申请/专利权人：中铁二院工程集团有限责任公司

申请日：2019-05-17

公开（公告）日：2023-09-22

公开（公告）号：CN110195379B

主分类号：E01B2/00

分类号：E01B2/00;E01B1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.22#授权;2019.09.27#实质审查的生效;2019.09.03#公开

摘要：考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构及构筑方法，以满足高速铁路无砟轨道上拱与下沉变形控制目标，避免水盐迁移聚集于路基顶部，有效解决粗颗粒盐渍土作为高速铁路路堤填料存在的技术不足。路堤结构由在地基上方从下至上依次铺设的基底隔断层、路堤本体、基床底层下结构层、基床隔断层、基床底层上结构层及基床表层构成；路堤本体与基床底层下结构层采用粗粒盐渍土构筑，其盐胀系数不大于0.01，基床底层上结构层及基床表层采用非盐渍土填筑；基床隔断层埋深不小于剧烈气温影响层深度，该剧烈气温影响层深度为大气气温影响特别显著或盐胀变形剧烈的深度。

主权项：1.考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构，其特征是：路堤结构由在地基上方从下至上依次铺设的基底隔断层10、路堤本体20、基床底层下结构层30、基床隔断层40、基床底层上结构层50及基床表层60构成；所述路堤本体20与基床底层下结构层30采用粗粒盐渍土构筑，其盐胀系数不大于0.01，所述基床底层上结构层50及基床表层60采用非盐渍土填筑；所述基床隔断层40埋深不小于剧烈气温影响层深度，该剧烈气温影响层深度为大气气温影响特别显著或盐胀变形剧烈的深度；所述路堤本体20与基床底层下结构层30的粗粒盐渍土易溶盐含量满足如下表1要求：表1 所述易溶盐含量指盐渍土与施工用水的易溶盐含量总和，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比；根据粗粒盐渍土颗粒级配曲线，通过以下公式确定粗粒盐渍土的粗细粒径比R5： 式中，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比；A为粒径d5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；B为粒径0.25mm＜d＜5mm的土含量占总质量的百分比，单位％。

