基床

鐵路路基面以下受到列車動荷載作用和受水文、氣候四季變化影響的深度範圍稱為基床。基床土承受列車荷載產生的動應力，在它的長期重複作用下，基床容易發生破壞或是產生過大的有害變形，從而影響正常的鐵路運輸。因此，基床是鐵路路基最重要的關鍵部位。

基本介紹

• 中文名：基床
• 外文名：foundationbed
• 作用：承載土
• 用途：房屋、鐵路

簡介

鐵路路基，特別是高速鐵路路基一般由以下幾個部分組成基床表層、基床底層、路堤本體和地基。由於基床表層是路基直接承受列車荷載的部分，又常被稱為路基的承載層或持力層。實踐說明基床表層的優劣對軌道變形影響很大，日本鐵路的統計資料表明不良基床表層產生的軌道變形是好的基床表層的幾倍，而且其差距還隨速度的提高而拉大。因此，基床表層的設計是路基設計中的最重要部分。基床表層一是為軌道提供一個堅實的基礎，二是為土基提供保護。

設計荷載

對高速鐵路路基基床表層進行研究設計之前，首先需要對基床表層所承受的荷載做出明確的回答。對此，通過兩條途徑：一是準高速條件下的動應力實測，二是計算機模擬計算。實測兩次，分別在鐵道部科學研究院的環行試驗基地和廣深線進行。模擬計算是將車輛簡化為一個轉向架，軌道，軌枕，道床，路基分別用彈簧，阻尼模擬。然後計算機車通過（UIC.DF9）等高速鐵路所允許的線路不平順，如三角坑，錯台時對軌道產生的動應力。除動應力最大值以外，基床設計還需要知道動荷載在路基面上的分布。根據在環行試驗基地的實測，動應力最大值與應力擴散坡度存線上性關係。

表層材料

基床表層材料需要有豐富的來源，較大的剛度，在長期動力作用下能夠保持穩定，並有很好的水穩性和較小的滲透係數。根據上述要求，歐洲鐵路普遍使用級配砂礫石。它是用粒徑大小不同的粗細礫石集料和砂各占一定比例的混合料，其顆粒組成符合密實級配要求其中包括一部分塑性指數較高的粘土，填充空隙並起粘結作用，經壓實後形成密實結構。級配砂礫石在我國公路部門有相當豐富的使用經驗，適合我國的施工水平，因此建議將級配砂礫石作為基床表層的首選材料。其級配曲線示於右圖。

砂礫石的級配曲線

表層厚度確定

變形控制法

以在列車荷載作用下路基頂面變形量不大於為控制條件。此法可簡稱為變形控制法。

變形控制的目的是使列車運行平順，基床表層產生的應變不會導致表面鋪裝開裂，或塑性變形過大降低基床表層壽命。由於基床表層接近軌道，上下部分產生的動應變差別明顯。同時道碴的粒徑大，填土的粒徑小，為與上下接觸面之間粒徑的匹配，一般又把表層分成上下兩部分，上層較薄，大多為0.2-0.3m，要求模量高，對顆粒的耐磨性有一定要求。儘量選用石英質的砂礫石，粒徑大的級配曲線，相當於道床底碴。下層的作用偏重於保護基床底層填土，顆粒粒徑應與填土匹配，使填土顆粒不能進人基床表層，同時要求滲透係數小，顯然應採用較細的級配曲線。

強度控制法

以作用在基床表層下填土上的動應力不大於填土允許應力為控制條件。此法簡稱為強度控制法。

強度控制法的基本出發點是列車荷載通過基床表層傳給基床底層填土產生的動應力必需小於其允許強度。所以該方法的主要內容是：1.確定作用於路基面上的設計動應力；2.確定路基基床底層填土的允許動強度。

基床厚度的確定

列車動應力由軌道、道床傳至路基本體，然後沿深度逐漸衰減。一般將動應力影響較大的部分定義為路基基床。壓實土的動三軸試驗表明，當動靜應力比在0.2以下時，載入10萬次產生的塑性累積變形在0.2%以下，而且很快能達到穩定。如果動靜應力比小於0.1以下，動荷載影響就相當微小了。因此，一般將動靜應力比1/5或1/10作為確定基床厚度的依據。

在土質方面應嚴格按規範執行，避免使用C級填料。在壓實質量方面，要求用雙指標控制。即既需滿足壓實度要求，也需滿足K₃₀或回彈模量、強度方面的指標，這樣做可以起到對填土含水量進行間接控制的作用。因為，含水量高了，K₃₀值一般達不到要求，可以防止路基產生較大的動變形。試驗還表明壓實度高的土，水穩性好，不易遇水軟化。有些土在含水量低的時候，地基係數可以達到較高值，但是壓實度指標就不一定能滿足。