CN109505201A - 一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构 - Google Patents

一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构 Download PDF

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张建文
王智猛
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代伟
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Abstract

一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，以有效提高浸水路段路堤的抗冻胀变形效果，而且便于施工。路基包括由下而上依次填筑的基床本体、基床底层和基床表层，在路基两侧坡脚外设置排水沟。基床表层的顶面覆盖设置全封闭沥青混凝土层，阻止外界水分进入路基基床内。基床底层冻深范围内全断面铺设一层高强度保温板，以减小冻深。基床底层填筑于碎石路基上，基床底层底面与碎石路基顶面之间铺设隔汽排水层，隔断气态、液态水分持续向基床表层迁移的通道。基床表层底部、基床底层底部隔汽排水层之上沿线路延伸方向间隔设置透排水管，透排水管、隔汽排水层顶面和碎石路基顶面顶面向路基中央向两侧倾斜形成排水坡度。路基两侧坡脚外侧设置保温护道。

Description

一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构
技术领域
本发明涉及高速铁路路基，特别涉及一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构。
背景技术
在季节冻土区，路基发生病害以冻胀为主。主要原因是水分在基床范围内富集，在负温作用下冻结，体积增大。水分一部分来自大气降水，一部分来自地下水在负温作用下，路基开始冻结时，水分由下层向冻结锋面集聚，形成冰晶体、冰夹层，产生冻胀。当地表存在覆盖层时，地下温度较高区的水分在温度梯度的作用下以蒸汽形式迁移至覆盖层下方，不断冷凝汇聚，甚至达到饱和状态，并在冻结温度下相变成冰，从而引发冻胀，称之为“锅盖效应”。在浸水路段，周围未冻区土中充足的水分更容易向冻结区迁移、积聚,在“锅盖效应”影响下形成可观的冻胀量。但是目前在季节冻土区浸水路段铺设无砟轨道的防冻胀问题，还没有相应的结构设计。
由于在浸水路段，应以填方形式通过，路基高度不宜太低，因此仅考虑路堤结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，以有效提高浸水路段路堤的抗冻胀变形效果，而且便于施工。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，路基包括由下而上依次填筑的基床本体、基床底层和基床表层，在路基两侧坡脚外设置排水沟，其特征是：所述基床表层的顶面覆盖设置全封闭沥青混凝土层，阻止外界水分进入路基基床内；所述基床底层冻深范围内全断面铺设一层高强度保温板，以减小冻深；所述基床底层填筑于碎石路基上，基床底层底面与碎石路基顶面之间铺设隔汽排水层，隔断气态、液态水分持续向基床表层迁移的通道；所述基床表层底部、基床底层底部隔汽排水层之上沿线路延伸方向间隔设置透排水管，透排水管、隔汽排水层顶面和碎石路基顶面顶面向路基中央向两侧倾斜形成排水坡度；所述路基两侧坡脚外侧设置保温护道。
所述保温护道的设计高度H＝(设计水位+波浪侵袭高度+壅水位)+0.5m，或者H＝冻结深度+0.5m，取两者较大值。
所述透排水管由左侧透排水管、左侧透排水管构成，左侧透排水管、左侧透排水管内端断开，外端延伸至路基坡面。
本发明的有益效果是，基床内设置高强度保温板减小冻深，设置透排水管排出水分，在基床底部设置隔汽排水层最大程度上隔绝水分对路基的影响，可显著提高浸水路段路堤抗冻胀变形效果；便于施工，且有利于降低工程成本。
附图说明
本说明书包括如下一幅附图：
图1是本发明一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构的断面图；
图中示出构件和对应的标记：基床表层11、基床底层12、基床本体13、碎石路基14、排水沟15、保温护道16、全封闭沥青混凝土层20、保温板21、隔汽排水层22、左侧透排水管23a、左侧透排水管23b、设计高度H。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，路基包括由下而上依次填筑的基床本体13、基床底层12和基床表层11，在路基两侧坡脚外设置排水沟15。所述基床表层11的顶面覆盖设置全封闭沥青混凝土层20，阻止外界水分进入路基基床内；所述基床底层12冻深范围内全断面铺设一层高强度保温板21，以减小冻深。
所述基床底层12填筑于路基本体13上，基床底层12底面与基床本体13顶面之间铺设隔汽排水层22，隔断气态、液态水分持续向基床表层11、基床底层12迁移的通道。所述基床表层11底部、基床底层12底部隔汽排水层22之上沿线路延伸间隔设置透排水管，透排水管、隔汽排水层22顶面和路基本体13顶面向路基中央向两侧倾斜形成排水坡度；所述路基两侧坡脚外侧设置保温护道16。
参照图1，路基发生冻胀的主要条件是水分。发生冻胀主要是因为基床内汇聚了水分后，无法顺利排出。因此，本发明在基床表层11覆盖设置全封闭沥青混凝土层20，隔断地表水侵入基床的通道。但全封闭沥青混凝土层20的设置会形成“锅盖效应”，往往会成为冻结以后下部未冻水向上迁移的目的地，有可能发生更为严重的冻胀。为了有效防止产生“锅盖效应”，本发明综合采取以下三种技术措施：(1)基床底层12，冻深范围之内铺设内全断面铺设高强度保温板21，减小冻深；(2)基床表层11底部、基床底层12底部隔汽排水层22之上沿线路延伸方向每间隔5～10m设置透排水管，及时排出由两侧路基边坡、路肩电缆槽等部位可能渗入的水分；(3)在基床底层12底面与路基本体13顶面之间铺设隔汽排水层22，隔断气态、液态水分持续向基床表层11、基床底层12迁移的通道。即使水分在这一层汇聚，由于在冻结深度以下，也不会发生冻结，更不会产生冻胀，而是在重力作用下回流至基床以下路堤。此外，所述路基两侧坡脚外侧设置保温护道16，以消除坡脚位置冻胀和保证路基结构稳定。
参照图1，所述保温护道16的设计高度H＝(设计水位+波浪侵袭高度+壅水位)+0.5m，或者H＝冻结深度+0.5m，取两者较大值。
参照图1，所述透排水管沿线路延伸方向每间隔5～10m设置一道。所述透排水管由左侧透排水管23a、左侧透排水管23b构成，左侧透排水管23a、左侧透排水管23b内端断开，外端延伸至路基坡面。为便于施工和防止基床碾压过程以及受列车荷载作用造成破坏，所述左侧透排水管23a、左侧透排水管23b由钢管制成，管体上间隔开设透水孔并包裹透水土工布。
所述高强度保温板21采用挤塑聚苯保温板、采用聚氨酯保温板等。所述隔汽排水层22采用复合防排水板，或者采用横向排水型复合土工膜。路基填料采用符合规范要求的合格填料，其中基床本体受洪水影响范围内采用碎石填筑。
以上所述只是用图解说明本发明一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构的一些原理，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 (8)