全文数据：考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构及构筑方法技术领域本发明涉及高速铁路无砟轨道路堤技术领域，特别涉及考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构及构筑方法。技术背景盐渍土是一类具有不同程度盐碱化土体的统称，在各国干旱、半干旱地区及滨海区域广泛分布。盐渍土一般包括粗颗粒盐渍土和细颗粒盐渍土，粗颗粒盐渍土力学特性较好，在高速公路建设中已有作为路堤填料的工程先例；但作为高速铁路路堤填料，特别是无砟轨道路堤的应用在全世界范围内极其少见。在盐渍土地区，高速铁路线位不可避免地穿越盐质荒漠地区，沿线不含盐的优质路堤填料极其匮乏，远运不含盐优质路堤填料或开山块石均会急剧增加工程投资，然而，盐渍土具有盐胀、溶陷、侵蚀等不良工程特性，极易引发路堤顶面上拱或下沉超限。公告号CN106555368B的中国发明专利公开了盐渍土地区高速铁路加固构造，该专利采用不同含盐量的盐渍土分别填筑基床底层上结构层、基床底层下结构层及路基本体，以期解决盐渍土路基溶陷与盐胀问题，但其存在的技术不足在于认为基床底层上结构层、基床底层下结构层及路基本体填料含盐量上限值为定值，未能考虑填料级配影响，且冻融循环特别是低温作用容易导致盐分向路基上部迁移聚集，可见该专利也未考虑剧烈气温影响。为克服上述技术方案存在的不足，避免剧烈气温变化作用下盐渍土水盐向上迁移聚集在路基顶部，同时充分考虑不同填料级配对含盐量选择的影响，有必要提出相应的粗粒盐渍土无砟路堤结构及构筑方法。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构及构筑方法，以满足高速铁路无砟轨道上拱与下沉变形控制目标，避免水盐迁移聚集于路基顶部，有效解决粗颗粒盐渍土作为高速铁路路堤填料存在的技术不足。本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：本发明考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构，其特征是：路堤结构由在地基上方从下至上依次铺设的基底隔断层、路堤本体、基床底层下结构层、基床隔断层、基床底层上结构层及基床表层构成；所述路堤本体与基床底层下结构层采用粗粒盐渍土构筑，其盐胀系数不大于0.01，所述基床底层上结构层及基床表层采用非盐渍土填筑；所述基床隔断层埋深不小于剧烈气温影响层深度，该剧烈气温影响层深度为大气气温影响特别显著或盐胀变形剧烈的深度；所述路堤本体与基床底层下结构层的粗粒盐渍土易溶盐含量满足如下表1要求：表1所述易溶盐含量指盐渍土与施工用水的易溶盐含量总和，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比。本发明所要解决的另一技术问题是提供上述考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构构筑方法，该方法包括如下步骤：①选择粗粒盐渍土取土场，采集土样并通过室内土工筛分及化学滴定试验，确定粗粒盐渍土颗粒级配曲线，确定粗粒盐渍土易溶盐含量，单位％；②根据粗粒盐渍土颗粒级配曲线，通过以下公式确定粗粒盐渍土的粗细粒径比R5：式中，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比；A为粒径d5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；B为粒径0.25mm＜d＜5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；③根据确定的粗粒盐渍土的粗细粒径比R5与表1，将取土场土样划分为细粒组、中粒组、粗粒组，采用施工用水分层压实取土场土样后，再测定压实土样的易溶盐含量，判断取土场土样与施工用水的易溶盐含量总和是否满足表1要求，若不满足表1要求，则重复步骤①、步骤②工作，直至满足表1要求；④从步骤①选择的取土场采集路堤填料，分层填筑、分层碾压直至路堤基床底层下结构层顶面；⑤采集路堤本体与基床底层下结构层压实土样，并通过室内盐胀试验确定压实土样的盐胀系数，测得的盐胀系数不宜大于0.01，否则填筑质量即判定为不合格。本发明的有益效果是，以路基上拱量不大于4mm且边坡坡面不出现盐胀破坏为控制标准，结合10种粗粒盐渍土约100余组盐胀试验分析，并在综合考虑粗细粒径比R5、易溶盐含量及剧烈气温影响的基础上，提出了无砟轨道粗粒盐渍土路基结构及构筑方法，经冻融循环模型试验充分验证，变形及水盐迁移控制达到预期效果，不仅解决了盐渍土地区缺乏优质路堤填料的问题，而且还能够有效控制路堤上拱与下沉变形，确保路堤盐胀、溶陷及压缩变形满足高速无砟铁路设计要求；考虑剧烈气温影响，且基床隔断层可防止水分入渗，消除了粗粒盐渍土溶陷发生的可能性，有效解决了现有以粗粒盐渍土作为无砟轨道路堤填料技术存在的不足。附图说明本说明书包括如下四幅附图：图1是本发明考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构的断面图；图2是图1中A局部的放大图；图3是图1中B局部的放大图；图4是本发明实施例中取土场的粗粒盐渍土颗粒级配曲线图。图中示出构件和对应的标记：基底隔断层10，下碎石层11，下第一中粗砂层12，下复合土工膜13，下第二中粗砂层14，路堤本体20，基床底层下结构层30，基床隔断层40，上第一中粗砂层41，上复合土工膜42，上第二中粗砂层43，基床底层上结构层50，基床表层60。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图进一步说明本发明。参照图1，本发明的考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构由在地基上方从下至上依次铺设的基底隔断层10、路堤本体20、基床底层下结构层30、基床隔断层40、基床底层上结构层50及基床表层60构成。