CN110485218A - 一种用于铁路路基帮宽的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于铁路路基帮宽的施工方法，包括以下步骤：步骤一，确定施工位置，清理路基基床以形成浇筑区，并在所述浇筑区的基底浇筑砼垫层；步骤二，建立搅拌站并通过所述搅拌站制备水泥浆；步骤三，通过泡沫轻质土生产设备制备泡沫，并将所述水泥浆通过管道输送至所述泡沫轻质土生产设备与所述泡沫混合搅拌以制备泡沫轻质土；步骤四，将所述泡沫轻质土输送至所述浇筑区进行浇筑施工以形成帮宽基体；步骤五，在所述帮宽基体上设置防水排水系统；其中，将所述浇筑区沿铁路线路的延伸方向分成若干子浇筑区分别进行浇筑施工，且各所述子浇筑区均采用分层方式进行浇筑。
Description
技术领域
本发明属于铁路工程技术领域，具体地涉及一种用于铁路路基帮宽的施工方法，尤其是用于高速铁路泡沫轻质土路基帮宽的施工方法。
背景技术
随着我国高速铁路的快速发展，其运营速度也不断提高。高速铁路的高运行速度对线路的平顺性和稳定性要求也不断提高。随着我国高铁网逐渐细化，不同区域、相邻城市和城际区域的客专联络线需求越来越多。新建的高铁线路需接入既有高铁线路中以满足联络线的需求，现有技术中常用的接入方式是对接入车站路基进行帮宽处理。
对既有高速铁路车站进行帮宽填筑施工时，不仅要控制帮填部分的工后沉降，同时要严格控制既有路基沉降，以保证既有高铁的运营速度和运营安全。然而，由于既有线路复杂的管网线、场地狭窄等众多因素都对帮宽填筑施工提出了更高的技术要求和施工要求。
常规的地基处理和路基填筑法在解决铁路路基帮宽工程应用中存在许多问题。例如，路基填筑荷载大，在既有路基内产生新的附加应力，容易造成既有路基的沉降。同时常规地基处理方法使用的施工设备尺寸较大，对既有线安全运营构成威胁，并且，施工扰动也会进一步造成既有路基沉降。由此，常规的帮填方法无法保证既有线路的正常运营及运营安全。此外，常规的路基填料填筑施工对路基的处理工艺复杂，施工工期较长，施工效率低，成本高。
目前，在铁路路基帮宽工程中，一般通过浇筑泡沫轻质土能够快速有效地解决铁路路基沉降控制难题。然而，泡沫轻质土在铁路工程领域的应用仍然处于初步阶段。现有的泡沫轻质土生产设备的生产效率低下，产能低，无法保证泡沫轻质土的生产质量，且缺少智能化控制及监控模块，其智能化、集成化程度低，无法满足铁路路基大方量连续施工要求，无法适应铁路工程领域的需求。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于铁路路基帮宽的施工方法，该施工方法采用泡沫轻质土浇筑，能够满足沉降变形控制要求，其能够有效避免既有高铁路基的沉降和侧向偏移，降低施加于地基的附加应力，从而避免后期沉降病害。并且，该施工方法能够显著提高施工效率，减少施工用量，节约施工成本。
为此，根据本发明，提出了一种用于铁路路基帮宽的施工方法，包括以下步骤：步骤一，确定施工位置，清理路基基床以形成浇筑区，并在所述浇筑区的基底浇筑砼垫层；
步骤二，建立搅拌站并通过所述搅拌站制备水泥浆；
步骤三，通过泡沫轻质土生产设备制备泡沫，并将所述水泥浆通过管道输送至所述泡沫轻质土生产设备与所述泡沫混合搅拌以制备泡沫轻质土；
步骤四，将所述泡沫轻质土输送至所述浇筑区进行浇筑施工以形成帮宽基体；
步骤五，在所述帮宽基体上设置防水排水系统；
其中，将所述浇筑区沿铁路线路的延伸方向分成若干子浇筑区分别进行浇筑施工，且各所述子浇筑区均采用分层方式进行浇筑。
