运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构及构筑方法与流程

本发明涉及帮宽路基结构领域，特别是一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构及构筑方法。

背景技术：

1、近年来，随着轨道交通迅速发展，新建(构)筑物与既有建(构)筑物难免交叉影响，二者相互关系表现为紧邻、上跨、下穿等。在新建(构)筑物附加荷载作用下，既有建(构)筑物可能产生不均匀沉降、侧向移位、倾斜失稳、压溃压裂等病害，甚至引发重大安全事故。

2、然而，新建高速铁路引入主干线无砟轨道铁路时，一般是选择在路基段接入既有无砟铁路，即在既有无砟铁路路堤边坡侧帮宽建造路基工程，此类路基帮宽建造若处置不当，极易诱发既有无砟铁路路基竖向或侧向变形超限，直接影响既有高速铁路列车运营舒适性，甚至威胁列车安全运营，造成重大事故，也会影响新建高速铁路引入段的平顺性。既有高速无砟铁路路堤是否发生侧向移位取决于其受到的水平推力，当帮宽路基作用于既有路堤边坡的水平推力大于临界推力时，既有路堤将发生侧向移位，导致铁路轨道产生侧向扭曲变形，水平推力越大、侧向位移越明显；反之，当帮宽路基作用于既有路堤边坡的水平推力较小时，既有路堤将不会发生侧向移位。

3、由此可见，无砟轨道铁路接轨段帮宽路基结构及其构筑方法是高速铁路组网串联的核心技术之一。已有的专利、论文及规范等虽有不少关于路基帮宽结构和建造技术成果，却鲜有基于水平安全控制的帮宽路基组合结构和构筑方法，所述水平安全控制是指帮宽路基作用于既有路堤边坡的水平推力小于临界推力，帮宽路基不会诱发既有路堤侧向移位，能够满足高速列车舒适高速和安全运营需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术存在帮宽路基作用于既有路堤边坡的水平推力普遍较大，会造成既有路堤将发生侧向移位的问题，提供一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构及构筑方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构，包括既有路堤，所述既有路堤具有边坡，还包括设置于所述边坡上的轻质填筑体，所述轻质填筑体远离所述边坡的一侧设置有帮宽填筑体；所述轻质填筑体采用轻质填料填筑，所述帮宽填筑体采用普通路基填料填筑，在沿所述既有路堤横截面方向上，所述轻质填筑体的顶部宽度l1大于所述轻质填筑体的低部宽度l2，所述帮宽填筑体的顶部宽度l3小于所述帮宽填筑体的低部宽度l4，其中，l1＞0、l2≥0、l3＞0、l4＞0。

4、本技术的一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构，基于既有运营高速无砟铁路路堤水平安全控制，提出了一种由轻质填筑体和帮宽填筑体组成的新型帮宽路基结构，该结构面向高速铁路组网需要，尤其适用于运营高速无砟铁路接轨段路堤帮宽；本发明所述轻质填筑体和帮宽填筑体分别采用轻质填料和普通路基填料填筑，避免帮宽路基全断面填筑轻质填料，由于轻质填料价格远高于普通路基填料，可见，本发明新型帮宽路基结构可有效降低工程投资，经济效益显著。另一方面，在既有运营高速无砟铁路路堤容许水平抗力的基础上，采用轻质材料填筑轻质填筑体有利于降低轻质填筑体重量，能够使既有路堤边坡所受水平推力小于临界推力。

5、优选地，所述轻质填筑体为倒三角形形状。

6、优选地，定义所述边坡与所述既有路堤的路堤底面之间夹角为α，

7、当所述夹角时，所述轻质填筑体和帮宽填筑体之间理论接触面与既有路堤底面的夹角为

8、当所述夹角时，所述轻质填筑体和帮宽填筑体之间理论接触面与既有路堤底面的夹角为

9、其中，所述为帮宽填筑体路基填料内摩擦角，单位rad；所述轻质填筑体和所述帮宽填筑体之间理论接触面为所述轻质填筑体的顶部靠近所述帮宽填筑体的端点至所述轻质填筑体的底部靠近所述既有路堤的端点之间的连线。