1.一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，路基包括由下而上依次填筑的碎石路基(14)、基床本体(13)、基床底层(12)和基床表层(11)，在路基两侧坡脚外设置排水沟(15)，其特征是：所述基床表层(11)的顶面覆盖设置全封闭沥青混凝土层(20)，阻止外界水分进入路基基床内；所述基床底层(12)冻深范围内全断面铺设一层高强度保温板(21)，以减小冻深；所述基床底层(12)填筑于路基本体(13)上，基床底层(12)底面与路基本体(13)顶面之间铺设隔汽排水层(22)，隔断气态、液态水分持续向基床表层(11)、基床底层(12)迁移的通道；所述基床表层(11)底部、基床底层(12)底部隔汽排水层(22)之上沿线路延伸方向间隔设置透排水管，透排水管、隔汽排水层(22)顶面和路基本体(13)顶面向路基中央向两侧倾斜形成排水坡度；所述路基两侧坡脚外侧设置保温护道(16)。
2.如权利要求1所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述保温护道(16)的设计高度H＝(设计水位+波浪侵袭高度+壅水位)+0.5m，或者H＝冻结深度+0.5m，取两者较大值。
3.如权利要求1所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述透排水管沿线路延伸方向每间隔5～10m设置一道。
4.如权利要求3所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述透排水管由左侧透排水管(23a)、左侧透排水管(23b)构成，左侧透排水管(23a)、左侧透排水管(23b)内端断开，外端延伸至路基坡面。
5.如权利要求4所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述左侧透排水管(23a)、左侧透排水管(23b)由钢管制成，管体上间隔开设透水孔并包裹透水土工布。
6.如权利要求1所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述高强度保温板(21)采用挤塑聚苯保温板，或者采用聚氨酯保温板。
7.如权利要求1所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述隔汽排水层(22)采用复合防排水板，或者采用横向排水型复合土工膜。
8.如权利要求1所述的一种季节性冻土区无砟轨道高速铁路浸水路基防冻胀结构，其特征是：所述路基本体(14)受洪水影响范围内采用碎石填筑。
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