在一个优选的实施例中，所述帮宽基体设有沿铁路线路方向延伸的伸缩缝，所述伸缩缝的长度设置成处于10-20m的范围内。
在一个优选的实施例中，在所述伸缩缝内填充泡沫板，且在所述伸缩缝的外表面铺设有止水带。
在一个优选的实施例中，采用所述分层方式浇筑形成的单层浇筑层的厚度处于0.3-0.8m的范围内。
在一个优选的实施例中，在相邻的所述子浇筑区之间设有加气块砖墙，以分隔相邻的所述子浇筑区。
在一个优选的实施例中，单个所述子浇筑区内的相邻的浇筑层之间的浇筑时间间隔根据外部气温进行设定，且单个所述子浇筑区的浇筑施工时间不大于2h。
在一个优选的实施例中，步骤四中，所述泡沫轻质土生产设备制备的所述泡沫轻质土的密度处于400-1100kg/m3范围内，强度范围处于0.4-5MPa的范围内。
在一个优选的实施例中，所述砼垫层包括第一混凝土层和设置在所述第一混凝土层的下部的防渗土工膜，在所述第一混凝土层和所述防渗土工膜之间设有防水层。
在一个优选的实施例中，步骤五中，在所述帮宽基体的顶面铺设有第二混凝土层。
在一个优选的实施例中，所述第二混凝土层的顶面设置成坡度为4％的斜面以形成排水坡。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1是根据本发明的用于铁路路基帮宽的施工方法中的路基的横向截面示意图。
图2是根据本发明的用于铁路路基帮宽的施工方法的施工示意图。
图3是图1所示的帮宽基体部分的放大图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中，将沿铁路线路延伸的方向定义为纵向，将沿铁路路基的宽度方向定义为横向。
图1是根据本发明的用于铁路路基帮宽的施工方法中的路基的横向截面示意图，具体显示了铁路路基帮宽施工。
施工前，先根据需要确定铁路线路100(见图2)的帮宽浇筑施工位置，清理路基基床101以形成浇筑区，并开挖帮宽基体交接面台阶。其中，铁路线路100的帮宽浇筑施工位置根据实际需求为铁路线路100的横向两侧或横向一侧。之后，对施工场地进行清理，清理浇筑区范围内的杂填土或其他杂物至设计底部标高。同时疏排积水，压实整平浇筑区的基底，并进行碾压处理至承载力检测满足设计要求。
场地清理及浇筑区基底压实后，在帮宽基体交接面台阶位置及填料交接范围既有台阶位置铺设砼垫层(未示出)以形成防水结构。砼垫层包括第一混凝土层和设置在第一混凝土层的下部的防渗土工膜，在第一混凝土层和防渗土工膜之间还设有防水层。在一个实施例中，第一混凝土层采用C30混凝土浇注，且在第一混凝土层中间设有一层镀锌钢丝网。防水层为5mm厚的聚脲高分子防水层，防渗土工膜为0.5mm厚的HDPE防渗土工膜。
图2是根据本发明的用于铁路路基帮宽的施工方法的施工示意图。场地清理及浇筑区基底防水结构设置完成后，结合施工现场的场地特点建立搅拌站110，搅拌站110用于搅拌水泥和水以制备水泥浆。搅拌站110需布设在较空旷且施工影响小的区域。由此，在远离浇筑区制作水泥浆并通过管道输送水泥浆。为了确保水泥浆的质量，且考虑到材料分离、泵管压力等损耗，施工场所的距离设在500米以内。若输送距离超出这一范围，可采用中转站输送以减小远距离输送对水泥浆质量的影响。同时，布设安装泡沫轻质土生产设备120，泡沫轻质土生产设备120用于产生泡沫并与水泥浆混合以制备泡沫轻质土。