所述路堤本体20与基床底层下结构层30采用粗粒盐渍土构筑，其盐胀系数不大于0.01，所述基床底层上结构层50及基床表层60采用非盐渍土填筑。所述基床隔断层40埋深不小于剧烈气温影响层深度，该剧烈气温影响层深度为大气气温影响特别显著或盐胀变形剧烈的深度。所述路堤本体20与基床底层下结构层30的粗粒盐渍土易溶盐含量满足如下表1要求：表1所述易溶盐含量指盐渍土与施工用水的易溶盐含量总和，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比。参照图1，所述基底隔断层10和基床隔断层40均由线路中心向两侧按4％的坡度进行对称铺设。参照图2，所述基底隔断层10由从下至上依次铺设的下碎石层11、下第一中粗砂层12、下复合土工膜13及下第二中粗砂层14复合构成。通常，下碎石层11的厚度为0.2m，下第一中粗砂层12的厚度为0.05m，下第二中粗砂层14的厚度为0.1m。参照图3，所述基床隔断层40由从下至上依次铺设的上第一中粗砂层41、上复合土工膜42及上第二中粗砂层43复合构成。通常，上第一中粗砂层41的厚度为0.05m，上第二中粗砂层43的厚度为0.1m。考虑剧烈气温影响，且基床隔断层40可防止水分入渗，消除了粗粒盐渍土溶陷发生的可能性，还可阻断水盐向路基上部迁移聚集，有效解决了现有以粗粒盐渍土作为无砟轨道路堤填料技术存在的不足。所述路堤本体20、基床底层下结构层30、基床底层上结构层50及基床表层60其他技术指标还应满足《高速铁路设计规范》TB10621-2014、《铁路路基设计规范》TB10001-2016要求。参照图1，本发明考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构构筑方法，包括如下步骤：①选择粗粒盐渍土取土场，采集土样并通过室内土工筛分及化学滴定试验，确定粗粒盐渍土颗粒级配曲线，确定粗粒盐渍土易溶盐含量，单位％；②根据粗粒盐渍土颗粒级配曲线，通过以下公式确定粗粒盐渍土的粗细粒径比R5：式中，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比；A为粒径d5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；B为粒径0.25mm＜d＜5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；③根据确定的粗粒盐渍土的粗细粒径比R5与表1，将取土场土样划分为细粒组、中粒组、粗粒组，采用施工用水分层压实取土场土样后，再测定压实土样的易溶盐含量，判断取土场土样与施工用水的易溶盐含量总和是否满足表1要求，若不满足表1要求，则重复步骤①、步骤②工作，直至满足表1要求；④从步骤①选择的取土场采集路堤填料，分层填筑、分层碾压直至路堤基床底层下结构层30顶面；⑤采集路堤本体20与基床底层下结构层30压实土样，并通过室内盐胀试验确定压实土样的盐胀系数，测得的盐胀系数不宜大于0.01，否则填筑质量即判定为不合格。所述步骤⑤室内盐胀试验参照《盐渍土地区建筑规范》SYT0317—2012执行。本发明以路基上拱量不大于4mm且边坡坡面不出现盐胀破坏为控制标准，结合10种粗粒盐渍土约100余组盐胀试验分析，并在综合考虑粗细粒径比R5、易溶盐含量及剧烈气温影响的基础上，提出了无砟轨道粗粒盐渍土路基结构及构筑方法，经冻融循环模型试验充分验证，变形及水盐迁移控制达到预期效果，不仅解决了盐渍土地区缺乏优质路堤填料的问题，而且还能够有效控制路堤上拱与下沉变形，确保路堤盐胀、溶陷及压缩变形满足高速无砟铁路设计要求。实施例：参照图1～图4，在盐渍土地区修建某一高速铁路无砟轨道路堤，该地区大部分取土场均为盐渍土，拟采用本法提出的结构及方法构筑高速铁路无砟轨道路堤，具体步骤如下：①选择粗粒盐渍土取土场，采集4组土样S-1～S-4并通过室内土工筛分及化学滴定试验，确定粗粒盐渍土颗粒级配曲线，见图4；确定粗粒盐渍土易溶盐含量m1，见表1；②根据步骤①粗粒盐渍土颗粒级配曲线，通过以下公式确定粗粒盐渍土的粗细粒径比R5式中，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比；A为粒径d5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；B为粒径0.25mm＜d＜5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；计算得到的R5见表2。表2粗粒盐渍土取土场4组土样易溶盐含量及R5判定③根据步骤②确定的R5与表1，将将取土场4组土样划分为中粒组见表3，采用施工用水分层压实取土场土样后，再测定压实土样的易溶盐含量m2见表3；根据表1计算路基不同部位的易溶盐含量控制目标[m]见表3。结合表1与表3，可判断取土场4组土样与施工用水的易溶盐含量总和满足路堤本体20及基床底层下结构层30控制要求。表3粗粒盐渍土取土场4组土样控制目标判定④从步骤①选择的取土场采集路堤填料，分层填筑、分层碾压直至路堤基床底层下结构层30顶面；⑤采集路堤本体20与基床底层上结构层50压实土样，并通过室内盐胀试验确定压实土样的盐胀系数见表4，测得的盐胀系数均小于0.01，可知粗粒盐渍土路堤质量合格。表4路基质量检验的测试结果本发明以路基上拱量不大于4mm且边坡坡面不出现盐胀破坏为控制标准，结合10种粗粒盐渍土约100余组盐胀试验分析，并在综合考虑粗细粒径比R5、易溶盐含量及剧烈气温影响的基础上，提出了无砟轨道粗粒盐渍土路基结构及构筑方法。基床隔断层则可防止水分入渗，消除了粗粒盐渍土溶陷发生的可能性。本发明不仅解决了盐渍土地区缺乏优质路堤填料的问题，而且还可有效控制路堤上拱与沉降变形，确保路堤盐胀、溶陷、压缩变形满足高速无砟铁路设计要求。以上所述只是采用图解说明本发明考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构及构筑方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

