一种沿海高水位地区铁路防水路基结构及其施工方法

摘要

本发明公开了一种沿海高水位地区铁路防水路基结构及其施工方法，包括自下而上依次铺设的清淤换填层、级配碎石灌缝层、防水层和防水保护层，防水层包括一体浇筑于级配碎石灌缝层上方的钢筋混凝土路基槽，钢筋混凝土路基槽内外两侧及底部涂刷有沥青防水层并填筑有级配碎石稳定层，其顶部通过沥青防水封层封口，防水保护层包括依次摊铺于沥青防水封层上方的沥青混凝土层和级配碎石底砟层，级配碎石底砟层上方通过道砟铺设有轨枕和钢轨。本发明充分利用钢筋混凝土刚性结构满足铁路路基承载力需求，利用沥青及沥青混凝土的防水特性很好地达到了防护效果，整体性更好，路基稳定性更强，而且具有施工便捷、成本低廉和适用范围广的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路路基防水施工技术领域，具体涉及一种沿海高水位地区铁路防水路基结构及其施工方法。

背景技术

路基结构是承受列车动力荷载、气候和环境(雨水、地表水、地下水和冻融)影响最大的区域，要求其具有足够的强度和刚度。而作为路基填料的级配碎石材料，在最佳含水率状态下才能提供足够承载力，发挥其功能，在水的侵蚀软化下，会逐渐丧失其功能，影响列车运营的舒适性及安全性。尤其在沿海环境下，原生土壤多为淤泥质土，承载力不足，且地下水位较高，在潮汐作用下地下水位变化频繁，地下水的高盐分和频繁变化极易造成路基结构的破坏，如何避免沿海地区地下水对铁路路基结构的影响，保证铁路运营的安全，是沿海铁路路基结构设计的难点。

发明内容

本发明目的在于提出一种沿海高水位地区铁路防水路基结构及其施工方法，以解决背景技术中所述的技术问题。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种沿海高水位地区铁路防水路基结构，包括自下而上依次铺设的清淤换填层、级配碎石灌缝层、防水层和防水保护层，所述防水层包括一体浇筑于级配碎石灌缝层上方的钢筋混凝土路基槽，所述钢筋混凝土路基槽为一开口向上的U型结构，其内外两侧及底部涂刷有沥青防水层并填筑有级配碎石稳定层，所述级配碎石稳定层与钢筋混凝土路基槽顶部齐平并通过沥青防水封层封顶，所述沥青防水封层与沥青防水层密封配合将级配碎石稳定层包裹密封，所述防水保护层包括依次摊铺于沥青防水封层上方的沥青混凝土层和级配碎石底砟层，所述级配碎石底砟层上方通过道砟铺设有轨枕和钢轨。

优选地，所述清淤换填层顶部沿原始地面坡度方向设置有1%-4%的排水坡度，所述级配碎石灌缝层、钢筋混凝土路基槽、沥青防水封层和沥青混凝土层均按设计厚度依次倾斜铺筑于清淤换填层上方。

优选地，所述路基结构坡脚一侧设置有排水沟，所述排水沟为钢筋混凝土结构并与钢筋混凝土路基槽一体浇筑成型。

另外，本发明还提供了上述一种沿海高水位地区铁路防水路基结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一， 施工清淤换填层，在设计规划位置进行路基开挖，并开挖至路基设计底部标高，进行现场承载力试验，通过动力触探的方法确定现场路基承受荷载值和换填需求及深度，然后采用狗头石或大块石进行换填压实；

步骤二，填筑级配碎石灌缝层，回填15-25cm厚级配碎石灌缝层并进行整平和压实；

步骤三，浇筑钢筋混凝土路基槽，根据设计图纸绑扎钢筋混凝土路基槽配筋，并立模板进行混凝土浇筑施工；

步骤四，涂刷沥青防水层，在拆模后的钢筋混凝土路基槽内外两侧及底部涂刷沥青防水涂料；

步骤五，填筑级配碎石稳定层，在钢筋混凝土路基槽内填筑50-60cm厚级配碎石稳定层并进行整平和压实；

步骤六，施工沥青防水封层，在钢筋混凝土路基槽和级配碎石稳定层顶面喷洒沥青防水封层将二者顶部封堵严密；

步骤七，施工沥青混凝土层，在沥青防水封层顶面摊铺4-6cm厚沥青混凝土；

步骤八，施工级配碎石底砟层，在沥青混凝土层上部摊铺15-25cm厚级配碎石底砟层作为沥青混凝土层的保护层；

步骤九，铺设钢轨，在级配碎石底砟层上通过道砟依次铺设轨枕和钢轨，完成路基结构施工。

优选地，所述步骤一中清淤换填层换填深度0.5-3.0m，换填宽度大于设计路基宽度单侧0.5-1.0m，并以30-45°角向下扩大换填宽度，保证换填边坡稳定，换填施工采用分层换填分层压实，单层换填厚度为0.3-0.5m。

