基于既有铁路路基的帮宽路基结构及其施工方法与流程

本发明涉及铁路建设技术领域，具体地指一种基于既有铁路路基的帮宽路基结构及其施工方法。

背景技术：

当前，我国以“四纵四横”为骨架的高速铁路网已经基本形成。今后新建的高速铁路、城际铁路如何与既有高铁网络衔接已经成为一个巨大的技术难题。

在新建铁路引入既有高速铁路的工程中，新建铁路路基如何与既有高速铁路路基工程帮宽连接是一个技术难题。由于高速铁路变形控制标准很高，采用常规的地基处理和既有线帮填技术，不可避免引起既有线附加沉降，填高较高或者地基软弱时，附加沉降尤其严重，严重时影响到既有高速铁路路基的安全运营。

由于高速铁路等级高、轨道几何尺寸控制标准极其严格，路基的微小沉降和水平位移都将严重影响到运营线路的安全。目前，由于线路旁大面积堆载引起的运营线路沉降和水平位移时有发生，严重影响到高速铁路运营的安全，不得不花费很大的代价进行整治。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种防止铁路线路沉降和水平位移的基于既有铁路路基的帮宽路基结构。

为实现上述目的，本发明所设计的基于既有铁路路基的帮宽路基结构包括设置在既有铁路路基的边坡上的台阶、设置在所述台阶上的反滤层以及浇筑在帮宽铁路路堤外侧的挡墙，所述反滤层与所述挡墙之间填充有轻质土层，所述轻质土层中沿横向铺设有防裂钢筋网，所述轻质土层上方填筑有与既有铁路路基的边坡相接基床填料。

作为优选方案，所述轻质土层采用容重7～10kN/m³、抗压强度0.8～1.5MPa的轻质泡沫混凝土。

作为优选方案，所述轻质土层内沿高度方向间隔铺设有1至3层镀锌金属网。

作为优选方案，所述轻质土层的下方从地面往上依次铺设有碎石垫层、夹防渗土工膜的中粗砂层和镀锌金属网。

作为优选方案，所述轻质土层的上方与所述基床填料之间铺设有夹防渗土工膜的中粗砂层。

作为优选方案，所述挡墙为钢筋混凝土现浇悬臂式挡墙或扶壁式挡墙，所述挡墙的底板埋入地面线下，所述挡墙的墙体上开设有泄水孔，所述泄水孔的与所述中粗砂层中防渗土工膜的位置对应。

作为优选方案，所述防裂钢筋网的钢筋直径为6～10mm，钢筋间距为100～200mm。

本发明的目的还在于，提供一种防止铁路线路沉降和水平位移的基于既有铁路路基的帮宽路基结构施工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的基于既有铁路路基的帮宽路基结构施工方法，包括以下步骤：(a)拆除既有铁路路基的边坡防护；(b)在帮宽的铁路路堤外侧浇筑挡墙；(c)在既有铁路路基的边坡挖台阶，每挖一层所述台阶后在所述台阶上铺设反滤层；(d)在铺有所述反滤层的所述台阶与所述挡墙之间的地面上铺设碎石垫层；(e)在所述碎石垫层的顶部铺设夹防渗土工膜的中粗砂层；(f)在所述中粗砂层的防渗土工膜顶部铺设镀锌金属网；(g)在所述镀锌金属网上分层浇筑轻质土层；(h)在所述轻质土层内的沿横向铺设防裂钢筋网；(i)在所述防裂钢筋网上方的所述轻质土层中铺设1至3层防裂镀锌金属网；(j)在所述轻质土层的上方铺设夹防渗土工膜的中粗砂层；以及(k)在所述中粗砂层的上方分层填筑基床填料并与既有既有铁路路基的边坡相接形成路基基床。

作为优选方案，在所述步骤(g)中，边分层填筑所述轻质土层边挖所述台阶，所述轻质土层的分层厚度为0.5～2m。

作为优选方案，所述轻质土层沿铁路路基的线路纵向设置有伸缩缝，所述轻质土层采用容重7～10kN/m³、抗压强度0.8～1.5MPa的轻质泡沫混凝土。

本发明的有益效果是：本发明的基于既有铁路路基的帮宽路基结构及其施工方法利用轻质土密度小的特性，可大大减小帮填路基的荷载、提高帮填路基的稳定性，减小铁路运营路基的附加沉降；轻质土外侧的挡墙，可以减小轻质土用量、节约建设用地，并可作为轻质土填筑的模板。

附图说明

图1为本发明的优选实施例的基于既有铁路路基的帮宽路基结构的施工过程示意图。

图2为本发明的优选实施例的基于既有铁路路基的帮宽路基结构的施工过程示意图。

图3为本发明的优选实施例的基于既有铁路路基的帮宽路基结构的施工过程示意图。

图4为本发明的优选实施例的基于既有铁路路基的帮宽路基结构施工完成后的结构示意图。

图5为本发明另一优选实施例的基于既有铁路路基的帮宽路基结构施工完成后的结构示意图。

图中各部件标号如下：台阶1、反滤层2、挡墙3(其中，底板3.1、泄水孔3.2)、碎石垫层4、中粗砂层5、镀锌金属网6、轻质土层7、钢筋网8、基床填料9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

