多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体及铺筑方法与流程

本发明涉及铁路路基施工
技术领域：
，尤其涉及一种多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体及铺筑方法。
背景技术：
：随着我国铁路建设事业的快速发展，近年来铁路项目陆续向高纬、高寒技术难点地区扩展。在高寒多年冻土地区修建铁路冻胀、融沉等不良路基病害频频发生。路基冻胀产生的原因主要是路基水在冬季受低温影响，温度较高的水向温度较低的土层方向转移，在温差聚水作用下，水分迅速聚集并逐渐形成聚冰层。因此在该地区新建铁路中怎样采取行之有效的预防冻胀病害措施以及发生冻胀病害时该如何处理，是高寒地区铁路施工的技术难题。中建新疆建工（集团）有限公司承建的哈佳铁路是集团公司修建的第一条铁路，项目地处祖国东北部黑龙江省哈尔滨市方正县境内森林保护区，一年中多数时间处于冻土季。为预防路基冻胀病害的发生，通常采取在路基基底换填时选择合适的路基填料、加强排水设施以及添加土工织物构成加筋土等方式来防治；虽然这些措施为确保路基稳定有效防治冻害的产生起到了很好的效果，但因施工地段地处林区，地下水系丰富，难免还会因地下水系变化引发路基冻胀。技术实现要素：针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体及铺筑方法，解决了基床表层水下渗路基及路基基床含水量过大问题，从根本上防止冻胀和融沉病害的发生。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体，包括路基以及设在所述路基两侧的路堤边坡，所述路基从基床表层到基床底层依次填充有5%水泥级配碎石层，中粗砂层，夹铺在所述中粗砂层之间的一层不透水土工布，非冻胀a、b组土层；所述基床底层两侧铺设有渗水盲沟，各所述渗水盲沟内铺设有渗水管。优选方式为，所述路堤边坡铺设有用于排水的渗水盲管。优选方式为，所述5%水泥级配碎石层厚度为0.4～0.7m；所述中粗砂层厚度为0.2m；所述不透水土工布按照600g/m2标准进行铺设；和/或，所述非冻胀a、b组土层厚度为1.7～2.3m。优选方式为，所述渗水盲沟的盲沟底宽1.2～1.6m；渗水盲沟深度低于路基换填底面不小于0.5m；所述渗水盲沟的顶端至侧沟平台铺彻底之间铺设一层保温板，所述保温板厚度为0.1m，所述保温板下设置有碎石垫层。优选方式为，所述渗水盲沟沿铁路线路纵向上设置有多口间隔设置的检查井，各所述检查井均为预制拼装结构。优选方式为，所述渗水盲沟的出水口处设置端墙，所述端墙上设置有保温出口，所述保温出口四周边坡进行防护处理。多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体的铺筑方法，包括以下步骤：步骤一、获取施工地区的地质和水系；步骤二、在所述施工地区的路基从下至上依次换填非冻胀a、b组土、中粗砂和5%水泥级配碎石，并在所述中粗砂中铺设不透水土工布；步骤三、在基床底层两侧铺设渗水盲沟，各所述渗水盲沟内铺设有渗水管。优选方式为，所述步骤三中，铺设渗水盲沟的具体方法包括以下步骤：s1、挖沟槽，在施工之前对所述渗水盲沟所处位置进行地质和水系调查，使所述渗水盲沟与地表排水系统协调；s2、沟底基础施工，混凝土灌注前，沟槽清理干净，混凝土灌注按伸缩缝分段连续进行，各分段内混凝土应一次灌完，若因故中断，应按规范要求留施工缝；s3、安装渗水管，所述渗水管安装前，计算出管节接头位置，在接口处挖设工作坑，深度不低于20㎝；采用承插式柔性接头连接，安装时应使管节承口迎向流水方向，软管就位后，应将管节中心、高程逐渐调整到设计位置，并在管节两侧适当加土石垫块或砂石固定；所述渗水管的管壁上交错布置多个透水孔，各透水孔间距不大于200mm；s4、沟槽回填，所述渗水管安装就位后，渗水管的管身两侧对称回填级配碎石，并分层夯实；在沟槽顶回填细石料时，按基底排水方向由高至低向管身两侧同时分层填筑夯实；s5、封闭层施工，所述渗水盲沟的沟顶部设置封闭层，采用浆砌或干砌片石砌筑，或土工合成防渗材料铺成，并在其上夯填厚度不小于0.5m的粘土防水层；盲沟上有边沟可不设封闭层。优选方式为，还包括步骤s6、反滤层施工，在所述封闭层的下方设置反滤层，所述反滤层选用颗粒大小均匀的碎、砾石分层填筑，相邻层颗粒直径比不小于1:4，层厚不小于15cm，小于0.15mm粒径的砂应小于5%，沟底纵坡应大于1%。