無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法專利背景

隨著列車運(yùn)行速度不斷提高，對路基結(jié)構(gòu)的形式提出了新的要求。以往高速鐵路無碴軌道多鋪設(shè)在隧道內(nèi)、高架結(jié)構(gòu)和橋梁上，后來逐步擴(kuò)大到土質(zhì)路基上。

由于高速鐵路對線路的高平順性、穩(wěn)定性、耐久性等均提出了新的要求，對路基地基的總沉降、工后沉降及差異沉降量都有嚴(yán)格限制。傳統(tǒng)的路基結(jié)構(gòu)，采用高路堤時，總沉降及工后沉降量較大、差異沉降難以控制；而采用低路堤結(jié)構(gòu)，動力對地基的影響顯著，由于動力對地基的影響，工后沉降及差異沉降難以控制。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案只是將路基方案改為橋梁結(jié)構(gòu)，以橋代路。相比而言，橋梁結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性方面較差，尤其在曲線段上，橫向穩(wěn)定性問題成為設(shè)計(jì)考慮的主要因素。

中國高速鐵路建設(shè)規(guī)模大、線路長，區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，若采用橋梁結(jié)構(gòu)則造價(jià)太高，將嚴(yán)重影響高速鐵路的發(fā)展速度。因此，在資金投入有限的前提下，迫切需要尋求一種強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性和耐久性好，并且的新結(jié)構(gòu)路基，這種新結(jié)構(gòu)路基的施工工藝應(yīng)當(dāng)簡單、適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)成本并符合環(huán)保的要求。

無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法專利目的

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，它具有強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性和耐久性好的特點(diǎn)。

無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法技術(shù)方案

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，包括鋼筋混凝土樁、加筋墊層和土質(zhì)路基，鋼筋混凝土樁沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置，其頂端固結(jié)有樁帽，加筋墊層鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁的上方，土質(zhì)路基填筑于加筋墊層之上，其特征是：所述加筋墊層由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級配碎石層、第一層土工格柵層、第二層級配碎石層、第二層土工格柵層、第三層級配碎石層構(gòu)成。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》解決該技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是：《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，包括鋼筋混凝土樁、加筋墊層和土質(zhì)路基，鋼筋混凝土樁沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置，其頂端固結(jié)有樁帽，加筋墊層鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁的上方，土質(zhì)路基填筑于加筋墊層之上，其特征是：所述加筋墊層由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級配碎石層、第一層土工格柵層、第二層級配碎石層、復(fù)合土工膜層、第三層級配碎石層、第二層土工格柵層和第四層級配碎石層構(gòu)成。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基綜合了雙塊式軌枕埋入式無碴軌道和板式無碴軌道與復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的各自特點(diǎn)，充分利用樁-網(wǎng)-土三者的共同作用原理來滿足無碴軌道的強(qiáng)度與沉降變形要求，克服了高路堤結(jié)構(gòu)沉降量及差異沉降量大而低路堤結(jié)構(gòu)動力影響程度大的缺點(diǎn)，具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、堅(jiān)固耐用，軌道變形小，且累積變形小等優(yōu)點(diǎn)，有利于高速行車，可大大減小養(yǎng)護(hù)維修工作量、降低養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)強(qiáng)度和改善養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。作為一種剛性路基，既可用于無碴軌道鐵路深厚軟弱地基加固，也可用于舊線改造中已建土質(zhì)路堤的加固、無碴軌道道岔區(qū)等。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種上述無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)筑方法。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)筑方法包括如下步驟：①沿路基縱橫向間隔布設(shè)灌注的鋼筋混凝土樁；②鋪設(shè)加筋墊層；③填筑土質(zhì)路基。

無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法改善效果

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基構(gòu)筑方法，施工工藝簡單，能有效地降低建設(shè)成本，并符合環(huán)保的要求，因而具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

圖1是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的橫斷面示意圖；

圖2是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的橫斷面的局部放大示意圖；

圖3是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的加筋墊層的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的加筋墊層的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在高路堤情況時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的加筋墊層級配碎石要求的顆粒級配曲線圖。