优选地，所述步骤四中沥青防水层需分两层喷涂施工，第一层沥青防水涂料喷涂量为1.2-1.5L/m

优选地，所述步骤五中级配碎石稳定层需分层填筑压实，每层填筑压实厚度介于20-25cm之间。

优选地，所述步骤六中沥青防水封层需分两层喷洒施工，首先，在钢筋混凝土路基槽和级配碎石稳定层顶面喷洒MC1沥青防水涂料进行封顶，喷洒量为0.9-1.0L/m

优选地，所述步骤三中钢筋混凝土路基槽配筋包括纵横向钢筋及U型路基槽钢筋，纵横向钢筋设置间距均为12-15cm，钢筋直径为10mm。

优选地，所述步骤三中钢筋混凝土路基槽混凝土浇筑厚度为20-30cm，且混凝土采用C35混凝土并添加阻锈剂和防水密实剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明充分利用钢筋混凝土刚性结构满足铁路路基承载力需求，利用级配碎石稳定层缓冲路基上部列车动荷载，利用沥青及沥青混凝土的防水特性很好地达到了防护效果，将钢筋混凝土的刚性与沥青及沥青混凝土的柔性进行了有机结合，形成一个封闭的防水路基结构，达到保护路基结构、避免地下水位变化对路基结构影响的作用，阻断了路基潜在水害引起沉降的发生，填补了沿海高水位地区铁路防水路基结构的空白，满足了铁路在沿海地带水位不断变化区域安全运营的需求，而且具有施工便捷、成本低廉和适用范围广的优点；

2、本发明通过U型盒状的钢筋混凝土路基槽作为级配碎石稳定层的承载载体，通过沥青防水层和沥青防水封层将级配碎石稳定层密封包裹在U型盒内，实现了级配碎石稳定层的全断面密封，可以有效预防地下水、地表水和雨水的侵蚀作用，刚性结构的钢筋混凝土路基槽可有效将荷载均匀传递至下方，进一步提高了路基结构的整体性、竖向稳定性和侧向稳定性，避免了淤泥质地基带来的不均匀沉降问题；

3、本发明钢筋混凝土路基槽采用添加有阻锈剂和防水密实剂的高标号混凝土浇筑，并通过调整混凝土料的粗细骨料配比，进一步增强了混凝土结构的密实性，而且钢筋混凝土路基槽外侧的沥青防水层可有效减少含盐度较高的地下水与混凝土的接触面积，提高了钢筋混凝土路基槽的抗地下水腐蚀能力，延长了路基结构的有效服役年限。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：1-清淤换填层、2-级配碎石灌缝层、3-钢筋混凝土路基槽、4-沥青防水层、5-级配碎石稳定层、6-沥青防水封层、7-沥青混凝土层、8-级配碎石底砟层、9-道砟、10-轨枕、11-钢轨、12-排水沟。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的一种沿海高水位地区铁路防水路基结构及其施工方法的实施例。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

以下结合附图和拉伊铁路项目拉各斯港口支线典型断面对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面结合图1，对本发明的优选实施例作进一步详细说明，拉伊铁路项目拉各斯港口支线所处大西洋几内亚湾西岸顶点，是典型的沿海铁路高水位地区，且在潮汐作用下地下水位变化频繁，是普通路基结构设计的难点：

如图1所示，本发明优选的一种沿海高水位地区铁路防水路基结构，包括自下而上依次铺设的清淤换填层1、级配碎石灌缝层2、防水层和防水保护层，所述防水层包括一体浇筑于级配碎石灌缝层2上方的钢筋混凝土路基槽3，所述钢筋混凝土路基槽3为一开口向上的U型结构，其内外两侧及底部涂刷有沥青防水层4并填筑有级配碎石稳定层5，所述级配碎石稳定层5与钢筋混凝土路基槽3顶部齐平并通过沥青防水封层6封顶，所述沥青防水封层6与沥青防水层4密封配合将级配碎石稳定层5包裹密封，所述防水保护层包括依次摊铺于沥青防水封层6上方的沥青混凝土层7和级配碎石底砟层8，所述级配碎石底砟层8上方通过道砟9铺设有轨枕10和钢轨11；

所述清淤换填层1顶部沿原始地面坡度方向设置有1%-4%的排水坡度，所述级配碎石灌缝层2、钢筋混凝土路基槽3、沥青防水封层6和沥青混凝土层7均按设计厚度依次倾斜铺筑于清淤换填层1上方，且路基结构坡脚一侧设置有排水沟12，所述排水沟12为钢筋混凝土结构并与钢筋混凝土路基槽3一体浇筑成型，浇筑完成后，路面高度一般不低于原始地面高度，现场施工条件允许情况下施工路面高度需高于地面20-30cm，钢筋混凝土路基槽3顶高于正常地下水位线20cm。