搅拌站110建立完成后，对现场浇筑区进行浇筑工艺性试验以确定相关施工参数，如现场施工用配合比、原材料浇筑性能、浇筑层厚、浇筑时间间隔等工艺参数。施工配合比具体根据浇筑现场实际地质条件、承载力要求、沉降控制标准进行确定，以确保选用的技术参数满足湿密度检测、流值检测消泡试验及抗压强度等试验要求。由此，保证选用的技术参数满足湿密度检测、流值检测消泡试验及抗压强度等试验要求。此外，由于泡沫轻质土施工受温度影响，当季节变化时，应重新开展工艺性试验。
在本实施例中，在泡沫轻质土制备前，需对设备进行复核，并根据现场施工要求对泡沫密度进行检验。之后，按照施工配合比，制备泡沫。泡沫制备完成后，将搅拌站110制备的水泥浆通过输送管送至泡沫轻质土生产设备120中与泡沫充分搅拌与混合，从而形成泡沫轻质土。之后，通过输送管道将泡沫轻质土输送至浇筑施工现场。在一个实施例中，采用4寸输送管道输送泡沫轻质土。
在本实施例中，在泡沫轻质土生产设备120制备泡沫的过程中。首先，混合水和发泡剂形成发泡液。之后，将发泡液输送泵内，并与压缩空气在泡沫轻质土生产设备120的发泡装置中进行混合，且以发泡液和压缩空气的输送动力为动力，形成一定的泡沫流，从而形成泡沫。之后，泡沫在泡沫轻质土生产设备120中与搅拌站110制备的水泥浆混合并充分搅拌而形成泡沫轻质土。
根据本发明，泡沫轻质土生产设备120制备的泡沫轻质土的密度为处于400-1100kg/m3范围内，强度范围处于为0.4-5MPa的范围内。泡沫轻质土生产设备120根据不同配合比制备具有不同湿密度的普通泡沫轻质土和高强泡沫轻质土。普通泡沫轻质土的湿密度处于550-650kg/m3的范围内，高强泡沫轻质土的湿密度处于700-800kg/m3的范围内。浇筑普通泡沫轻质土用于浇筑到浇筑区的基体下部以形成普通泡沫轻质土层131，高强泡沫轻质土用于浇筑到浇筑区的基体上部以形成高强泡沫轻质土层132。水泥浆制备及供应需满足泡沫轻质土连续浇筑的需求。泡沫轻质土连续制备时，泡沫轻质土的湿密度需达到要求，且泡沫轻质土的流值为处于160-190mm范围内。
泡沫轻质土制备完成后，进行浇筑施工。在浇筑泡沫轻质土施工之前，对泡沫轻质土的湿密度和流值进行检验。检验后，将合格的泡沫轻质土通过输送管道泵送至铁路线路100的浇筑区进行浇筑施工以形成帮宽基体130，从而完成铁路线路100的帮宽施工。在一个实施例中，输送管道采用软管，且泡沫轻质土在泵送设备及管道的停置时间不超过30分钟。为使水泥浆的制备及供应需满足泡沫轻质土连续浇筑的施工需求，泡沫轻质土生产设备120应具有24h连续作业的能力。为了保证泡沫轻质土的质量，泡沫轻质土的水平泵送距离不大于500m，垂直泵送距离不大于30m。
根据本发明，浇筑区沿铁路线路100的延伸方向分成若干子浇筑区，从而采用分区浇筑方式进行浇筑施工。在浇筑施工过程中，沿线路方向自一端向另一端连续浇筑施工，从而依次完成浇筑区的浇筑施工。单个浇筑区的底面面积不大于400m2，单个浇筑区在沿铁路线路延伸的纵向方向的长度根据伸缩缝(见下文介绍)的长度进行设置，优选设置为与伸缩缝的纵向延伸长度相等。在一个实施例中，各子浇筑区均采用分层方式进行浇筑，且单个浇筑区一次性浇筑完成。如图3所示，各子浇筑区自基底依次逐层浇筑普通泡沫轻质土以形成普通泡沫轻质土层131。单层浇筑的普通泡沫轻质土的厚度为处于0.3-0.8m的范围内，优选为0.6m。普通泡沫轻质土的横向浇筑宽度不小于3.0m，且在铁路路基横向两侧分别以1:3的纵坡进行填料过渡，普通泡沫轻质土填筑最薄处的总厚度不小于0.8m。此外，在浇筑区的处于路基顶部浇筑高强泡沫轻质土以形成高强泡沫轻质土层132。高强泡沫轻质土的浇筑厚度为0.8m，且作为一个独立的单层浇筑层。高强泡沫轻质土层132浇筑在普通泡沫轻质土层131的上方，且高强泡沫轻质土层132和普通泡沫轻质土层131的浇筑的交接位置挖台阶过渡连接，台阶的横向宽度不小于2.0m。