优选方式为，所述5%水泥级配碎石中碎石，要求颗粒中针片状碎石含量不应大于20%，质软、易破碎的碎石含量不超过10%，黏土团及有机物含量不超过2%，不均匀系数u=d60/d10不小于15，0.02mm以下颗粒质量百分率不大于3%。采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于本发明的多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体及铺筑方法，其中防冻胀结构体，包括路基以及设在路基两侧的路堤边坡，路基从基床表层到基床底层依次填充有5%水泥级配碎石层，中粗砂层，夹铺在中粗砂层之间的一层不透水土工布，非冻胀a、b组土层；基床底层两侧铺设有渗水盲沟，各渗水盲沟内铺设有渗水管。采用本发明的铺筑方法，铺筑的防冻胀结构体，实现了上封下排。基床表层采取含5%水泥级配碎石进行换填，阻断地表水从基床表层渗入，同时基床底层两侧增设的渗水盲沟，加强了路基基床排水能力。可见，本发明有效地将水源引离路基，保证多年冻土路基及路堑不受地上、地下水的侵蚀，有效防治多年冻土地区路基冻胀、融沉病害的产生。由于路堤边坡铺设有用于排水的渗水盲管；进一步增加了排水能力。附图说明图1是本发明多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体的结构示意图；图2是本发明中渗沟的剖面图；图3是本发明中检查井的位置示意图；图4是本发明中端墙出口的结构示意图；图5是本发明中端墙出水口的半平面图；图6是图5中a-a方向的放大剖面图；图中：1-水泥级配碎石层，2-中粗砂层，3-不透水土工布，4-非冻胀a、b组土层，5-侧沟，6-渗水盲沟，7-渗水管，8-碎石垫层，9-保温板，10-侧沟平台，12-检查井，120-井盖，121-井身，122-井基础，13-端墙。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清除明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例一：如图1至图5共同所示，一种多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体，包括路基以及设在路基两侧的路堤边坡，路基从基床表层到基床底层依次填充有5%水泥级配碎石层1，中粗砂层2，夹铺在中粗砂层2之间的一层两布一膜不透水土工布3，非冻胀a、b组土层4；基床底层两侧铺设有渗水盲沟6，各渗水盲沟6内铺设有渗水管7，具体是在侧沟5旁边平台下设置渗水盲沟6，渗水盲沟管底高程不大于侧沟平台10高程-1.3倍最大冻结深度-管径-0.25m。路堤边坡铺设有用于排水的渗水盲管。5%水泥级配碎石层1厚度为0.4～0.7m；中粗砂层2厚度为0.2m；不透水土工布3按照600g/m2标准进行铺设；和/或，非冻胀a、b组土层4厚度为1.7～2.3m。渗水盲沟6的盲沟底宽1.2～1.6m；渗水盲沟6深度低于路基换填底面不小于0.5m；渗水盲沟的顶端至侧沟平台10铺彻底之间铺设一层保温板9，保温板9厚度为0.1m，保温板9下设置有碎石垫层。如图3所示，渗水盲沟6沿铁路线路纵向上设置有多口间隔设置的检查井12，各检查井12均为预制拼装结构。本实施例中：渗水盲沟6沿线路纵向每隔30m设置一口圆形的检查井12，检查井12采用预制拼装式，井盖120、井身121及井基础122均采用c25混凝土预制。如图4、图5和图6所示，渗水盲沟6的出水口处设置端墙13，端墙13上设置有保温出口，保温出口四周边坡进行防护处理。优选的，保温出口的端部、顶部及两侧边坡，采用种植紫穗槐防护。渗沟开挖时，土质和全风化岩石地段应设支撑，其余地段应加强观测，设支撑。本例中端墙13的相对位置如图图4、图5和图6中所示，图中14为墙趾线，15为排水沟，16为混凝土基础，17为夯填黏性土。本发明的多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体，实现了上封下排。基床表层采取含5%水泥级配碎石进行换填，阻断地表水从基床表层渗入，同时基床底层两侧增设的渗水盲沟6，加强了路基基床排水能力。可见，本发明有效地将水源引离路基，保证多年冻土路基及路堑不受地上、地下水的侵蚀，有效防治多年冻土地区路基冻胀、融沉病害的产生。实施例二：如图1至图5共同所示，多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体的铺筑方法，包括以下步骤：步骤一、获取施工地区的地质和水系；步骤二、在施工地区的路基从下至上依次换填非冻胀a、b组土、中粗砂和5%水泥级配碎石，并在中粗砂中铺设不透水土工布3；其中5%水泥级配碎石中碎石，要求颗粒中针片状碎石含量不应大于20%，质软、易破碎的碎石含量不超过10%，黏土团及有机物含量不超过2%，不均匀系数u=d60/d10不小于15，0.02mm以下颗粒质量百分率不大于3%。