圖中標(biāo)記及所對應(yīng)的部件、部位：鋼軌1、混凝土基礎(chǔ)2、軌道板3、加筋墊層10、第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112、復(fù)合土工膜層113、第一層級配碎石層121、第二層級配碎石層122、第三層級配碎石層123、第四層級配碎石層124、鋼筋混凝土樁20、樁帽201、擴(kuò)展角度θ、土質(zhì)路基30、原筑土質(zhì)路基301。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》涉及一種鐵路路基及其構(gòu)筑方法，特別涉及一種高速鐵路無碴軌道路基及其構(gòu)筑方法。

1.無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，包括鋼筋混凝土樁（20）、加筋墊層（10）和土質(zhì)路基（30），鋼筋混凝土樁（20）沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置，其頂端固結(jié)有樁帽（201），加筋墊層（10）鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁（20）的上方，土質(zhì)路基（30）填筑于加筋墊層（10）之上，其特征是：所述加筋墊層（10）由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級配碎石層（121）、第一層土工格柵層（111）、第二層級配碎石層（122）、第二層土工格柵層（112）、第三層級配碎石層（123）構(gòu)成。

2.無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，包括鋼筋混凝土樁（20）、加筋墊層（10）和土質(zhì)路基（30），鋼筋混凝土樁（20）沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置，其頂端固結(jié)有樁帽（201），加筋墊層（10）鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁（20）的上方，土質(zhì)路基（30）填筑于加筋墊層（10）之上，其特征是：所述加筋墊層（10）由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級配碎石層（121）、第一層土工格柵層（111）、第二層級配碎石層（122）、復(fù)合土工膜層（113）、第三層級配碎石層（123）、第二層土工格柵層（112）和第四層級配碎石層（124）構(gòu)成。

3.如權(quán)利要求1或2所述的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，其特征是：所述第一層土工格柵層（111）、第二層土工格柵層（112）采用低應(yīng)變高強(qiáng)度雙向土工格柵，其極限抗拉強(qiáng)度不小于80千牛/米，標(biāo)稱強(qiáng)度延伸率不大于10％，網(wǎng)孔尺寸80～150毫米。

4.如權(quán)利要求2所述的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，其特征是：所述復(fù)合土工膜層（113）采用“土工布-土工膜-土工布”結(jié)構(gòu)的復(fù)合土工膜，其土工布為無紡?fù)凉げ?，每平方重量不小?00克，土工膜的厚度不小于0.4毫米。

5.如權(quán)利要求1或2所述的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，其特征是：所述樁帽（201）的橫截面呈圓形或方形，其直徑或邊長為鋼筋混凝土樁（20）樁體直徑的2～3倍；樁帽（201）的高度為樁體直徑的1～2倍；樁帽（201）的擴(kuò)展角度θ為40～60°。

6.如權(quán)利要求1或2所述的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：①沿路基縱橫向間隔布設(shè)灌注的鋼筋混凝土樁（20）；②鋪設(shè)加筋墊層（10）；③填筑土質(zhì)路基（30）。

7.如權(quán)利要求6所述無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)筑方法，其特征在于：所述步驟①中，鋼筋混凝土樁（20）采用鉆孔灌注或預(yù)制打入工藝成樁，其直徑或邊長為0.40～0.6米，混凝土等級為C20～30，樁身通長或至少在樁身上部5米范圍布置構(gòu)造鋼筋。

參照圖1，《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基，它包括：鋼筋混凝土樁20，沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置；加筋墊層10，鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁20的上方；土質(zhì)路基30，填筑于加筋墊層10之上。所述加筋墊層10的厚度一般為40～50厘米，其構(gòu)成通?？刹捎煤笫鰞煞N典型的配置形式：參照圖3，所述加筋墊層10由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層級配碎石層122、第二層土工格柵層112、第三層級配碎石層123構(gòu)成；參照圖4，所述加筋墊層10由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層級配碎石層122、復(fù)合土工膜層113、第三層級配碎石層123、第二層土工格柵層112和第四層級配碎石層124構(gòu)成。

