CN110172872A - 高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构及其施工方法，于路堑两侧边坡和坡底超挖换填粗颗粒土，形成粗颗粒土换填层，包括两侧边坡部分和中央平面的路面部分；路面部分两侧设置有插入冻土的竖直的热管，热管内侧的粗颗粒土换填层表面设置有侧沟。本发明从保护冻土环境、维护生态平衡和路堑自身稳定性的需要出发，对高含冰量冻土地段的路堑进行了新的设计，使得路堑冻土环境能及时得到保护和恢复，施工周期短，效率高，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种路堑结构，具体涉及一种高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构及其施工方法。
背景技术
土体含冰是多年冻土有别于其它类岩土的根本所在。受多年冻土工程地质特性的影响，高原高含冰量冻土地段开挖路堑将对路基边坡土体温度场产生极为不利的影响，下卧多年冻土的工程性质将发生显著变化，即：冻土埋藏深度将变浅或完全暴露在大气中，冻土开始融化，土体饱水，强度急剧下降，处理不当将会引起边坡开裂、下滑、溜坍。
不仅如此，高原高含冰量冻土地段路堑施工工序繁多，工艺复杂，需要经过爆破开挖、保温养护、换填、挡水埝施工等，时间跨度大，路堑冻土环境不能及时得到保护和恢复，从而极易破坏路堑冻土环境，影响路堑施工质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构及其施工方法，满足高原高含冰量冻土地段使用需求。
本发明所采用的技术方案为：
高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
于路堑两侧边坡和坡底超挖换填粗颗粒土，形成粗颗粒土换填层，包括两侧边坡部分和中央平面的路面部分；
路面部分两侧设置有插入冻土的竖直的热管，热管内侧的粗颗粒土换填层表面设置有侧沟。
粗颗粒土换填层下方的路堑两侧边坡呈阶梯状。
粗颗粒土换填层两侧边坡坡顶设置有挡水埝。
粗颗粒土换填层两侧边坡坡顶到冻土天然上限以下设置有隔水材料，从冻土天然上限以下向上延伸到粗颗粒土换填层，再向内延伸到粗颗粒土换填层两侧边坡。
粗颗粒土换填层路面部分内设置有隔水材料和保温材料。
路堑两侧边坡的粗颗粒土换填层随阶梯呈层状结构，各层之间铺设有土工格栅。
侧沟内铺设有U形的混凝土预制件，纵向拼装铺满侧沟。
高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤1：路堑采用全宽、分段、分层开挖方法，先挖阴坡，后挖阳坡；冻土层采用松土机法开挖，施工困难时采用冻土爆破法开挖；白天温度较高时，对暴露的高含冰量冻土应作临时遮阳隔热保护。
步骤二：换填在分段开挖后及时进行，并连续作业、快速施工；
步骤三：路堑边坡换填时挖台阶、分层铺设土工格栅，先换填阳坡、后阴坡，边坡换填至堑顶后施作包角和挡水埝；
步骤四：换填时铺设保温材料、隔水材料；
步骤五：换填结束后，施工侧沟、热棒。
本发明具有以下优点：
本发明从保护冻土环境、维护生态平衡和路堑自身稳定性的需要出发，对高含冰量冻土地段的路堑进行了新的设计，使得路堑冻土环境能及时得到保护和恢复，施工周期短，效率高，易于推广。
附图说明
图1为本发明横断面图。
图中，1-隔水材料，2-冻土天然上限，3-土工格栅，4-热管，5-保温材料，6-高含冰量冻土，7-换填粗颗粒土。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，于路堑两侧边坡和坡底超挖换填粗颗粒土，形成粗颗粒土换填层，包括两侧边坡部分和中央平面的路面部分；路面部分两侧设置有插入冻土的竖直的热管4，热管4内侧的粗颗粒土换填层表面设置有侧沟，侧沟内铺设有U形的混凝土预制件，纵向拼装铺满侧沟。粗颗粒土换填层两侧边坡坡顶设置有挡水埝。
粗颗粒土换填层下方的路堑两侧边坡呈阶梯状。路堑两侧边坡的粗颗粒土换填层随阶梯呈层状结构，各层之间铺设有土工格栅3。
粗颗粒土换填层两侧边坡坡顶到冻土天然上限2以下设置有隔水材料（SBS）1，从冻土天然上限2以下向上延伸到粗颗粒土换填层，再向内延伸到粗颗粒土换填层两侧边坡。粗颗粒土换填层路面部分内设置有隔水材料1和保温材料5，保温材料采用聚苯乙烯板(XPS)。
施工设计具体参数为：