同时满足，颗粒粒径d≤0.075mm含量不大于5%(重量比)，压实后颗粒粒径d≤0.075mm含量不大于7%(重量比)；且其不均匀系数u=d60/d10不得小于15，0.02mm以下颗粒质量百分率不得大于3%。在粒径大于22.4mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不少于30%。基床表层级配碎石材料性能：粒径大于1.7mm颗粒的洛杉矶磨耗率不大于30%；粒径大于1.7mm颗粒的硫酸钠溶液浸泡损失率不大于6%；粒径大于0.5mm的细颗粒的液限不大于25%，塑性指数小于6；iv、不得含有粘土及其它杂质。步骤三、在基床底层两侧铺设渗水盲沟6，各渗水盲沟6内铺设有渗水管7。本实施例中，步骤三中，铺设渗水盲沟6的具体方法包括以下步骤：s1、挖沟槽，在施工之前对渗水盲沟6所处位置进行地质和水系调查，使渗水盲沟6与地表排水系统协调；开挖前做好地面排水；施工必须切断原有的沟管时，应做好临时排水沟，保证排水；施工过程中应随时修整边坡，保持边坡的稳定性和平整性；s2、沟底基础施工，混凝土灌注前，沟槽清理干净，混凝土灌注按伸缩缝分段连续进行，各分段内混凝土应一次灌完，若因故中断，应按规范要求留施工缝；s3、安装渗水管7，渗水管7安装前，计算出管节接头位置，在接口处挖设工作坑，深度不低于20㎝；采用承插式柔性接头连接，安装时应使管节承口迎向流水方向，软管就位后，应将管节中心、高程逐渐调整到设计位置，并在管节两侧适当加土石垫块或砂石固定；渗水管7的管壁上交错布置多个透水孔，各透水孔间距不大于200mm；s4、沟槽回填，渗水管7安装就位后，渗水管7的管身两侧对称回填级配碎石，并分层夯实，每层回填厚度不超过20㎝；在沟槽顶回填细石料时，按基底排水方向由高至低向管身两侧同时分层填筑夯实；透水性材料应为坚硬、耐久、干净的碎石或卵石，不应含有机制、粘土或其他有害物质，其中粘性和脆性颗粒含量不超过3%，碎石磨耗值不应超过50%。s5、封闭层施工，渗水盲沟6的沟顶部设置封闭层，采用浆砌或干砌片石砌筑，或土工合成防渗材料铺成，并在其上夯填厚度不小于0.5m的粘土防水层；盲沟上有边沟可不设封闭层。步骤s6、反滤层施工，在封闭层的下方设置反滤层，反滤层选用颗粒大小均匀的碎、砾石分层填筑，相邻层颗粒直径比不小于1:4，层厚不小于15cm，小于0.15mm粒径的砂应小于5%，沟底纵坡应大于1%。本实施例中当采用土工织物做反滤层时，应先在底部及两侧沟壁铺好就位，并预留顶部覆盖所需的土工织物，拉直平顺紧贴下垫层，所有纵向或横向的搭接缝应交替错开，土工布搭接长度及各项指标应满足设计及相关技术规范要求。本实施例的施工材料表如下：本实施例中渗水盲沟填充碎石技术指标，见下表：项目检验指标母岩强度不小于30mpa碎石粒径3cm～8cm含泥量（按重量计）<2%发明的多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体的铺筑方法，与现有技术相比，具有以下优点：1、通过合理选择施工方法，周密施工组织安排，及时有效地处理了高寒地区路基发生冻胀病害情况，不但大大缩短了工期，而且降低施工成本；施工完毕经成本核算共计降低成本投入约200万元；2、从经济效益角度来看，通过对高寒地区冻土路基施工及对已发生冻胀路基的研究、总结，有效预防了高寒冻土地区施工再次出现的融沉、冻胀、积冰等冻害病害，避免了返工等造成的资金、工期浪费，节约了施工成本。应用实例在多年冻土地区修建铁路，我国经历了大兴安岭地区铁路、青藏铁路、柴木铁路以及哈大高铁建设，为哈佳铁路的修建，提供了宝贵的经验。但是哈佳铁路地处黑龙江省，线路穿越林区，多年冻土环境下的施工极其复杂，现有的施工方法及工艺还有待完善，只有通过不断的摸索和积累，总结出更加成熟的工艺及经验为本项目及公司其它铁路项目开发建设提供指导。哈佳铁路路基冻胀病害处理经过本工法的施工实践，冻胀情况明显下降，路基稳定性提高，结合后期连续观测，铁路路基质量有了较大保障。对于以后施工铁路预防路基冻胀、融沉的病害有显著效果。以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种多年冻土区铁路路基的防冻胀结构体及铺筑方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12