為充分發(fā)揮鋼筋混凝土樁樁頂和承載范圍，從而進(jìn)一步減小路基的差異沉降，參照圖1，所述鋼筋混凝土樁20的頂端固結(jié)有樁帽201。所述樁帽201的橫截面通常呈圓形或方形，其直徑或邊長為鋼筋混凝土樁20樁體直徑的2～3倍，參照圖3，樁帽201的擴(kuò)展角度θ宜為40～60°。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基綜合了雙塊式軌枕埋入式無碴軌道和板式無碴軌道與復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的各自特點(diǎn)，充分利用樁-網(wǎng)-土三者的共同作用原理來滿足無碴軌道的強(qiáng)度與沉降變形要求，克服了高路堤結(jié)構(gòu)沉降量及差異沉降量大而低路堤結(jié)構(gòu)動力影響程度大的缺點(diǎn)，具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、堅(jiān)固耐用，軌道變形小，且累積變形小等優(yōu)點(diǎn)，有利于高速行車，可大大減小養(yǎng)護(hù)維修工作量、降低養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)強(qiáng)度和改善養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。作為一種剛性路基，既可用于無碴軌道鐵路深厚軟弱地基加固，也可用于舊線改造中已建土質(zhì)路堤的加固、無碴軌道道岔區(qū)等。

在鋼筋混凝土樁20的上方鋪設(shè)第一層級配碎石層121后再鋪設(shè)第一層土工格柵層111，可有限地避免鋼筋混凝土樁樁頂邊緣對土工格柵的切割作用。第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112均應(yīng)采用低應(yīng)變高強(qiáng)度雙向土工格柵，其極限抗拉強(qiáng)度不小于80千牛/米，標(biāo)稱強(qiáng)度延伸率不大于10％，網(wǎng)孔尺寸80～150毫米。

所述加筋墊層10中鋪設(shè)復(fù)合土工膜層113，能很好地起到隔水的作用，以有效地避免地基中的水對土質(zhì)路基30部分的浸入。復(fù)合土工膜層113宜采用“土工布--土工膜--土工布”結(jié)構(gòu)的復(fù)合土工膜，其土工布為無紡?fù)凉げ?，每平方重量不小?00克，土工膜的厚度不小于0.4毫米。

所述加筋墊層10的各級配碎石由粗細(xì)碎石和石屑按一定比例組成的混合料，應(yīng)符合密實(shí)級配要求，一般由開山石或天然卵石、礫石經(jīng)破碎、篩選而成。級配碎石的顆粒級配要良好，混合料的配合比顆粒級配需滿足圖6所示的要求。由級配良好的級配碎石與土工格柵（和復(fù)合土工膜）組成的加筋墊層10是上部土質(zhì)路基30與下部樁土加固區(qū)的過渡區(qū)，起調(diào)整樁土豎向荷載分擔(dān)比與樁土應(yīng)力比作用，從而使樁-網(wǎng)-土形成有機(jī)整體共同承擔(dān)荷載及減小沉降。

為滿足列車高速運(yùn)行時的安全性、舒適性要求，最大限度地實(shí)現(xiàn)線路少維修甚至免維修，鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計(jì)應(yīng)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、縱橫向穩(wěn)定性、各組成部分的耐久性、減振性以及實(shí)現(xiàn)線路高平順性等方面作為設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵。列車荷載選用標(biāo)準(zhǔn)荷載。在通過大量的室內(nèi)大比例動態(tài)模型試驗(yàn)、離心機(jī)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)車走行試驗(yàn)及長期測試試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場行車的實(shí)測結(jié)果，確定鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的各項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)路堤高度小于或等于土拱高度時，該無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的動載分項(xiàng)系數(shù)為1.4，沖擊動力系數(shù)為0.5，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1；當(dāng)路堤高度大于土拱高度時，動載分項(xiàng)系數(shù)為1.0，不考慮沖擊動力的影響，沖擊動力系數(shù)為0，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0。恒載與動載都按靜載考慮。上述參數(shù)為鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的動力仿真計(jì)算和設(shè)計(jì)提供參考。從高速鐵路設(shè)計(jì)和運(yùn)營實(shí)踐以及實(shí)測結(jié)果看，根據(jù)此設(shè)計(jì)荷載系數(shù)確定的軌道板/道床板、鋼筋混凝土基礎(chǔ)，及加筋墊層的設(shè)計(jì)承載能力可滿足高速鐵路無碴軌道的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，并具有一定的安全儲備。

參照圖1和圖2，用于安裝鋼軌1的軌道板3與鋼筋混凝土基礎(chǔ)2固結(jié)，然后直接置于土質(zhì)路基30上。與軌道板3固結(jié)并位于軌道板3下的鋼筋混凝土基礎(chǔ)2根據(jù)設(shè)計(jì)荷載大小，設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足強(qiáng)度和彈性要求并考慮足夠的安全儲備來確定。

