下穿既有线桥梁的路堤结构的制作方法

本实用新型涉及桥梁下道路修建的技术领域，具体而言，涉及下穿既有线桥梁的路堤结构。

背景技术：

随着城市交通量的增长和城市面积的增大，同时铁路网逐渐完善，将会遇到新建高速铁路或高速公路路堤下穿既有线桥梁(既有线路和桥梁)的填筑问题，新建线路坡度一般要求比较高，不可避免需填筑路堤结构，产生附加应力，对既有线桥梁产生影响，然而既有线桥梁设计要求较高，存在较大的风险。同时常规施工设备(如压路机、运料车等)施工时对既有线桥梁产生的影响和对桥墩产生撞击的风险。因此，迫切需要一种对既有桥梁影响为0的路堤结构和施工风险为0的路堤填筑新工艺。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种对现有桥梁影响较小的下穿既有线桥梁的路堤结构以及路堤填筑方法。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种下穿既有线桥梁的路堤结构。该下穿既有线桥梁的路堤结构包括由下至上依次设置的地基换填支撑层、路堤本体支撑层、上部结构和防撞结构；所述地基换填支撑层的上表面与地基水平面共面；所述地基换填支撑层的下表面与地基之间设有防水结构；所述上部结构为公路路面结构或轨道结构；所述地基换填支撑层和路堤本体支撑层包括轻质混凝土。

传统的道路结构包括由下至上设置的加固桩、垫层和路基本体；其中，加固桩可以使混凝土桩或碎石桩，垫层又叫过渡层，可以根据加固桩来设置，例如，如果加固桩是碎石桩，那么垫层通常采用级配碎石，如果加固桩是混凝土桩，那么垫层通常采用混凝土；路基本体通常是分层碾压的土体。而本实用新型的下穿既有线桥梁的路堤结构明显不同于现有的道路结构，结构更为简单，具有较好的防水功能，强度高，不仅便于施工，而且不会对桥梁的桩基承台产生影响，非常适合作为下穿既有线桥梁的路堤结构。

进一步地，所述路堤本体支撑层的横向边坡设有纵向台阶，所述纵向台阶外设有包边土层。由此，提升路堤本体支撑层的结构稳定性。其中，所述横向是指垂直于线路方向，所述纵向是指沿线路方向。进一步地，所述包边土层由粘性土构成，其厚度为0.5-1.5m。所述粘性土指的是含粘粒较多，透水性较小的土。粘性土压实后水稳性好，强度较高，毛细作用大，其颗粒细，孔隙小而多，透水性弱，具膨胀、收缩特性，力学性质随含水量大小而变化。工程上将塑性指数大于等于3且小于等于10的土称为轻亚粘土，将塑性指数大于10且小于等于17的土称为粉质粘土，将塑性指数大于17的土称为粘土。土质学中一般按粘粒(粒径小于0.005毫米)含量多少分为三类:(1)粘土，粘粒含量大于30％；(2)亚粘土(亦称"粉质粘土")，粘粒含量在10％-30％之间；(3)亚砂土，粘粒含量3％-10％。

进一步地，所述路堤本体支撑层的纵向端部设有横向台阶。由此，所述路堤本体支撑层与传统的道路结构的路基本体采用台阶过渡配合，提升接缝处的稳定性。进一步地，所述横向台阶的宽度≥2m，由此，确保所述路堤本体支撑层与传统的道路结构的路基本体的结合强度。

进一步地，所述路堤结构的纵向长度≥所述既有线桥梁的承台的纵向长度的8倍。由此，足够长的路堤结构可以更大程度地减小传统的道路结构对既有线桥梁的桩基承台的影响。

进一步地，所述地基换填支撑层的横截面宽度由上至下依次减小；或所述地基换填支撑层包括由上至下分布且宽度依次减小的至少两个子支撑层。传统的开挖方式是直挖下去，侧边土压力容易垮塌，造成旧地基的破坏，采用上述形状的地基换填支撑层，可以减小因地基换填支撑层替换地基而对既有线桥梁的桩基承台产生影响。

进一步地，所述地基换填支撑层包括三个所述子支撑层，其中，上部子支撑层的横截面形状为矩形，中部子支撑层的横截面形状为倒梯形，下部子支撑层的横截面形状为矩形。由此，不仅便于施工，且对既有线桥梁的桩基承台的影响非常小。

进一步地，所述地基换填支撑层的横向端部与所述既有线桥梁的承台之间的距离≥2m；所述地基换填支撑层的深度为0.5-2m。由此，确保地基换填支撑层的支撑作用，并减小因地基换填支撑层替换地基而对既有线桥梁的桩基承台产生影响。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种下穿既有线桥梁的路堤填筑方法。该下穿既有线桥梁的路堤填筑方法包括以下步骤：

1)开挖地基，并铺设防水结构；然后填充轻质混凝土，即得到地基换填支撑层；

2)在所述地基换填支撑层上继续浇筑轻质混凝土，即得到路堤本体支撑层；

3)在所述路堤本体支撑层的横向端部设置纵向台阶，然后在所述纵向台阶外部设置包边土层；在所述路堤本体支撑层的纵向端部设置横向台阶；

4)在所述路堤本体支撑层的上方设置上部结构和防撞结构。

本实用新型的下穿既有线桥梁的路堤填筑方法的工艺简单，不采用压路机、运料车等设备，无撞击桥墩产生的风险，施工时对既有线桥梁产生的影响较小，可以大规模应用于下穿既有线桥梁的路堤填筑。

进一步地，所述轻质混凝土的浇筑采用分层分区浇筑，每层的厚度为0.5-0.8m，每层的纵向和横向宽度为10-15m。由此，所得地基换填支撑层和路堤本体支撑层的强度高。

