CN104652179B - 表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床构造 - Google Patents

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Abstract

表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床构造，适用于道床厚度0.35m的大轴重(轴重35t及以上)荷载条件下重载铁路路基，具有强度高、变形小、稳定性和耐久性好等特点的同时，还具有综合的防隔水功能，可以有效控制基床范围内填土的含水量，从而保证基床填料的强度及轨道结构的高平顺性、稳定性和耐久性。基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层之上，包括自下而上顺序填筑的基床底层、强化基床表层，基床底层厚度为1m，强化基床表层的厚度为0.15m，采用沥青混凝土材料填筑，其渗透系数k≤10‑6cm/s，抗弯拉强度RB≥4MPa，冻融劈裂强度比TSR≥70％，标准马歇尔稳定度MS≥5kN。

Description

表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床构造
技术领域
本发明涉及铁道工程技术领域，尤其涉及表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床构造，适用于道床厚度0.35m的大轴重荷载条件下重载铁路路基。
背景技术
目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的主方向，成为世界铁路发展的重要趋势。路基与桥梁、隧道相比，在重载铁路线路基础结构中所占比例较高，一般均在50％以上。因此，路基修建的好坏直接影响线路的整体质量、列车的安全运行及货物的运输效率。
重载铁路主要的技术特点为轴重提高、轴间距减小及列车编组增加。轴重的提高直接造成路基动荷载幅值明显增大，主要影响路基上部基床浅层范围内，尤其是在轴重35t及以上的大轴重荷载条件下，路基面将承受车辆经轨道结构传递至其上较大的动荷载作用。当前路基基床表层多采用级配碎石填料强化，经计算分析，该填料已不满足在大轴重荷载条件下的强度要求，已开通运营的重载线路上多出现级配碎石粉化现象。轴间距减小，重载车辆多轴荷载对路基应力的叠加效应突出，使动荷载作用深度显著增加。列车编组增加将导致路基承受的连续作用次数增加，连续作用次数增加不只是导致路基的疲劳破坏，更重要的是使填料中的累积孔压难以及时消散，导致有效动应力的减小和基床强度的直接降低，从而造成基床破坏。因此，重载铁路对路基基床结构提出了更高的要求和新的挑战。
路基填料是土等松散体，在各种复杂、变化着的自然条件下受到侵蚀和破坏，对自然条件变化十分敏感，抵抗能力差，故重载铁路路基基床结构在大轴重、高周次循环荷载作用下的长期服役性能受自然环境影响巨大，尤其是降雨和水害，发生频率高，严重影响路基工程的稳定。无论冬夏，路基填料一旦浸水，其承载强度将大大削减，在大轴重荷载条件下，路基基床结构不仅会发生翻浆冒泥等基床病害，而且基床结构将很快失去稳定发生破坏。在冬季气温较低，若路基填料中含有水分较多，容易使基床结构发生冻胀，路基上部结构产生的冻胀变形对轨道结构的影响往往不可忽略，过大的冻胀变形可能影响线路平顺性，甚至导致轨道结构状态恶化，影响行车安全及其长期服役性能。所以，如何克服基床结构的冻胀变形是大轴重重载铁路的关键技术问题之一。诚然，路基工程的防排水措施历来受到重视，如边沟、排水沟、截水沟的设置；在地基表面铺设防水垫层防止地下水的渗入路堤等措施都是路基工程常用的防排水手段。然而，针对重型铁路路基基床结构本身在浸水等环境影响下的功能构造措施较少，从而导致在水环境作用下路基基床结构产生较多的病害。
基床在承受大轴重列车荷载作用下，不仅要满足建成通车后强度及变形要求，还需满足列车循环荷载下的长期稳定性及耐久性要求，然而已有基床结构未考虑长期稳定性对各结构层厚度的影响。由于重载铁路路基基床结构受力特征及工作特点有别于普通铁路和高速铁路，其控制目的和构筑要求均存在较大差别。因而，现有路基基床结构构筑方法不能被重载铁路直接采用。目前，我国已有大秦线、朔黄线及山西中南部通道等重载铁路在运营与修建中，然而国内尚无完善的重载铁路路基基床结构构筑方法，也没有可供直接借鉴的经验。综上所述，随着大轴重重载铁路的大规模修建，迫切需要一套系统的表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床构造方法，实现对结构强度、支承刚度及长期稳定性的控制要求。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床构造，适用于道床厚度0.35m的大轴重荷载条件下重载铁路路基，具有强度高、变形小、稳定性和耐久性好等特点的同时，还具有综合的防隔水功能，可以有效控制基床范围内填土的含水量，从而保证基床填料的强度及轨道结构的高平顺性、稳定性和耐久性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构，适用于轴重35t及以上载荷条件，基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层之上，其特征在于：所述基床结构包括自下而上顺序填筑的基床底层、强化基床表层，基床底层厚度为1m；所述强化基床表层的厚度为0.15m，采用沥青混凝土材料填筑，其渗透系数k≤10-6cm/s，抗弯拉强度RB≥4MPa，冻融劈裂强度比TSR≥70％，标准马歇尔稳定度MS≥5kN。
所述基床底层采用A组填料填筑，其压实后应满足渗透系数k≤10-3cm/s。
所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层压实后应满足地基系数K30≥90MPa/m，其承载力不小于180kPa。