既有線提速及在建的普速鐵路設(shè)計(jì)方案改為高速鐵路時必然設(shè)計(jì)到對已填筑的路基進(jìn)行強(qiáng)化處理。處理原則是將工后沉降控制在較小的范圍。處理措施可采用從已填筑的路基高度處設(shè)置鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基。處理深度應(yīng)根據(jù)工點(diǎn)工程地質(zhì)條件、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)等綜合考慮。圖4是《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基用于處理已填高路堤情況的橫斷面示意圖，參照該圖，無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的鋼筋混凝土樁20從原筑土質(zhì)路基301處鉆孔灌注，完畢后鋪設(shè)加筋墊層10，之后再填筑剩余的土質(zhì)路基30。

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》的無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

①沿路基縱橫向間隔布設(shè)灌注的鋼筋混凝土樁20；

②鋪設(shè)加筋墊層10；

③填筑土質(zhì)路基30。

根據(jù)地質(zhì)條件及施工要求，所述步驟①中，鋼筋混凝土樁20采用鉆孔灌注或預(yù)制打入工藝成樁。成孔方法可采用機(jī)械鉆孔；樁身主筋宜采用HPB235鋼筋；鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于6.0厘米；根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件（包括地形、地質(zhì)、持力層埋深及傾斜情況、地下水的腐蝕情況）合理確定混凝土材料，一般選用C25～C30。施工工藝為先將下部路堤墊平填實(shí)，鉆機(jī)按設(shè)計(jì)樁位就位，鉆孔到設(shè)計(jì)深度，清孔，鋼筋籠制作及吊放，導(dǎo)管法灌注混凝土。鋼筋混凝土樁20的的直徑或邊長為0.40～0.6米，混凝土等級為C20～30，樁身通長或至少在樁身上部5米范圍布置構(gòu)造鋼筋。樁帽201的橫截面呈圓形或方形，其直徑或邊長宜為鋼筋混凝土樁20樁體直徑的2～3倍。樁帽201的高度宜為樁體直徑的1～2倍。樁帽201的擴(kuò)展角度θ宜為40～60°。

所述步驟②中，第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112應(yīng)密排放置、連接牢固，在鋪設(shè)上層土工格柵時，應(yīng)使上下層接頭錯開距離不小于0.5米，土工格柵應(yīng)拉直、繃緊，不得有褶皺和破損。施工填筑的順序?yàn)椋轰佋O(shè)第一層級配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層級配碎石層122、第二層土工格柵層112、第三層級配碎石層123；或者鋪設(shè)第一層級配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層級配碎石層121、復(fù)合土工膜層113、第三層級配碎石層123、第二層土工格柵層112和第四層級配碎石層124。級配碎石鋪筑松鋪系數(shù)可按1.15考慮，對攤鋪的級配碎石遵循“先兩側(cè)后中央，先靜壓后振動，時速2千米/時，作業(yè)面上壓路機(jī)械不調(diào)頭、不轉(zhuǎn)彎”的原則進(jìn)行全斷面靜壓，人工處理坑洼和集料窩。鋼筋混凝土樁20樁頂至第一層土工格柵層111間的第一層級配碎石層121的高度應(yīng)大于10厘米，第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112間的第二層級配碎石層122的高度應(yīng)大于10厘米；第一層土工格柵層111與復(fù)合土工膜層113之間鋪設(shè)的第二層級配碎石層122的高度應(yīng)大于5厘米，復(fù)合土工膜層113與第二層土工格柵層112之間鋪設(shè)的第三層配碎石層123的高度應(yīng)大于5厘米；第二層土工格柵層112之上的第三層配碎石層123或第四層級配碎石層124的高度應(yīng)大于10厘米；加筋墊層10的壓實(shí)系數(shù)不小于0.95，空隙率不大于28％。各級配碎石層的顆粒級配要良好，混合料的配合比顆粒級配需滿足圖6所示的要求。

所述步驟③中，土質(zhì)路基30的填料應(yīng)能滿足高速鐵路所要求的填筑強(qiáng)度與密實(shí)度等要求，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見表1所示。

表1土質(zhì)路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基構(gòu)筑方法，施工工藝簡單，能有效地降低建設(shè)成本，并符合環(huán)保的要求，因而具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

2016年12月7日，《無碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基及其構(gòu)筑方法》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法專利目的

