本发明涉及岩土工程领域，特别是涉及一种铁路路基建造方法。
背景技术：
高速铁路(通常指时速在时速350km/h以上的火车)是世界高速交通发展的潮流，特别是我国的高速铁路发展非常快。
然而，在我国的东北、西北等地区存在着多年冻土地区和季节性冻土地区。在这些冻土地区发生的路基冻胀会给高速铁路带来很大的不利影响。在现有技术中，对高速铁路采取了一定防冻胀措施，例如：在路基的冻深范围内填筑细颗粒小于等于5％重量含量的级配碎石。然而，在施工过程中，难以准确地控制级配碎石中细颗粒的含量，这导致铁路路基仍然会出现冻账现象。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种铁路路基建造方法。在本发明的方法中，扩大了原料中的细颗粒的含量范围，便于施工。
根据本发明的铁路路基建造方法，包括以下步骤：步骤一：获得施工地区的地基含水量；步骤二：在施工地区的地基上逐层向上依次填筑底防冻胀层、级配碎石层和顶防冻胀层。在步骤二中，级配碎石层由包括粒径在0.5mm-30mm之间的第一类碎石颗粒、粒径小于0.5mm的第二类碎石颗粒和粘结剂的原料制成。以重量计，第二类碎石颗粒在原料中的含量在5％-30％之间。
在本发明的方法中，在原料中，粒径小于0.5mm的第二类碎石颗粒(等同于现有技术中的细颗粒)的含量在6％-30％之间，例如可以为7％-30％、8％-30％、10％-30％、15％、18％、19％、20％-30％。也就是说，与现有技术中的级配碎石中的含量，本发明方法的原料中的细颗粒的含量范围更大。在构筑级配碎石层的过程中，第二类碎石颗粒可由粘结剂粘结成较大的颗粒，从而避免由级配碎石中的细颗粒导致的路基冻胀。在施工过程中，能够非常容易地精确配制成这种原料，从而有助于避免由原料因素而导致的路基冻胀。应理解的是，“粒径小于0.5mm”并不包含粒径等于零的状况。另外，底防冻胀层和顶防冻胀层都是本领域的技术人员容易理解的，例如底防冻胀层可为a、b组土，顶防冻胀层可以为混凝土层。
在一个实施例中，以重量计，粘结剂包括水泥，其在原料中的含量在5％-7％之间，余量为第一类碎石颗粒。水泥能够有效地将粒径小于0.5mm的碎石颗粒粘结到一起而形成大颗粒。此外，这些小的碎石颗粒对硬化后的水泥起到弥散强化作用，使得所形成的大颗粒具有较高的强度，有助于提高路基的强度。过多的水泥并不会进一步路基的强度，甚至会造成在构筑过程中第一类碎石颗粒和第二类碎石颗粒在水泥浆中分层而损害路基的强度，因此在本发明的方法水泥占原料的重量含量为5％-7％。在一个具体的实施例中，可使用标号为c30的水泥。这种标号的含义是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。
在一个实施例中，粘结剂还包括土固化剂，以重量计，土固化剂在在原料中的含量在3％-5％之间。在原料中，不可避免地存在有一些土颗粒。土颗粒会导致水泥硬化后的强度严重下降，这对于高速铁路路基来说是非常严重的问题。由此，申请人创造性地在原料中添加了土固化剂，以将很多土颗粒粘结到一起并形成高强度的大的固化颗粒。当然，水泥可以进一步将这些固化颗粒与第一类碎石颗粒和第二类碎石颗粒粘结到一起，从而一起形成高强度的级配碎石层。
在一个实施例中，以重量计，土固化剂含有17％-22％的硅酸盐、25％-30％的铝酸盐、10％-15％的硫酸盐、8％-13％的二氧化硅、10％-13％的硫铝酸盐、3％-7％的氯化物和4％-5％的活性氧化钙。土固化剂与水反应生成的铝酸根、硅酸根也会与土颗粒中的金属离子反应。活性氧化钙会与水反应ca(oh)2。ca(oh)2会与土颗粒表面吸附的金属离子反应，并且由此生成了生成了大量具有较高强度、化学惰性且体积微膨胀的结晶水化物以及强胶结性能的无定型胶凝体。结晶水化物成为固化颗粒的骨架，无定型胶凝体充填于颗粒之间，大大提高了级配碎石层的强度并且显著降低了其渗透系数。整个过程还消耗了大量水分，有助于级配碎石层的施工快速进行。