本发明的有益效果是，能够承受车辆荷载经轨道结构传至其上较大的动力作用，特别是轴重35t及以上荷载条件下，能够保障承载最大的基床浅层区域的稳定而不至使其产生破坏；能够提高强化基床表层内动应力的衰减速率，使传递至基床底层顶面处的动应力减小，有效的保护了强化基床表层下部结构的稳定，对底层填料的要求也相应降低；能够减小基床结构的变形，满足大轴重荷载条件下路基基床对变形限值的要求，保证轨道结构的高平顺性、稳定性和耐久性；强化基床表层具有较好的隔水功能，可以有效的防治因降雨等自然原因造成的水浸入路基内，从而能够保障路基填料的承载强度，阻止水环境条件下路基基床发生病害；减小了路基填料中的水分，可有效防治基床结构发生冻胀破坏，保证了线路的平顺性，提高了行车安全及基床结构长期服役性能；较半理论半经验的构造标准更加合理，强化基床表层和基床底层均能满足建成通车后强度要求，也能满足列车循环荷载下的累积变形要求，其长期稳定性及耐久性好。
附图说明
图1为本发明表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构的横断面图。
图中结构名称及所对应有标记：道床0、强化基床表层1、基床底层2、路堤或基床换填层底面原状地基土层3、加筋垫层4。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的描述。
参照图1，本发明表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构，适用于轴重35t及以上载荷条件，基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层3之上。所述基床结构包括自下而上顺序填筑的基床底层2、强化基床表层1，基床底层2厚度为1m。所述强化基床表层1的厚度为0.15m，采用沥青混凝土材料填筑，其渗透系数k≤10-6cm/s，抗弯拉强度RB≥4MPa，冻融劈裂强度比TSR≥70％，标准马歇尔稳定度MS≥5kN。
强化基床表层1采用沥青混凝土填料填筑，由于其填料自身强度高(较级配碎石填料的允许强度更高)，因而能够承受车辆荷载经轨道结构传至其上较大的动力作用，特别是轴重35t及以上荷载条件下，能够保障承载最大的基床浅层区域的稳定而不至使其产生破坏。同时，沥青混凝土材料弹性模量较大，一方面能够提高强化基床表层内动应力的衰减速率，使传递至基床底层2顶面处的动应力减小，有效的保护了强化基床表层1下部结构的稳定，由于基床底层2承受的动应力较小，对底层填料的要求也相应降低。另一方面能够减小基床结构的变形，满足大轴重荷载条件下路基基床对变形限值的要求，保证轨道结构的高平顺性、稳定性和耐久性。
强化基床表层1采用沥青混凝土填料填筑，由于其具有较好的隔水功能，可以有效的防治因降雨等自然原因造成的水浸入路基内，从而能够保障路基填料的承载强度，阻止水环境条件下路基基床发生病害。同时，由于结构层隔水的作用，减小了路基填料中的水分，有效的防治了基床结构发生冻胀破坏，保证了线路的平顺性，提高了行车安全及基床结构长期服役性能。
本发明表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构较半理论半经验的构造标准更加合理。理论验算证明，强化基床表层1和基床底层2均能满足建成通车后强度要求，也能满足列车循环荷载下的累积变形要求，其长期稳定性及耐久性好。
所述基床底层2采用A组填料(碎石类及粗砾土)填筑，其压实后应满足渗透系数k≤10-3cm/s。所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层3压实后应满足地基系数K30≥90MPa/m，其承载力不小于180kPa。
所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层3、基床底层2、强化基床表层1的上表面均设置4％的路拱横坡，以利于排水。
图1中加筋垫层4只是在地基存在软弱土情况，且通过稳定性分析需要铺设时才采用的加强措施。
以上所述只是用图解说明本发明表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (4)

1.表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构，适用于轴重35t及以上载荷条件，基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层(3)之上，其特征在于：所述基床结构包括自下而上顺序填筑的基床底层(2)、强化基床表层(1)，基床底层(2)厚度为1m；所述强化基床表层(1)的厚度为0.15m，采用沥青混凝土材料填筑，其渗透系数k≤10-6cm/s，抗弯拉强度RB≥4MPa，冻融劈裂强度比TSR≥70％，标准马歇尔稳定度MS≥5kN。
2.如权利要求1所述表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构，其特征是：所述基床底层(2)采用A组填料填筑，其压实后应满足渗透系数k≤10-3cm/s。
3.如权利要求1所述表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构，其特征是：所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层(3)压实后应满足地基系数K30≥90MPa/m，其承载力不小于180kPa。
4.如权利要求1所述表层强化并隔水的大轴重重载铁路路基基床结构，其特征是：所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层(3)、基床底层(2)、强化基床表层(1)的上表面均设置4％的路拱横坡。
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