《一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法》是為避免上述2015年11月以前的技術(shù)所存在的不足之處，提供一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法，其可操作性強(qiáng)，能很大程度地減少水對泥巖路基的破壞，控制泥巖顆粒大小和均勻度，提高泥巖路基整體質(zhì)量。

一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法技術(shù)方案

《一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法》包括在土基1中構(gòu)筑匯水槽2，在土基1的表面鋪設(shè)有不透水層3，在不透水層3上依次構(gòu)筑下路堤4、上路堤5、路床6以及路面結(jié)構(gòu)層7；在路基兩側(cè)分別構(gòu)筑粘土護(hù)坡8；所述匯水槽2是在土基1中沿道路中線構(gòu)筑；所述不透水層3是松鋪的低液限粘土填筑層，或是厚度不小于0.8毫米的防水板；所述下路堤4的結(jié)構(gòu)形式是：在分三層填筑的泥巖層4a上覆蓋封水調(diào)平層4b構(gòu)筑而成；所述上路堤5是指路面結(jié)構(gòu)層以下80～150厘米范圍內(nèi)的路基填方部分，所述上路堤5為二層以上的低液限粘土填筑構(gòu)成調(diào)平驗(yàn)收層；所述路床6是指路面結(jié)構(gòu)層以下80厘米范圍內(nèi)的路基部分，所述路床6為二層以上的改良土填筑構(gòu)成；所述路面結(jié)構(gòu)層7是由水泥穩(wěn)定碎石基層與瀝青面層構(gòu)成；所述粘土護(hù)坡8是在路基兩側(cè)構(gòu)筑水平寬為150～200厘米的粘土坡。優(yōu)化的泥巖填方路基結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下：所述匯水槽的埋深低于地下水位線150厘米，寬度為50～60厘米的縱向排水設(shè)施；不透水層3的低液限粘土填筑層的松鋪厚度為20～35厘米，所述防水板為HDPE防水板，拉伸強(qiáng)度不小于17兆帕、直角撕裂強(qiáng)度不小于110牛/毫米；下路堤4的泥巖層4a是分三層填筑，每層泥巖層4a的松鋪厚度為30～45厘米，所述封水調(diào)平層4b是覆蓋在泥巖層4a上的松鋪厚度為20～35厘米的低液限粘土填筑層；上路堤5的每層低液限粘土的松鋪厚度為30～40厘米；所述路床6的每層改良土的松鋪厚度為30～45厘米；所述路面結(jié)構(gòu)層7的總厚度為70～80厘米；每側(cè)粘土護(hù)坡8的坡度為1:1.5～1:1.75，中部的變坡處設(shè)置平臺，平臺的寬度為2米。

該發(fā)明具體操作步驟如下：

步驟1：沿道路中線在土基1中構(gòu)筑匯水槽2，在匯水槽2中填筑碎礫石構(gòu)成透水層，底部設(shè)置多孔預(yù)制混凝土管將水匯集后排出；

步驟2：在土基1的頂面進(jìn)行清平碾壓，檢測壓實(shí)度不低于90%，在壓實(shí)后的土基表面鋪設(shè)不透水層3，不透水層3選用低液限粘土?xí)r，采用25t鋼輪振動壓路機(jī)振動碾壓2～3遍；不透水層3選用防水板時，防水板之間平整搭接并焊接成與土基1等寬的整體，搭接寬度為8～10厘米，兩端收口部位嵌入地面的凹槽內(nèi)，封土壓緊密實(shí)；

步驟3：利用破碎機(jī)對泥巖進(jìn)行在破碎，在不透水層3上分三層填筑破碎的泥巖，逐層采用推土機(jī)耙壓2～3遍，剔除直徑超過25厘米的顆粒，再利用羊足碾進(jìn)一步分解泥巖顆粒，再采用25t鋼輪振動壓路機(jī)，速度控制在2～3千米/小時，碾壓4～5遍，檢測壓實(shí)度不小于93%，形成泥巖層4a；

步驟4：在泥巖層4a上填筑封水調(diào)平層4b，封水調(diào)平層4b采用25t鋼輪振動壓路機(jī)碾壓2～3遍，之后采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖擊補(bǔ)壓，檢測壓實(shí)度不小于93%；

步驟5：當(dāng)下路堤4為一層基本構(gòu)筑層的結(jié)構(gòu)形式時，即已完成下路堤的施工，進(jìn)入步驟6；當(dāng)下路堤4為多層基本構(gòu)筑層的結(jié)構(gòu)形式時，按設(shè)定的基本構(gòu)筑層的層數(shù)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成下路堤4的施工后進(jìn)入步驟6；