本发明所述一种沿海高水位地区铁路防水路基结构的施工方法，主要包括如下几个步骤：

步骤一， 施工清淤换填层1，在设计规划位置进行路基开挖，并开挖至路基设计底部标高，然后进行现场承载力试验，通过动力触探的方法确定现场路基承受荷载值和换填需求及深度，并采用狗头石或大块石进行换填压实，通常情况下，当路基承载力小于150KN时就要进行换填，根据不同的承载力条件，换填深度不同，一般换填深度为0.5-3.0m，换填宽度大于设计路基宽度单侧0.5-1.0m，并以30-45°角往下扩大换填宽度，保证换填边坡稳定，换填施工采用分层换填分层压实，单层厚度在0.3-0.5m；

步骤二，填筑级配碎石灌缝层2，回填15-25cm厚级配碎石灌缝层2并进行整平和压实，本实施例回填深度经过计算确定为15cm，级配碎石的粒径为0.025-22.5mm，颗粒不均匀系数不得小于15，其中0.025mm以下颗粒含量不得超过3%，级配碎石摊铺后采用30吨双钢轮震动路机进行压实，压实度不小于95%；

步骤三，浇筑钢筋混凝土路基槽3，根据设计图纸绑扎纵横向钢筋及U型槽路基槽钢筋（纵横间距为12-15cm，钢筋直径为10mm），设立钢模板或木模板，浇筑20-30cm厚C35混凝土，混凝土中添加一定比例的外加剂（主要是阻锈剂和防水密实剂），浇筑中做好振捣，浇筑完成后做好洒水养护，其中钢筋混凝土路基槽3厚度根据其深度加大而增加，具体厚度通过受力分析计算确定，其槽壁主要承受土压力，铁路荷载对槽壁的影响较小，本实施例中槽壁最大承载力不小于230KN，对于地下水含盐度较高的沿海地区，钢筋混凝土路基槽3采取如下防腐处理，一、在混凝土中加一定外加剂（主要是混凝土中添加阻锈剂和防水密实剂），二、调整粗细骨料的配比，增强混凝土的密实性，三、提高混凝土标号，采用C35混凝土，四、在混凝土表层涂刷两层防水沥青，减小地下水与混凝土的有效接触面积；

步骤四，涂刷沥青防水层4，在拆模后的钢筋混凝土路基槽3内外两侧及底部涂刷沥青防水涂料，沥青防水层4需分两层喷涂施工，第一层沥青防水涂料喷涂量为1.2-1.5L/m

步骤五，填筑级配碎石稳定层5，在钢筋混凝土路基槽3内填筑50-60cm厚级配碎石稳定层5并进行整平和压实，级配碎石稳定层5需分层填筑压实，每层填筑压实厚度介于20-25cm之间，本实施例通过计算确定级配碎石稳定层5填筑厚度为60cm，分三层填筑压实，每一层厚度为20cm，级配碎石的含水量控制在6.3%左右，第一层、第二层采用5吨小型压路机进行压实，第三层采用15吨压路机进行压实，压实度不小于96%；

步骤六，施工沥青防水封层6，在钢筋混凝土路基槽3和级配碎石稳定层5顶面喷洒MC1沥青防水涂料将二者顶部封堵严密，沥青防水封层6需分两层喷洒施工，首先，在钢筋混凝土路基槽3和级配碎石稳定层5顶面喷洒MC1沥青防水涂料进行封顶，喷洒量为0.9-1.0L/m

步骤七，施工沥青混凝土层7，在沥青防水封层6顶面摊铺4-6cm厚沥青混凝土，沥青混凝土由集中的沥青混凝土拌和站进行生产，采用专门的大型运输车队进行运输并注意沥青表面覆盖保温，沥青混凝土到达现场温度一般不小于135℃，并及时进行摊铺碾压，沥青混凝土摊铺采用专业的沥青摊铺机进行摊铺，厚度4-6cm，本实施例经过计算，现场确定采用5cm摊铺厚度，摊铺完成后采用6-8吨的光轮压路机进行压实，然后采用12-15吨的大压路机进行压实，最后使沥青混凝土达到设计的密实度和良好的平整度；

步骤八，施工级配碎石底砟层8，在沥青混凝土层7上部摊铺15-25cm厚级配碎石底砟层8，并采用30吨双钢轮震动路机进行压实，压实度不小于95%，达到保护沥青混凝土层7的目的；

步骤九，铺设钢轨11，在级配碎石底砟层8上通过道砟9依次铺设轨枕10和钢轨11，完成路基结构施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。