10、优选地，所述轻质填筑体和帮宽填筑体之间的接触面为台阶形。

11、本技术还公开了一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构的构筑方法，包括如下步骤：

12、s1.确定沿线路纵向每延米既有运营高速无砟铁路路堤的容许水平抗力[e]，单位kn/m；

13、s2.初步选取拟用于构筑轻质填筑体的轻质填料；

14、s3.确定拟用于构筑轻质填筑体轻质填料重度γ和所述边坡与所述既有路堤的路堤底面之间夹角α；

15、s4.根据所述夹角α确定轻质填筑体轻质填筑体的容许重度[γ]；

16、s5.确定所述轻质填筑体的容许重度[γ]，并判定s3中拟用于构筑轻质填筑体轻质填料重度γ是否满足γ≤[γ]；

17、若γ满足γ≤[γ]，则s2中拟用于构筑轻质填筑体轻质填料满足要求；

18、若γ不满足γ≤[γ]，则重选拟用于构筑轻质填筑体轻质填料，并重复s3-s5，直至满足γ≤[γ]的要求；

19、s6.根据所述夹角α填筑轻质填筑体和帮宽填筑体。

20、优选地，本技术的一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构的构筑方法，在既有运营高速无砟铁路路堤容许水平抗力的基础上，构建了无砟轨道铁路接轨段帮宽路基结构构筑方法，该方法能够实现新型帮宽路基结构顺利构筑成型，能够避免干扰高速无砟铁路正常运营，且流程清晰、易于操作，具有广阔的推广应用前景。

21、优选地，在s1中，通过数值仿真分析或室内模型试验，确定所述沿线路纵向每延米既有运营高速无砟铁路路堤的容许水平抗力[e]。

22、优选地，在s3中，还确定所述边坡与帮宽路基之间的摩擦角δ、普通路基填料内摩擦角和所述边坡的高度h，其中，帮宽路基包括轻质填筑体和帮宽填筑体。

23、优选地，在s5中，

24、当所述夹角时，轻质填筑体的容许重度[γ]通过以下公式确定：

25、

26、当所述夹角时，轻质填筑体的容许重度[γ]通过以下公式确定：

27、

28、式中[γ]为所述轻质填筑体的容许重度，单位kn/m3；[e]为所述沿线路纵向每延米既有运营高速无砟铁路路堤的容许水平抗力，单位kn/m；为帮宽填筑体路基填料内摩擦角，单位rad；δ为所述边坡与帮宽路基之间的摩擦角，单位rad；α为所述边坡与所述既有路堤的路堤底面之间夹角，单位rad；k为安全系数，k取值不小于11；h为所述边坡高度，单位m。

29、优选地，当所述夹角时，先填筑一层轻质填筑体，完成填筑后再填筑一层帮宽填筑体，之后循环分层填筑直至帮宽路基顶面；

30、所述夹角时，先填筑一层帮宽填筑体，完成填筑后再填筑一层轻质填筑体，之后循环分层填筑直至帮宽路基顶面。

31、优选地，基于室内土工试验，确定所述边坡与帮宽路基之间的摩擦角δ。

32、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

33、1、本技术的一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构，基于既有运营高速无砟铁路路堤水平安全控制，提出了一种由轻质填筑体和帮宽填筑体组成的新型帮宽路基结构，该结构面向高速铁路组网需要，尤其适用于运营高速无砟铁路接轨段路堤帮宽；本发明所述轻质填筑体和帮宽填筑体分别采用轻质填料和普通路基填料填筑，避免帮宽路基全断面填筑轻质填料，由于轻质填料价格远高于普通路基填料，可见，本发明新型帮宽路基结构可有效降低工程投资，经济效益显著。另一方面，在既有运营高速无砟铁路路堤容许水平抗力的基础上，采用轻质材料填筑轻质填筑体有利于降低轻质填筑体重量，能够使既有路堤边坡所受水平推力小于临界推力。

34、2、本技术的一种运营高速无砟铁路接轨段帮宽路基结构的构筑方法，在既有运营高速无砟铁路路堤容许水平抗力的基础上，构建了无砟轨道铁路接轨段帮宽路基结构构筑方法，该方法能够实现新型帮宽路基结构顺利构筑成型，能够避免干扰高速无砟铁路正常运营，且流程清晰、易于操作，具有广阔的推广应用前景。