步驟6：在下路堤4上分2～3層填筑低液限粘土，逐層采用25t鋼輪振動壓路機(jī)振動碾壓3～4遍，檢測壓實(shí)度不小于94%，完成上路堤5的施工；

步驟7：在上路堤5上分2～3層填筑改良土，逐層采用25t鋼輪振動壓路機(jī)碾壓4～5遍，檢測壓實(shí)度不小于96%，完成路床6的施工；

步驟8：按常規(guī)的施工方法完成粘土護(hù)坡8的施工。

優(yōu)化的工藝條件如下：所述沖擊壓路機(jī)是指三邊形25KJCYZ25型雙輪沖擊壓路機(jī)，行駛路線為沿橢圓繞圈行駛，直至覆蓋整個路基，行駛速度為10～12千米/小時，沖擊碾壓5遍后改變沖壓方向，一共沖擊碾壓15～20遍。所述羊足碾的行駛速度為2～3千米/小時，每層碾壓2～3遍，控制泥巖粒徑不大于20厘米。所述改良土是在泥巖中摻入石灰，摻入石灰的量按重量百分比是改良土的6%～7%；所述改良土或是在泥巖中摻入水泥，摻入水泥的量按重量百分比是改良土的4%～5%。

一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法改善效果

1.《一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法》在土基上鋪筑不透水層，有效防止了地下水或毛細(xì)水對上部路基的侵害；其匯水槽的構(gòu)筑有效降低了土基地下水位，使得路基基底長年處于干燥狀態(tài)；其路基兩側(cè)構(gòu)筑粘土護(hù)坡，最大程度地減少水對泥巖路基邊坡的破壞。

2.該發(fā)明在下路堤中采用多層鋪筑基本構(gòu)筑層的結(jié)構(gòu)形式，其多層基本構(gòu)筑層中交替填筑泥巖層和封水調(diào)平層，實(shí)現(xiàn)了多道防水，更好地控制了泥巖遇水軟化和泥化的不良現(xiàn)象。

3.該發(fā)明分多層填筑低液限粘土形成上路堤，以其作為調(diào)平驗(yàn)收層，在保證工程質(zhì)量的同時，解決了在泥巖路堤上直接填筑改良土作為路床壓實(shí)度不能滿足要求的問題。

4.該發(fā)明施工方法中采用破碎機(jī)、推土機(jī)和羊足碾的綜合施工，對泥巖進(jìn)行破碎，有效控制了泥巖顆粒大小和均勻度，提升了路基整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度。施工方法中通過分層填筑振壓和沖擊補(bǔ)壓，其施工便捷，有效提高了路基的單層及整體強(qiáng)度和壓實(shí)度，減少路基的不均勻沉降，延長路基整體壽命。

《一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法》屬于路基加固施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法。