在一个实施例中，在步骤二中，将原料与水相混合；然后将混合物填筑到地基中并压紧以形成级配碎石层。
在一个优选的实施例中，在步骤二中，还向级配碎石层内注入缝隙填充剂，缝隙填充剂由液态活性甲基丙烯酸树脂和催化凝固剂组成。缝隙填充剂可填充到级配碎石层内的颗粒之间的间隙内并且将这里的水分排出，这有助于进一步降低路基的冻胀。在一个实施例中，以重量计，缝隙填充剂在级配碎石层中的含量5％到7％之间。
在一个实施例中，在步骤二中，根据地基含水量、底防冻胀层的厚度获得原料的初始成分，然后根据所制备的级配碎石层的热导率k、水的固液相变潜热l、地面冻结指数反复调配所述原料的成分，直到铁路路基的的冻深xs大于施工地区的最大冻深。
在一个实施例中，在步骤二中，还通过冻胀实验获得底防冻胀层的冻胀量δh1、级配碎石层的冻胀量δh2和顶防冻胀层的冻胀量δh3。冻胀量δh1、冻胀量δh2以及冻胀量δh3之和小于等于所述铁路路基的最大允许冻胀量δh。冻胀实验是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。
与现有技术相比，本发明的优点在于：与现有技术相比，扩大了原料中的细颗粒的含量范围，便于施工。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
在中国东北某地区，最冷月平均气温为-15℃，属严寒地区，最大冻深为2.14米。水的固液相变潜热l为334.56kj/kg，地面冻结指数f为1515℃.d，地基含水量以重量计为18％。
铁路路基的底防冻胀层为a、b组土，顶防冻胀层为混凝土层，级配碎石层的原料中含有粒径在0.5mm-30mm之间的第一类碎石颗粒、粒径小于0.5mm的第二类碎石颗粒和水泥。经反复调配，得到的级配碎石层的原料成分如下：以重量计，第一类碎石颗粒的含量85％，第二类碎石颗粒的含量10％、水泥含量5％。由这种原料制成的级配碎石层的热导率k为0.573w/m.k。
路基结构为：底防冻胀层为的厚度为0.55米，级配碎石层的厚度为1.2米，顶防冻胀层的厚度为1.0米。经计算得出：铁路路基的冻深xs是2.75米，大于该地区的最大冻深为2.14米。经冻胀实验得知，底防冻胀层冻胀量δh1为0.28毫米、级配碎石层的冻胀量δh2为3.2毫米、顶防冻胀层的冻胀量δh3为0毫米。由此，冻胀量δh1、冻胀量δh2与冻胀量δh3之和为3.48毫米。
现场实验性施工后，测得：路基的冻深为2.71米，冻胀量为3.28毫米。因此，由本发明的方法得到的铁路路基满足了路基冻胀变形要求。
实施例2：
在中国东北某地区，最冷月平均气温为-27.3℃，属严寒地区，最大冻深为2.72米。水的固液相变潜热l为334.56kj/kg，地面冻结指数f为2408℃.d，地基含水量为28％。
铁路路基的底防冻胀层为a、b组土，顶防冻胀层为混凝土层，级配碎石层的原料中含有粒径在0.5mm-30mm之间的第一类碎石颗粒、粒径小于0.5mm的第二类碎石颗粒和土固化剂。经反复调配，得到原料的成分如下：以重量计，第一类碎石颗粒的含量86％，第二类碎石颗粒的含量10％、土固化剂含量4％。由这种原料制成地级配碎石层的热导率k为0.685w/m.k。
路基结构为：底防冻胀层的厚度为0.48m，级配碎石层的厚度为1.0米，顶防冻胀层的厚度为2.0米。经计算得知，铁路路基的冻深xs为3.48米，大于该地区的最大冻深为2.72米。经冻胀实验得知，底防冻胀层冻胀量δh1为0.58毫米、级配碎石层的冻胀量δh2为2.20毫米、顶防冻胀层的冻胀量δh3为0.0毫米。由此，冻胀量δh1、冻胀量δh2与冻胀量δh3之和为2.78毫米。
现场实验性施工后，测得：路基的冻深为3.35米，冻胀量为2.69毫米。因此，由本发明的方法得到的铁路路基满足了路基冻胀变形要求。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。