权利要求：1.考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构，其特征是：路堤结构由在地基上方从下至上依次铺设的基底隔断层10、路堤本体20、基床底层下结构层30、基床隔断层40、基床底层上结构层50及基床表层60构成；所述路堤本体20与基床底层下结构层30采用粗粒盐渍土构筑，其盐胀系数不大于0.01，所述基床底层上结构层50及基床表层60采用非盐渍土填筑；所述基床隔断层40埋深不小于剧烈气温影响层深度，该剧烈气温影响层深度为大气气温影响特别显著或盐胀变形剧烈的深度；所述路堤本体20与基床底层下结构层30的粗粒盐渍土易溶盐含量满足如下表1要求：表1所述易溶盐含量指盐渍土与施工用水的易溶盐含量总和，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比。2.根据权利要求1所述的考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构，其特征在于：所述基底隔断层10和基床隔断层40均由线路中心向两侧按4％的坡度进行对称铺设。3.如权利要求2所述的考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构，其特征在是：所述基底隔断层10由从下至上依次铺设的下碎石层11、下第一中粗砂层12、下复合土工膜13及下第二中粗砂层14复合构成，其中，下碎石层11的厚度为0.2m，下第一中粗砂层12的厚度为0.05m，下第二中粗砂层14的厚度为0.1m。4.如权利要求2所述的考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构，其特征是：所述基床隔断层40由从下至上依次铺设的上第一中粗砂层41、上复合土工膜42及上第二中粗砂层43复合构成，其中，上第一中粗砂层41的厚度为0.05m，上第二中粗砂层43的厚度为0.1m。5.如权力要求1至4任意一项所述考虑剧烈气温影响的无砟轨道粗粒盐渍土路堤结构构筑方法，包括如下步骤：①选择粗粒盐渍土取土场，采集土样并通过室内土工筛分及化学滴定试验，确定粗粒盐渍土颗粒级配曲线，确定粗粒盐渍土易溶盐含量，单位％；②根据粗粒盐渍土颗粒级配曲线，通过以下公式确定粗粒盐渍土的粗细粒径比R5：式中，R5为粗粒盐渍土的粗细粒径比；A为粒径d5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；B为粒径0.25mm＜d＜5mm的土含量占总质量的百分比，单位％；③根据确定的粗粒盐渍土的粗细粒径比R5与表1，将取土场土样划分为细粒组、中粒组、粗粒组，采用施工用水分层压实取土场土样后，再测定压实土样的易溶盐含量，判断取土场土样与施工用水的易溶盐含量总和是否满足表1要求，若不满足表1要求，则重复步骤①、步骤②工作，直至满足表1要求；④从步骤①选择的取土场采集路堤填料，分层填筑、分层碾压直至路堤基床底层下结构层30顶面；⑤采集路堤本体20与基床底层下结构层30压实土样，并通过室内盐胀试验确定压实土样的盐胀系数，测得的盐胀系数不宜大于0.01，否则填筑质量即判定为不合格。

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