通过对现有铁路路基进行研究发现，若要减小新建铁路路基引起既有高速铁路路基的附加沉降问题，需从两方面着手：一是对地基进行处理；二是减小新建铁路路基填土荷载。

本发明的基于既有铁路路基的帮宽路基结构通过减小新建铁路路基填土荷载，以保持既有路堤的稳定性，减少既有高速铁路路基的附加沉降。

请参阅图1至图4，本发明的基于既有铁路路基的帮宽路基结构包括两侧的台阶1、反滤层2和挡墙3，以及铺设在台阶1与挡墙3之间的碎石垫层4、中粗砂层5、镀锌金属网6、轻质土层7、钢筋网8及基床填料9。

台阶1设置在既有铁路路基的边坡上，在既有铁路路基的边坡上开挖形成台阶1。在台阶1上铺设(砌筑)反滤层2，反滤层2可保证渗透水流出时不带走铁路路基中的土壤，从而可防止流土的发生。帮宽的铁路路堤外侧浇筑挡墙3，挡墙3采用钢筋混凝土现浇结构，其底板3.1埋入地面线下，其墙体上开设有泄水孔3.2。在台阶1与挡墙3之间分层帮填轻质土层7。轻质土层7的底部从地面往上依次铺设碎石垫层4、夹防渗土工膜的中粗砂层5和镀锌金属网6。轻质土层7内于适当高度处沿横向铺设防裂钢筋网8。轻质土层7的内在防裂钢筋网8的上方沿横向间隔铺设有1～3层镀锌金属网6。轻质土层7上方铺设有夹防渗土工膜的中粗砂层5。中粗砂层5以上分层填筑路基基床填料9，基床填料9与既有铁路路基的边坡相接形成路基机床。

挡墙3在防渗土工膜(即中粗砂层5)对应位置设置泄水孔3.2。防渗土工膜集防渗与排水作用于一体，同时具备隔离和加筋的功能，泄水孔3.2可供防渗土工膜的积水引出。

需要指出的是，在图1至图4所示的实施例中，挡墙3为悬臂式挡墙。在其它优选实施例中，挡墙3也可采用如图5中所示扶壁式挡墙。

为在满足减小新建铁路路基填土荷载的要求的同时符合其它要求，轻质土层7采用容重7～10kN/m³、抗压强度0.8～1.5MPa的轻质土，轻质土层7的耐久性与主体工程寿命相同，其内不含有害和易燃物质，避免环境污染和消防隐患。轻质土层7可采用轻质泡沫混凝土，但不仅限于泡沫轻质混凝土。

请再次结合参阅图1至图4，本发明的基于既有铁路路基的帮宽路基结构施工方法包括以下步骤：

(1)清除地表腐殖物质，整平地面，碾压密实，进行地基处理。

(2)拆除既有铁路路基的边坡防护。

(3)在帮宽的铁路路堤外侧浇筑悬臂(扶壁)式挡墙3，挡墙3在轻质土防渗土工膜对应位置设置泄水孔3.2，将防渗土工膜的积水引出。

(4)既有铁路路基的边坡挖台阶1，一般每挖一层台阶后，铺设(砌筑)反滤层2。

(5)在铺有反滤层2的台阶1与挡墙3之间的地面铺设碎石垫层4。

(6)在碎石垫层4顶部铺设夹防渗土工膜的中粗砂层5。

(7)在中粗砂层5的防渗土工膜顶部铺设镀锌金属网6，以防止轻质土层7开裂。

(8)在镀锌金属网6上分层浇筑轻质土层7，一般分层厚度0.5～2m。

(9)边填筑轻质土层7边挖台阶1，不得一次开挖至顶，以防既有铁路路基边坡被雨水浸泡开裂。

(10)在轻质土层7适当高度处铺设防裂钢筋网8，以加强结构强度，防裂钢筋网8的钢筋直径6～10mm，间距100～200mm。

(11)在防裂钢筋网8上方的轻质土层7中铺设一至三层防裂镀锌金属网6。

(12)在轻质土层7的上方铺设夹防渗土工膜的中粗砂层5，防止雨水侵入轻质土层7的内部。

(13)在中粗砂层5的上方分层填筑基床填料9并与既有既有铁路路基的边坡相接，形成路基基床。

在轻质土层7顶面铺设一至三层防裂镀锌金属网6和夹防渗土工膜的中粗砂层5，防止雨水侵入轻质土的内部。

(12)在顶层的中粗砂层5的防渗土工膜顶部用基床填料9分层填筑路基基床。

为避免天气变化引起的热胀冷缩以及可能导致在结构中产生过大的温度应力，轻质土层7沿铁路路基的线路纵向设置伸缩缝。

本发明的基于既有铁路路基的帮宽路基结构及方法利用轻质土密度小的特性，可大大减小帮填路基的荷载，提高帮填路基的稳定性，减小铁路运营路基的附加沉降。轻质土外侧的挡土墙，可以减小轻质土用量、节约建设用地，并可作为轻质土填筑的“模板”。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。