表層強(qiáng)化并隔水的大軸重重載鐵路路基基床構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵道工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及表層強(qiáng)化并隔水的大軸重重載鐵路路基基床構(gòu)造，適用于道床厚度0.35m的大軸重荷載條件下重載鐵路路基。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，重載鐵路運(yùn)輸在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，重載運(yùn)輸已被國(guó)際公認(rèn)為鐵路貨運(yùn)發(fā)展的主方向，成為世界鐵路發(fā)展的重要趨勢(shì)。路基與橋梁、隧道相比，在重載鐵路線(xiàn)路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中所占比例較高，一般均在50%以上。因此，路基修建的好壞直接影響線(xiàn)路的整體質(zhì)量、列車(chē)的安全運(yùn)行及貨物的運(yùn)輸效率。
[0003]重載鐵路主要的技術(shù)特點(diǎn)為軸重提高、軸間距減小及列車(chē)編組增加。軸重的提高直接造成路基動(dòng)荷載幅值明顯增大，主要影響路基上部基床淺層范圍內(nèi)，尤其是在軸重35t及以上的大軸重荷載條件下，路基面將承受車(chē)輛經(jīng)軌道結(jié)構(gòu)傳遞至其上較大的動(dòng)荷載作用。當(dāng)前路基基床表層多采用級(jí)配碎石填料強(qiáng)化，經(jīng)計(jì)算分析，該填料已不滿(mǎn)足在大軸重荷載條件下的強(qiáng)度要求，已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的重載線(xiàn)路上多出現(xiàn)級(jí)配碎石粉化現(xiàn)象。軸間距減小，重載車(chē)輛多軸荷載對(duì)路基應(yīng)力的疊加效應(yīng)突出，使動(dòng)荷載作用深度顯著增加。列車(chē)編組增加將導(dǎo)致路基承受的連續(xù)作用次數(shù)增加，連續(xù)作用次數(shù)增加不只是導(dǎo)致路基的疲勞破壞，更重要的是使填料中的累積孔壓難以及時(shí)消散，導(dǎo)致有效動(dòng)應(yīng)力的減小和基床強(qiáng)度的直接降低，從而造成基床破壞。因此，重載鐵路對(duì)路基基床結(jié)構(gòu)提出了更高的要求和新的挑戰(zhàn)。
[0004]路基填料是土等松散體，在各種復(fù)雜、變化著的自然條件下受到侵蝕和破壞，對(duì)自然條件變化十分敏感，抵抗能力差，故重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)在大軸重、高周次循環(huán)荷載作用下的長(zhǎng)期服役性能受自然環(huán)境影響巨大，尤其是降雨和水害，發(fā)生頻率高，嚴(yán)重影響路基工程的穩(wěn)定。無(wú)論冬夏，路基填料一旦浸水，其承載強(qiáng)度將大大削減，在大軸重荷載條件下，路基基床結(jié)構(gòu)不僅會(huì)發(fā)生翻漿冒泥等基床病害，而且基床結(jié)構(gòu)將很快失去穩(wěn)定發(fā)生破壞。在冬季氣溫較低，若路基填料中含有水分較多，容易使基床結(jié)構(gòu)發(fā)生凍脹，路基上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的凍脹變形對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響往往不可忽略，過(guò)大的凍脹變形可能影響線(xiàn)路平順性，甚至導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)惡化，影響行車(chē)安全及其長(zhǎng)期服役性能。所以，如何克服基床結(jié)構(gòu)的凍脹變形是大軸重重載鐵路的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。誠(chéng)然，路基工程的防排水措施歷來(lái)受到重視，如邊溝、排水溝、截水溝的設(shè)置；在地基表面鋪設(shè)防水墊層防止地下水的滲入路堤等措施都是路基工程常用的防排水手段。然而，針對(duì)重型鐵路路基基床結(jié)構(gòu)本身在浸水等環(huán)境影響下的功能構(gòu)造措施較少，從而導(dǎo)致在水環(huán)境作用下路基基床結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較多的病害。
