道床

道床（bed）铺设于路基、桥梁或隧道等下部结构之上，钢轨,、轨枕或支承块之下的碎石、卵石层或混凝土层，作为钢轨或轨道框架的基础。道床分为普通有碴道床、沥青道床和混凝土整体道床。有碴道床通常由具有一定粒径、级配和强度的硬质碎石堆集而成，在次要线路上，也可以使用级配卵石或粗砂。沥青道床是为了改善普通石碴道床的散体特性而加入乳化沥青或沥青砂浆的结构形式。整体道床常为现浇钢筋混凝土结构，常用于不易变形的隧道内或桥梁上。

道床的功用有碴道床有五大功用。分压作用：将轨枕下的作用分散并传于路基，使路基面的应力均匀并小于其容许强度；约束轨道框架：提供道床阻力以约束轨道框架，保持轨道的方向、高低等几何形位；增弹减振：提供轨道所需要的弹性和阻尼，衰减列车通过时产生的振动，避免过大的动作用力传到路基等下都结构上；排水：道床所使用的透水性材料，可提供良好的排水性能，对减轻轨道冻害及提高路基的承载能力有着重要的作用；方便维修养护：轨道在行车中产生的不平顺及方向不良可以通过捣固枕下碎石道床中的石碴或进于拔道方便地加以整治。

道床材料有碴道床所用材料应在强度、稳定性和耐久性等方面均有良好的性能。道床材料必须质地坚韧，吸水度低，耐冻性强，不易风化，不易破碎。可以用作道床材料的有碎石、太碴、掺有碎石的筛选卵石、具有50%以上卵石含量的天然含砂卵石、粗砂及中砂等，应根据线路等级、成本及就地取材等进行选用。碎石遇碴成当使用坚韧的火成岩（花岗岩、玄武岩）或大成岩（砂炭、石炭岩）用人工或机械击碎制成。但因石炭岩的韧度较低，磨耗率大，故用作面碎时，应对其韧度、吸水率及冻融循环次数等进行试验，并应满足相应的规定。一级线路正线和到发线上的道碴应采用碎石或筛选卵石作面碴，以其他材料底碴：在二级或三级线路上，可采用纯砂作道碴；在桥梁上，道内、电气化及自动闭塞地段均应采用碎石道碴。

道床级配除对道碴石质的物理性能的要求外，对道碴的外形、粒径和级配也有相应的规定。碎石道碴的形状要求具有多边形和尖锐的棱边，并尽可能地接近立方体，以提高道床的稳定性。

道碴粒径级配见下表。

垫碴起通用的道碴粒径为8～20mm。

道床断面又称道床的主要尺寸，包括道床顶宽、道床厚度和道床边坡坡度三个主要尺寸（参见道床断面）。道床厚度自钢轨正下方枕底起量至路基面，曲线地段自内轨正下方枕底取量。道床应有适当厚度，以使路基面受力均匀且基面应力小于其容许限度。道床应有适当的顶宽，以使枕端石碴经常处于稳定状态，阻止石碴受列车振动而从枕底挤出，同时提供足够的道床阻力。此外，道床还应当有适当的边坡坡度，以保证道床稳定及完成其分压功能。

道床应力道床单位面积上所承受的压力，又称为道床名义应力（参见道床应力），道碴颗粒间的实际应力称为道碴颗粒接触应力。道床内各层应力是不相同的，道床应力随距轨枕底面的距离加大而减小。在道床应力简化计算中，假定应力按内摩擦角由轨枕底部边缘向两侧扩散，将道床自上而下分为三层。第一层内道床应力与计算点深度无关，但要考虑因轨枕不均匀支承等引起的枕底应力分布的不均匀性，道床第二层应力与轨枕宽度无关，但与轨枕长度有关。道床第三层的应力与轨枕长度和宽度均无关，只取决于应力扩散角和距轨枕底部的深度。石碴颗粒间的接触力比道床名义应力大得多，经常可能出现接触应力高于石碴材料强度的情况，所以，道床内的石碴会产生较大磨损，出现粉化，从而造成道床的变形。

道床变形在运营过程中随列车荷载的反复作用而产生的道床表面下沉或断面变形，包含弹性变形和永久变形两部分（参见道床变形）。弹性变形随列车荷载作用而产生，随列车荷载的移走而消失，对轨道起了增弹减振的作用。而永久变形则逐渐积累，造成轨直变形。有碴道床变形是轨道变形的主要来源，道床变形占轨道变形量的90%以上，因此减小道床变形对控制轨道变形极为重要。

道床病害随列车荷载反复作用，石碴道床产生的非正常变形，主要包括道床永久变形、道床脏污、石碴粉化、石碴坍塌、道床翻浆及道床板结等（参见道床变形及道床病害儿）。道床病害对轨道工作性能有较大的影响，如影响道床承载能力，降低道床弹性，降低道床的排水性能和抗冻性能等。道床病害也直接影响到路基的工作性能，如引起路基出现大量不均匀沉降等。道床病发展到一定程度时，就必须进行整治，如进行道床清筛等。整治道床病害是有碴道床轨道的主要养护维修工作之一。

道床阻力石碴道床所提供的阻止轨枕纵向或横向移动的力（参见道床阻力）。道床阻力对保持轨道框架的纵横向位置起着十分重要的作用，是防止轨道纵向爬行及无缝线路横向失稳的重要因素。道床阻力分为道床横向阻力和道床纵向阻力。道床横向阻力由枕底摩擦力、枕侧道碴摩擦力以及碴肩阻力三部分组成。道床纵向阻力主要由枕底摩擦力和枕盒内石碴被动阻抗压力产生。

有碴道床的改良碎石道床其散粒体特性，在运营过程中会产生较大的道床变形，目前中国铁路上有很大比重的石碴为石灰岩道碴，因其质地较软、吸水率较高，在运营过程中出现较多的道床病害，如粉化、坍塌、板结等，给轨道的正常使用带来严重的问题，同时显著地增加道床清筛和捣固等维护工作量。因此，世界范围内针对石碴道床的问题进行了大量的改进工作，主要包括：道碴材料方面，采用以火成岩为主的优质道碴，同时改善石碴的粒径和级配。道床结构方面，采用沥青等材料对石碴道床的表层进行封闭，以减小道床污染的沥青面垫式道床，也有用加强路基面承载能力的沥青垫层式道床，统称为沥青道床。不采用石碴的道床结构方面，采用以混凝土就地浇筑的整体道床，或预制轨道板运至现场铺设的板式轨道等。相对于普通石碴道床，上述沥青道床、铺装道床以及无碴道床统称新型机下基础。