在本实施例中，单个子浇筑区内的上下相邻的浇筑层之间的浇筑时间间隔根据外部气温进行设定。具体地，当施工期气温不低于15℃时，依据工艺性试验数据可控制分层浇筑间隔时间在24h范围内。当施工期气温低于15℃时，浇筑间隔时间不低于24h。并且，单个子浇筑区的浇筑施工时间不大于2小时。这样能够避免单个浇筑区浇筑的施工时间超过水泥初凝时间而导致破坏初凝后泡沫轻质土的结构，避免泡沫轻质土浇筑过程出现水化热的问题，从而减小对泡沫轻质土的施工质量的影响。
在进行泡沫轻质土的浇筑过程中，浇筑管的出料口置于当前浇筑面以下而埋入泡沫轻质土内部以减少泡沫轻质土的消泡量，并且不断翻动以避免形成剪切面。浇筑管的出料口埋入泡沫轻质土浆体表面不少于10cm。并且浇筑管的出料口尽量避免悬空，在移动浇筑管、自出料口取样、扫平表面或需要冲散浇筑区内多余的泡沫等情况下，浇筑管的出料口离当前浇筑面的距离不高于1m。在一个实施例中，浇筑管的管口由中心向四周扩展或后移式多点浇筑。泡沫轻质土浇筑至顶面时，采用后移式拖动管口，之后，进行人工扫平。浇筑过程中，尽量避免左右移动浇筑管，且在浇筑过程中及浇筑完成后，避免在泡沫轻质土内随意走动，以减少对泡沫轻质土的扰动。
根据本发明，在相邻的子浇筑区之间设有分隔墙以分隔相邻的子浇筑区，从而进行连续施工。在一个实施例中，分隔墙为加气块砖墙。整个浇筑施工过程，加气混凝土块不拆模，直接砌筑到泡沫轻质土整体结构中，与泡沫轻质土作为同属性材料，在材料和结构方面不存在相斥性，提高了浇筑施工的整体性。加气块砖墙分隔出若干子浇筑区，通过分区浇筑减小了浇筑时间间隔，能够有效避免间隔跳区施工，并且能够有效避免接缝处工作量大、易漏浆的问题。
在一个实施例中，在浇筑过程中，每层泡沫轻质土浇筑完成后，需及时铺设防渗土工膜进行养护，或采用塑料薄膜或针刺土工布进行表面覆盖，以对泡沫轻质土路基进行保湿养护，直至下一层泡沫轻质土施工前去除。此外，当水化热过高时，应采用饱水养护，以加速水化热释放。
如图3所示，泡沫轻质土浇筑施工完成后，在既有铁路路基的一侧或两侧形成帮宽基体130。之后，对帮宽基体130表面进行防水处理。在一个实施例中，在帮宽基体130的表面喷涂防水材料并铺设土工防水布。之后，在帮宽基体130上部浇筑第二混凝土层150。在一个实施例中，在第二混凝土层150中设有一层镀锌钢丝网。之后，设置防水排水系统，防水排水系统包括设置在帮宽基体130的顶面上的且坡度设置成4％的排水坡。之后，对帮宽基体130的顶面的第二混凝土层150进行凿毛或拉毛处理。
根据本发明，防水排水系统还包括设置在帮宽基体130上的沿铁路线路方向延伸的伸缩缝(未示出)。伸缩缝的纵向长度设置成处于10-20m的范围内。优选地，伸缩缝的纵向长度设置为10m，宽度设置为2cm。在一个实施例中，采用高密度的泡沫板填充伸缩缝。在伸缩缝的外表面铺设一层背贴式止水带(未示出)。泡沫板为柔性材料，当泡沫轻质土浇筑而成的帮宽基体130的结构出现膨胀或收缩时，伸缩缝能够收缩和膨胀，从而起到应力释放的作用，并能够避免帮宽基体130的结构出现破坏现象，提高泡沫轻质土结构的使用性能和耐久性能。
帮宽基体上130的防水排水系统施工完毕后，对浇筑现场进行后续处理，最终完成铁路路基帮宽的施工。同时，清理回收施工过程产生的废弃材料及相关的建筑垃圾。