1.《一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)及其施工方法》特征在于：所述路基結(jié)構(gòu)包括在土基（1）中構(gòu)筑匯水槽（2），在土基（1）的表面鋪設(shè)有不透水層（3），在不透水層（3）上依次構(gòu)筑下路堤（4）、上路堤（5）、路床（6）以及路面結(jié)構(gòu)層（7）；在路基兩側(cè)分別構(gòu)筑粘土護(hù)坡（8）；所述匯水槽（2）是在土基（1）中沿道路中線構(gòu)筑；所述不透水層（3）是松鋪的低液限粘土填筑層，或是厚度不小于0.8毫米的防水板；所述下路堤（4）的結(jié)構(gòu)形式是：在分三層填筑的泥巖層（4a）上覆蓋封水調(diào)平層（4b）構(gòu)筑而成；所述上路堤（5）是指路面結(jié)構(gòu)層以下80～150厘米范圍內(nèi)的路基填方部分，所述上路堤（5）為二層以上的低液限粘土填筑構(gòu)成調(diào)平驗(yàn)收層；所述路床（6）是指路面結(jié)構(gòu)層以下80厘米范圍內(nèi)的路基部分，所述路床（6）為二層以上的改良土填筑構(gòu)成；所述路面結(jié)構(gòu)層（7）是由水泥穩(wěn)定碎石基層與瀝青面層構(gòu)成；所述粘土護(hù)坡（8）是在路基兩側(cè)構(gòu)筑水平寬為150～200厘米的粘土坡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述匯水槽的埋深低于地下水位線150厘米，寬度為50～60厘米；不透水層（3）的低液限粘土填筑層的松鋪厚度為20～35厘米，所述防水板為HDPE防水板，拉伸強(qiáng)度不小于17兆帕、直角撕裂強(qiáng)度不小于110牛/毫米；下路堤（4）的泥巖層（4a）是分三層填筑，每層泥巖層（4a）的松鋪厚度為30～45厘米，所述封水調(diào)平層（4b）是覆蓋在泥巖層（4a）上的松鋪厚度為20～35厘米的低液限粘土填筑層；上路堤（5）的每層低液限粘土的松鋪厚度為30～40厘米；所述路床（6）的每層改良土的松鋪厚度為30～45厘米；所述路面結(jié)構(gòu)層（7）的總厚度為70～80厘米；每側(cè)粘土護(hù)坡（8）的坡度為1:1.5～1:1.75，中部的變坡處設(shè)置平臺，平臺的寬度為2米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥巖填方路基結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行：步驟1：沿道路中線在土基（1）中構(gòu)筑匯水槽（2），在匯水槽（2）中填筑碎礫石構(gòu)成透水層，底部設(shè)置多孔預(yù)制混凝土管將水匯集后排出；步驟2：在土基（1）的頂面進(jìn)行清平碾壓，檢測壓實(shí)度不低于90％，在壓實(shí)后的土基表面鋪設(shè)不透水層（3），不透水層（3）選用低液限粘土?xí)r，采用25t鋼輪振動壓路機(jī)振動碾壓2～3遍；不透水層（3）選用防水板時，防水板之間平整搭接并焊接成與土基（1）等寬的整體，搭接寬度為8～10厘米，兩端收口部位嵌入地面的凹槽內(nèi)，封土壓緊密實(shí)；步驟3：利用破碎機(jī)對泥巖進(jìn)行破碎，在不透水層（3）上分三層填筑破碎的泥巖，逐層采用推土機(jī)耙壓2～3遍，剔除直徑超過25厘米的顆粒，再利用羊足碾進(jìn)一步分解泥巖顆粒，再采用25t鋼輪振動壓路機(jī)，速度控制在2～3千米/小時，碾壓4～5遍，檢測壓實(shí)度不小于93％，形成泥巖層（4a）；步驟4：在泥巖層（4a）上填筑封水調(diào)平層（4b），封水調(diào)平層（4b）采用25t鋼輪振動壓路機(jī)碾壓2～3遍，之后采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖擊補(bǔ)壓，檢測壓實(shí)度不小于93％；步驟5：當(dāng)下路堤（4）為一層基本構(gòu)筑層的結(jié)構(gòu)形式時，即已完成下路堤的施工，進(jìn)入步驟6；當(dāng)下路堤（4）為多層基本構(gòu)筑層的結(jié)構(gòu)形式時，按設(shè)定的基本構(gòu)筑層的層數(shù)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成下路堤（4）的施工后進(jìn)入步驟6；步驟6：在下路堤（4）上分2～3層填筑低液限粘土，逐層采用25t鋼輪振動壓路機(jī)振動碾壓3～4遍，檢測壓實(shí)度不小于94％，完成上路堤（5）的施工；步驟7：在上路堤（5）上分2～3層填筑改良土，逐層采用25t鋼輪振動壓路機(jī)碾壓4～5遍，檢測壓實(shí)度不小于96％，完成路床（6）的施工；步驟8：按常規(guī)的施工方法完成粘土護(hù)坡（8）的施工。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施工方法，其特征在于：所述沖擊壓路機(jī)是指三邊形25KJCYZ25型雙輪沖擊壓路機(jī)，行駛路線為沿橢圓繞圈行駛，直至覆蓋整個路基，行駛速度為10～12千米/小時，沖擊碾壓5遍后改變沖壓方向，一共沖擊碾壓15～20遍。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施工方法，其特征在于：所述羊足碾的行駛速度為2～3千米/小時，每層碾壓2～3遍，控制泥巖粒徑不大于20厘米。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施工方法，其特征在于：所述改良土是在泥巖中摻入石灰，摻入石灰的量按重量百分比是改良土的6％～7％；所述改良土或是在泥巖中摻入水泥，摻入水泥的量按重量百分比是改良土的4％～5％。