1、路堑边坡坡率为1：1.75。为保护路堑边坡下的高含冰量冻土，边坡超挖厚度为1.4倍的天然上限值，但不超过4.0m，换填粗颗粒土保温。堑顶采用包角形式，高度0.8m，并设置SBS等隔水材料。填筑保温层前，在开挖的边坡上设2.0m宽台阶，分层铺设4.0m宽的土工格栅，防止保温层沿换填开挖面蠕滑。
2、路基面下换填粗颗粒土，换填厚度为1.4倍的天然上限值，但不超过4.0m；路基面下0.2m处铺设隔水材料。
3、若基底换填层下仍有高含冰量冻土时，路基面下0.80m处铺设保温材料，保温材料采用聚苯乙烯板(XPS)，于其上下各铺0.10m厚中粗砂垫层保护。
4、在两侧侧沟平台中部交错设置热管保护多年冻土，沿线路纵向间距2.8m，热管单根长度12.0m，直径Φ89mm，外露长度2.5m（冷凝段），埋入地下长度9.5m。
5、堑顶外侧设置挡水埝，当冻结层上水发育时，为阻挡冻结层上水渗入路堑，在挡水埝下设置SPRE隔水材料。
6、路基面两侧预留沉落加宽值0.40～0.60m。
7、侧沟设置采用“U”型混凝土预制件拼装，侧沟平台宽2.0m。
施工方法包括以下步骤：
1、路堑施工宜尽量安排在寒季暖初。换填、保温、防护、排水等工程应在春融前完成。
2、施工前应准备充足机械设备、物质材料，同时准备雨雪天所用盖布及临时支架等，便于对暴露地区进行及时覆盖。
3、路堑采用全宽、分段、分层开挖方法，先挖阴坡，后挖阳坡。冻土层宜采用松土机法开挖，施工困难时可采用冻土爆破法开挖。白天温度较高时，对暴露的高含冰量冻土应作临时遮阳隔热保护。
4、换填应在分段开挖后及时进行，并连续作业、快速施工。
5、路堑边坡换填时应按设计要求挖台阶、分层铺设土工格栅，先换填阳坡、后阴坡，边坡换填至堑顶后施作包角和挡水埝。采用堑顶送土时应注意堑顶料堆与开挖线的距离和堆高，防止堑坡失稳。
6、换填时按设计铺设保温材料、隔水材料。
7、换填结束后，按设计施工侧沟、热棒、边坡防护工程。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
于路堑两侧边坡和坡底超挖换填粗颗粒土，形成粗颗粒土换填层，包括两侧边坡部分和中央平面的路面部分；
路面部分两侧设置有插入冻土的竖直的热管（4），热管（4）内侧的粗颗粒土换填层表面设置有侧沟。
2.根据权利要求1所述的高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
粗颗粒土换填层下方的路堑两侧边坡呈阶梯状。
3.根据权利要求2所述的高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
粗颗粒土换填层两侧边坡坡顶设置有挡水埝。
4.根据权利要求3所述的高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
粗颗粒土换填层两侧边坡坡顶到冻土天然上限（2）以下设置有隔水材料（1），从冻土天然上限（2）以下向上延伸到粗颗粒土换填层，再向内延伸到粗颗粒土换填层两侧边坡。
5.根据权利要求4所述的高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
粗颗粒土换填层路面部分内设置有隔水材料（1）和保温材料（5）。
6.根据权利要求5所述的高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
路堑两侧边坡的粗颗粒土换填层随阶梯呈层状结构，各层之间铺设有土工格栅（3）。
7.根据权利要求6所述的高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构，其特征在于：
侧沟内铺设有U形的混凝土预制件，纵向拼装铺满侧沟。
8.高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤1：路堑采用全宽、分段、分层开挖方法，先挖阴坡，后挖阳坡；冻土层采用松土机法开挖，施工困难时采用冻土爆破法开挖；白天温度较高时，对暴露的高含冰量冻土应作临时遮阳隔热保护；
步骤二：换填在分段开挖后及时进行，并连续作业、快速施工；
步骤三：路堑边坡换填时挖台阶、分层铺设土工格栅，先换填阳坡、后阴坡，边坡换填至堑顶后施作包角和挡水埝；
步骤四：换填时铺设保温材料、隔水材料；
步骤五：换填结束后，施工侧沟、热棒。
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