根据本发明的用于铁路路基帮宽的施工方法采用泡沫轻质土浇筑形成帮宽基体130，路基段与过渡段连续浇筑为一体，显著提高了结构完整性，大大降低了过渡段不均匀沉降。并且，该施工方法能够满足沉降变形控制要求，有效避免对既有高铁路基造成沉降和侧向偏移，降低施加于地基的附加应力，从而避免后期沉降病害，提高了帮宽基体130的填筑质量。该施工方法能够显著提高施工效率、缩短施工周期、减少施工用量、且浇筑施工质量可控、施工成本低。此外，该施工方法适用于路基帮宽、过渡段、特殊土路基、陡坡路段等特殊路段的路基填筑施工并能够利用工业废渣，对环境无污染，具有良好的环保性能。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于铁路路基帮宽的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，确定施工位置，清理路基基床(101)以形成浇筑区，并在所述浇筑区的基底浇筑砼垫层；
步骤二，建立搅拌站(110)并通过所述搅拌站制备水泥浆；
步骤三，通过泡沫轻质土生产设备(120)制备泡沫，并将所述水泥浆通过管道输送至所述泡沫轻质土生产设备与所述泡沫混合搅拌以制备泡沫轻质土；
步骤四，将所述泡沫轻质土输送至所述浇筑区进行浇筑施工以形成帮宽基体(130)；
步骤五，在所述帮宽基体上设置防水排水系统；
其中，将所述浇筑区沿铁路线路(100)的延伸方向分成若干子浇筑区分别进行浇筑施工，且各所述子浇筑区均采用分层方式进行浇筑。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述帮宽基体设有沿铁路线路方向延伸的伸缩缝，所述伸缩缝的长度设置成处于10-20m的范围内。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，在所述伸缩缝内填充泡沫板，且在所述伸缩缝的外表面铺设有止水带。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的施工方法，其特征在于，采用所述分层方式浇筑形成的单层浇筑层的厚度处于0.3-0.8m的范围内。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的施工方法，其特征在于，在相邻的所述子浇筑区之间设有加气块砖墙，以分隔相邻的所述子浇筑区。
6.根据权利要求1到3中任一项所述的施工方法，其特征在于，单个所述子浇筑区内的相邻的浇筑层之间的浇筑时间间隔根据外部气温进行设定，且单个所述子浇筑区的浇筑施工时间不大于2h。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤四中，所述泡沫轻质土生产设备制备的所述泡沫轻质土的密度处于400-1100kg/m3范围内，强度范围处于0.4-5MPa的范围内。
8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述砼垫层包括第一混凝土层和设置在所述第一混凝土层的下部的防渗土工膜，在所述第一混凝土层和所述防渗土工膜之间设有防水层。
9.根据权利要求1或8所述的施工方法，其特征在于，步骤五中，在所述帮宽基体的顶面铺设有第二混凝土层(150)。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述第二混凝土层的顶面设置成坡度为4％的斜面以形成排水坡。
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