进一步地，所述地基换填支撑层的体积按照公式“(地基换填支撑层的体积*土体容重)≥[(地基换填支撑层的体积*地基换填支撑层的轻质混凝土容重)+(路堤本体支撑层的体积*路堤本体支撑层的轻质混凝土容重)+上部结构的荷载+车辆荷载]”来进行计算；其中，所述体积的单位为m³，所述容重的单位为kN/m³，所述荷载的单位为kN；所述土体容量为所述地基换填支撑层所占用的地基土体的容量。由此，确保地基换填支撑层具有优异的支撑效果。其中，所述容重指单位容积内物体的重量，常用于工程上指一立方的重量，如单位体积土体的重量。所述荷载习惯上指施加在工程结构上使工程结构或构件产生效应的各种直接作用。

可见，本实用新型的下穿既有线桥梁的路堤结构明显不同于现有的道路结构，结构更为简单，具有较好的防水功能，强度高，不仅便于施工，而且不会对桥梁的桩基承台产生影响，非常适合作为下穿既有线桥梁的路堤结构。本实用新型的下穿既有线桥梁的路堤填筑方法的工艺简单，不采用压路机、运料车等设备，无撞击桥墩产生的风险，施工时对既有线桥梁产生的影响较小，可以大规模应用于下穿既有线桥梁的路堤填筑。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1的下穿既有线桥梁的路堤结构的横向剖视图。

图2为本实用新型实施例1的下穿既有线桥梁的路堤结构的纵向剖视图。

图3为本实用新型实施例2的下穿既有线桥梁的路堤结构的横向剖视图。

上述附图中的有关标记为：

1：地基换填支撑层；

11：上部子支撑层；

12：中部子支撑层；

13：下部子支撑层；

2：路堤本体支撑层；

21：纵向台阶；

22：横向台阶；

3：上部结构；

4：防撞结构；

5：防水结构；

6：包边土层；

7：承台；

8：地基；

91：加固桩；

92：垫层；

93：路基本体；

L：地基换填支撑层的横向端部与桥梁的承台之间的距离；

H：地基换填支撑层的深度；

D1：包边土层的厚度；

D2：纵向台阶的宽度。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例1

如图1-2所示的下穿既有线桥梁的路堤结构，包括由下至上依次设置的地基换填支撑层1、路堤本体支撑层2、上部结构3和防撞结构4；所述地基换填支撑层1的上表面与地基8水平面共面；所述地基换填支撑层1的下表面与地基8之间设有防水结构5；所述上部结构3为公路路面结构；所述地基换填支撑层1和路堤本体支撑层2包括轻质混凝土。

所述防撞结构4为等级为SS级的防撞栏杆。

所述防水结构5为土工膜。

所述路堤本体支撑层2的横向边坡设有纵向台阶21，所述纵向台阶21外设有包边土层6；所述包边土层6由粘性土构成，其厚度D1为1m；所述粘性土为塑性指数大于17的粘土。

现有的道路结构包括由下至上设置的加固桩91、垫层92和路基本体93，所述路堤本体支撑层2的纵向端部设有横向台阶22，所述路基本体93与所述路堤本体支撑层2通过所述横向台阶22连接。所述横向台阶22的宽度D2为3m。

所述路堤结构的纵向长度为所述既有线桥梁的承台7纵向长度的10倍。

所述地基换填支撑层1包括由上至下分布且宽度依次减小的三个所述子支撑层，其中，上部子支撑层11的横截面形状为矩形，中部子支撑层12的横截面形状为倒梯形，下部子支撑层13的横截面形状为矩形。

所述地基换填支撑层1的横向端部与所述既有线桥梁的承台7之间的距离L≥2m；所述地基换填支撑层1的深度H为0.5-2m。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的下穿既有线桥梁的路堤结构具有的区别是：如图3所示，所述地基换填支撑层1的横截面宽度由上至下依次减小；所述上部结构3为轨道结构。

应用实施例1-2的下穿既有线桥梁的路堤结构的填筑方法包括以下步骤：

1)开挖地基8，并铺设防水结构5；然后填充轻质混凝土，即得到地基换填支撑层1；

2)在所述地基换填支撑层1上继续浇筑轻质混凝土，即得到路堤本体支撑层2；

3)在所述路堤本体支撑层2的横向端部设置纵向台阶21，然后在所述纵向台阶21外部设置包边土层6；在所述路堤本体支撑层2的纵向端部设置横向台阶22；

4)在所述路堤本体支撑层2的上方设置上部结构3和防撞结构4。

所述轻质混凝土的浇筑采用分层分区浇筑，每层的厚度为0.6m，每层的纵向和横向宽度为12m。

所述地基换填支撑层1体积按照公式“(地基换填支撑层1的体积*土体容重)＝[(地基换填支撑层1的体积*地基换填支撑层1的轻质混凝土容重)+(路堤本体支撑层2的体积*路堤本体支撑层2的轻质混凝土容重)+上部结构3的荷载+车辆荷载]”来进行计算；其中，所述体积的单位为m³，所述容重的单位为kN/m³，所述荷载的单位为kN；所述土体容量为所述地基换填支撑层所占用的地基土体的容量。

开挖前，首先根据上述公式计算出地基换填支撑层1的体积，然后根据地基换填支撑层1的横截面形状以及使“所述地基换填支撑层1的横向端部与所述既有线桥梁的承台7之间的距离L≥2m，所述地基换填支撑层1的深度H为0.5-2m”为前提条件，确定所述地基换填支撑层1的深度和宽度，然后即可开挖地基8。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。