧道内轮廓（单位：

cm）

图时速300、350km/h双线隧道内轮廓（单位：

cm）

图时速250km/h单线隧道内轮廓（单位：

cm）

图时速300、350km/h单线隧道内轮廓（单位：

cm）

（二）隧道衬砌

暗挖隧道应采用复合式衬砌，明挖隧道应采用整体式衬砌。

防水型隧道二次衬砌应考虑静水压力对结构受力的影响。

Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道衬砌宜采用曲墙带底板的结构形式，Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道衬砌应采用曲墙有仰拱的结构形式。

隧道衬砌内轮廓宜采用圆形断面，单线隧道可采用三心圆断面，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C30，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级围岩地段宜采用钢筋混凝土；Ⅰ～Ⅲ级围岩地段宜采用混凝土，并可掺加一定比例的纤维，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的避车洞。

隧道内应设置双侧电缆槽，电缆槽盖板应平整，铺设稳固。

水沟或电缆槽结构外缘至同侧轨道中线的距离，不应小于2.20m,靠近道床一侧的沟（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500m。

长度为500～1000m的隧道，可只在其中部设置一处。

当隧道长度大于2000m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的地段。

当隧道内接触网固定结构采用预埋滑槽时，隧道衬砌结构应采取必要的加强措施。

隧道衬砌结构应按照有关专业要求预埋综合接地系统相关的设施。

电缆过轨通道宜采用预埋过轨管方式。

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的压力变化和列车风对附属构筑物结构及安装件的附加受力影响，设计时应按照最不利情况组合考虑。

（四）洞口结构

1.隧道洞口设计应结合地形、地质和环境条件，综合考虑景观要求，贯彻执行“早进晚出”的设计理念。

隧道洞门优先选用斜切式和帽檐式结构形式，以减少洞口边仰坡开挖。

2.当洞口附近有建筑物或特殊环境要求时，宜设置洞口缓冲结构，并符合表要求。

表洞口缓冲结构设置要求

建筑物至洞口距离

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

距洞口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、隧道洞口附近地形和居民情况等因素。

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，结合洞口附近的地形环境条件确定，宜采用与隧道衬砌内轮廓形状相似的开孔式结构，也可采用其他结构形式；

2）缓冲结构当横断面不变时，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的1/5～1/3；

3）缓冲结构宜采用钢筋混凝土结构；

4）预留设置缓冲结构条件的洞口，当有路基挡土墙时，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30m时，宜采用明洞形式将两座隧道连接，以提高列车安全性和旅客舒适性。

（五）防排水

1.隧道防排水设计方案应结合隧道洞身水环境要求和水文地质条件确定。

隧道防排水应采取“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的原则。

地下水环境保护要求高、埋深浅的隧道应采用全断面封闭防水。

2.初期支护与二次衬砌之间应铺设防水板，防水板厚度不得小于1.5mm。

3.新建铁路双线隧道应设置双侧水沟和中心水沟，中心水沟应与双侧水沟相连通。

干燥无水或排放量很小的隧道，可不设中心水沟。

4.隧道衬砌背后应设置与排水沟连通的环、纵向排水盲管。

环、纵向排水盲管应直接引水入侧沟。

5.水沟断面应根据水量大小确定。

水沟的设置应考虑清理和检查要求；暗埋中心排水沟应设检查井。

检查井间距不宜大于50m，其盖板面宜与隧底填充面齐平。

6.侧沟在边墙衬砌侧应预留进水孔，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50m。

7.隧道衬砌结构的施工缝、变形缝应按一级防水要求采取可靠的防水措施。

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、维护功能的缓冲井（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的沟谷中；经路堑侧沟、涵洞排放时，应采用无缝顺接，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的地表径流、坑洞、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）对横跨洞口的自然冲沟、水渠，当沟底高程大于隧道洞顶高程时，优先采用明洞顶设渡槽排水方案。