一种重载铁路路基基床结构的制作方法
【专利摘要】一种重载铁路路基基床结构，适用于设计轴重30t、道床厚度0.35m的重载铁路路基，其长期稳定性及耐久性好，而且路基基床填料应用范围广，可有效降低修筑成本。该基床结构厚度为3m，包括自下而上顺序填筑基床底层及基床表层，其厚度与K30的关系如下：当基床底层填料压实标准为190MPa/m>K30≥150MPa/m时，基床底层填筑厚度2.8m、基床表层填筑厚度0.2m；当基床底层填料压实标准为150MPa/m>K30≥130MPa/m时，基床底层填筑厚度2.6m、基床表层填筑厚度0.4m；当基床底层填料压实标准为130MPa/m>K30≥110MPa/m时，基床底层填筑厚度2.4m、基床表层填筑厚度0.6m。
【专利说明】
_种重载铁路路基基床结构
技术领域
[0001]本发明涉及铁道工程技术领域，尤其涉及一种重载铁路路基基床结构。
【背景技术】
[0002]目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的主方向，成为世界铁路发展的重要趋势。路基在重载铁路线桥隧结构中所占比例较高，一般都在50%以上。因此，重载铁路应特别重视路基工程的建造。
[0003]重载铁路由于列车轴重增大和编组增加，路基承受的连续动荷载幅值和作用次数明显增大，路基荷载特征发生明显变化。其中，列车轴重增大及相邻车辆轴间距减小影响动荷载的大小及作用深度，从而影响基床厚度。列车编组增加导致路基承受的连续作用次数增加，从而使填料中的累积孔压难以及时消散，造成有效动应力的减小和基床强度的直接降低，致使基床破坏。因此，重载铁路对路基基床结构提出了更尚的要求和新的挑战。
[0004]确定基床表层厚度，主要考虑结构强度与弹性变形两个方面。我国客货共线铁路修建和既有线改造时，基床结构的构筑多采用强度控制法，以作用在基床底层填土上的动应力不大于填土允许应力为控制条件。日本根据变形控制法来构筑基床表层厚度，对于沥青混凝土基床表层规定路基面的动变形应小于2.5mm。然而，国内外大量测试发现，包括土质基床表层在内，路基面动变形一般仅为Imm左右，实际很容易满足要求。张千里结合临界体积效应应变的概念，以控制重复荷载作用下路基不发生累积变形和累积孔压等累积效应为目的，提出了以应变为控制准则的基床构筑方法。
[0005]基床在承受长期列车循环荷载作用下，不仅要满足建成通车后强度及变形要求，还需满足列车循环荷载下的长期稳定性及耐久性要求，然而已有基床结构未考虑长期稳定性对结构厚度的影响。由于重载铁路路基基床结构受力特征及工作特点有别于普通铁路和高速铁路，其控制目的和构筑要求均存在较大差别。因而，现有路基基床结构构筑方法不能被重载铁路直接采用。目前，我国已有大秦线、朔黄线及山西中南部通道等重载铁路在运营与修建中，然而国内尚无完善的重载铁路路基基床结构构筑方法。并且铁路绵延几百上千公里，沿途地质条件多变，合格填料匮乏，如采用结构层厚度统一的两层基床结构，在经济和技术上也都不合理。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种重载铁路路基基床结构，适用于设计轴重30t、道床厚度0.35m的重载铁路路基，不仅能满足建成通车后强度要求，还能满足列车循环荷载下的累积变形要求，其长期稳定性及耐久性好，而且路基基床填料应用范围广，可有效降低修筑成本。
[0007]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0008]本发明的一种重载铁路路基基床结构，基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层之上，其特征在于:所述基床结构厚度为3m，包括自下而上顺序填筑基床底层及基床表层，基床底层、基床表层的厚度与地基系数K3。的关系如下:
[0009]当基床底层填料压实标准为190MPa/m>K3。多150MPa/m时，基床底层填筑厚度2.8m、基床表层填筑厚度0.2m ;
[0010]当基床底层填料压实标准为150MPa/m>K3。多130MPa/m时，基床底层填筑厚度2.6m、基床表层填筑厚度0.4m ;
[0011]当基床底层填料压实标准为130MPa/m>K3。多110MPa/m时，基床底层填筑厚度2.4m、基床表层填筑厚度0.6m。
[0012]本发明的有益效果是，适用于设计轴重30t、道床厚度0.35m的重载铁路路基，基床表层和基床底层均能满足建成通车后强度要求，也能满足列车循环荷载下的累积变形要求，其长期稳定性及耐久性好；在满足基床结构安全及稳定的条件下，路基基床填料应用范围广，可有效降低修筑成本。
【附图说明】
[0013]本说明书包括如下一幅附图:
[0014]图1是本发明一种重载铁路路基基床结构的断面图
[0015]图中结构名称及所对应有标记:道床0、基床表层1、基床底层2、路堤或基床换填层底面原状地基土层3。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]参照图1，本发明的一种重载铁路路基基床结构，基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层3之上。所述基床结构厚度为3m，包括自下而上顺序填筑的基床底层2及基床表层1，基床底层2、基床表层I的厚度与地基系数K3。的关系如下:
[0018]当基床底层2填料压实标准为190MPa/m>K3。彡150MPa/m时，基床底层2填筑厚度2.8m、基床表层I填筑厚度0.2m ;
[0019]当基床底层2填料压实标准为150MPa/m>K3。彡130MPa/m时，基床底层2填筑厚度
2.6m、基床表层I填筑厚度0.4m ;
[0020]当基床底层2填料压实标准为130MPa/m>K3。彡110MPa/m时，基床底层2填筑厚度
2.4m、基床表层I填筑厚度0.6m。
[0021]所述基床表层I的填筑材料为级配碎石或级配砂砾石，其压实后应满足K3(]MPa/m、压实系数、Evd55MPa，Evd为动态变形模量。
[0022]所述基床底层2的填筑材料为A、B或C组填料，其压实后应满足:
[0023]A 组填料 190MPa/m>K3。彡 150MPa/m、压实系数、E vd40MPa ；
[0024]B 组填料 150MPa/m>K3。彡 130MPa/m、压实系数、E vd40MPa ；
[0025]C 组填料 130MPa/m>K3。彡 110MPa/m、压实系数、E vd40MPa ；
[0026]Evd为动态变形模量。
[0027]所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层3压实后应满足K3。多90MPa/m、压实系数，其承载力不小于180kPa。
[0028]上述提及的级配碎石或级配砂砾石或A、B、C组填料，应满足相关的路基设计规范指标要求。
[0029]在本发明的重载铁路路基基床结构，基床表层I厚度宜随基床底层2填料而变化，且随基床底层2填料性能的不断提升经级配碎石强化的基床表层厚度I逐渐减薄。当基床底层2填料性质优良时可适当减薄级配碎石强化的基床表层I厚度，降低造价；而在基床底层2填料性质一般时，可通过增加级配碎石强化的基床表层I厚度，实现基床结构的良好服役性能。由于采用四轴车辆荷载计算，并考虑各轨枕底压力作用的叠加效应，本发明中的基床结构型式较半理论半经验的构造标准更加合理。理论验算证明，基床表层I和基床底层2均能满足建成通车后强度要求，也能满足列车循环荷载下的累积变形要求，其长期稳定性及耐久性好。
[0030]在本发明的重载铁路路基基床结构中，基床底层2填料应用范围较广，可反映不同地域环境填料的性质差异对基床结构的影响，其压实最低标准为130MPa/m>K3。彡110MPa/m(粗粒土的C组填料)。而传统基床底层填料应用范围较窄，仅可采用A组(K30= 150MPa/m)及B组(K3。= 130MPa/m)两类填料，此范围内规定的基床表层厚度0.7m大于本发明中相应的基床表层I构筑厚度0.2m及0.4m。因此，在满足基床结构安全及稳定的条件下，本发明中重载铁路路基基床结构修筑成本小，经济性好。
[0031]参照图1，基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层3、基床底层2、基床表层I的上表面均设置4%的路拱横坡，以利于排水。
【主权项】
1.一种重载铁路路基基床结构，基床结构填筑于路堤或基床换填层底面原状地基土层(3)之上，其特征在于:所述基床结构厚度为3m，包括自下而上顺序填筑的基床底层(2)及基床表层(I)，基床底层(2)、基床表层(I)的厚度与地基系数K3。的关系如下: 当基床底层(2)填料压实标准为190MPa/m>K3。多150MPa/m时，基床底层(2)填筑厚度2.8m、基床表层(I)填筑厚度0.2m ; 当基床底层(2)填料压实标准为150MPa/m>K3。多130MPa/m时，基床底层(2)填筑厚度2.6m、基床表层⑴填筑厚度0.4m ; 当基床底层(2)填料压实标准为130MPa/m>K3。彡110MPa/m时，基床底层(2)填筑厚度2.4m、基床表层(I)填筑厚度0.6m。2.如权利要求1所述一种重载铁路路基基床结构，其特征是:所述基床表层(I)的填筑材料为级配碎石或级配砂烁石，其压实后应满足K3()MPa/m、压实系数、Evd55MPa，Evd为动态变形模量。3.如权利要求1所述的一种重载铁路路基基床结构，其特征是:所述基床底层(2)的填筑材料为A、B或C组填料，其压实后应满足: A 组填料 190MPa/m>K3。彡 150MPa/m、压实系数、E vd40MPa ； B 组填料 150MPa/m>K3。彡 130MPa/m、压实系数、E vd40MPa ； C 组填料 130MPa/m>K3。彡 110MPa/m、压实系数、E vd40MPa ； Evd为动态变形模量。4.根据权利要求1所述一种重载铁路路基基床结构，其特征是:所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层(3)压实后应满足K3。多90MPa/m、压实系数，其承载力不小于 180kPa。5.根据权利要求1所述一种重载铁路路基基床结构，其特征是:所述基床以下路堤或基床换填层底面原状地基土层(3)、基床底层(2)、基床表层(I)的上表面均设置4%的路拱横坡。
【文档编号】E01B2/00GK105862521SQ201510027881
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】蒋楚生, 罗强, 李庆海, 邓天棋, 吕文强, 李飞, 兰小平, 司文明, 汤涌, 张良, 贺刚, 曾滟捷, 邢富强
【申请人】中铁二院工程集团有限责任公司