[0005]基床在承受大軸重列車(chē)荷載作用下，不僅要滿(mǎn)足建成通車(chē)后強(qiáng)度及變形要求，還需滿(mǎn)足列車(chē)循環(huán)荷載下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及耐久性要求，然而已有基床結(jié)構(gòu)未考慮長(zhǎng)期穩(wěn)定性對(duì)各結(jié)構(gòu)層厚度的影響。由于重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)受力特征及工作特點(diǎn)有別于普通鐵路和高速鐵路，其控制目的和構(gòu)筑要求均存在較大差別。因而，現(xiàn)有路基基床結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方法不能被重載鐵路直接采用。目前，我國(guó)已有大秦線(xiàn)、朔黃線(xiàn)及山西中南部通道等重載鐵路在運(yùn)營(yíng)與修建中，然而國(guó)內(nèi)尚無(wú)完善的重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方法，也沒(méi)有可供直接借鑒的經(jīng)驗(yàn)。綜上所述，隨著大軸重重載鐵路的大規(guī)模修建，迫切需要一套系統(tǒng)的表層強(qiáng)化并隔水的大軸重重載鐵路路基基床構(gòu)造方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、支承剛度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性的控制要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種表層強(qiáng)化并隔水的大軸重重載鐵路路基基床構(gòu)造，適用于道床厚度0.35m的大軸重荷載條件下重載鐵路路基，具有強(qiáng)度高、變形小、穩(wěn)定性和耐久性好等特點(diǎn)的同時(shí)，還具有綜合的防隔水功能，可以有效控制基床范圍內(nèi)填土的含水量，從而保證基床填料的強(qiáng)度及軌道結(jié)構(gòu)的高平順性、穩(wěn)定性和耐久性。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明的表層強(qiáng)化并隔水的大軸重重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)，基床結(jié)構(gòu)填筑于路堤或基床換填層底面原狀地基土層之上，其特征在于:所述基床結(jié)構(gòu)包括自下而上順序填筑的基床底層、強(qiáng)化基床表層，基床底層厚度為Im ;所述強(qiáng)化基床表層的厚度為0.15m，采用瀝青混凝土材料填筑，其滲透系數(shù)k ( 10_6cm/s,抗彎拉強(qiáng)度Rb> 4Mpa，凍融劈裂強(qiáng)度比TSR彡70%，標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度MS彡5kN。
[0009]所述基床底層采用A組填料填筑，其壓實(shí)后應(yīng)滿(mǎn)足地基系數(shù)K3(l150MPa/m、壓實(shí)系數(shù)、動(dòng)態(tài)變形模量Evd40MPa/m、滲透系數(shù)k ( 10^cm/so
[0010]所述基床以下路堤或基床換填層底面原狀地基土層(3)壓實(shí)后應(yīng)滿(mǎn)足地基系數(shù)K30彡90MPa/m、壓實(shí)系數(shù)，其承載力不小于180kPa。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，能夠承受車(chē)輛荷載經(jīng)軌道結(jié)構(gòu)傳至其上較大的動(dòng)力作用，特別是軸重35t及以上荷載條件下，能夠保障承載最大的基床淺層區(qū)域的穩(wěn)定而不至使其產(chǎn)生破壞；能夠提高強(qiáng)化基床表層內(nèi)動(dòng)應(yīng)力的衰減速率，使傳遞至基床底層頂面處的動(dòng)應(yīng)力減小，有效的保護(hù)了強(qiáng)化基床表層下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，對(duì)底層填料的要求也相應(yīng)降低；能夠減小基床結(jié)構(gòu)的變形，滿(mǎn)足大軸重荷載條件下路基基床對(duì)變形限值的要求，保證軌道結(jié)構(gòu)的高平順性、穩(wěn)定性和耐久性；強(qiáng)化基床表層具有較好的隔水功能，可以有效的防治因降雨等自然原因造成的水浸入路基內(nèi)，從而能夠保障路基填料的承載強(qiáng)度，阻止水環(huán)境條件下路基基床發(fā)生病害；減小了路基填料中的水分，可有效防治基床結(jié)構(gòu)發(fā)生凍脹破壞，保證了線(xiàn)路的平順性，提高了行車(chē)安全及基床結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期服役性能；較半理論半經(jīng)驗(yàn)的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)更加合理，強(qiáng)化基床表層和基床底層均能滿(mǎn)足建成通車(chē)后強(qiáng)度要求，也能滿(mǎn)足列車(chē)循環(huán)荷載下的累積變形要求，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性及耐久性好。