一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构的制作方法

1.本实用新型属于道路工程建设领域，具体涉及一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构。

背景技术：

2.随着经济的不断发展，高速铁路网络逐步完善，城市空间逐渐扩大，而穿城而过的高速铁路已成为城市进一步扩大的屏障。城市扩展的重要部分是城市道路的延伸和建设，道路以路基形式下穿高速铁路桥梁已成为首选方案。
3.黄土地区高速铁路对沉降变形的要求极其严格，下穿铁路桥的城市道路在建设、运营、养护过程中，应尽量减小填方路基土重度及道路路基工作区深度、增加防水措施，最大程度降低黄土地区高速铁路桥梁发生变形的可能性，进而保障黄土地区高速铁路的运营安全。
4.目前，路基土常用砾类土、砂类土、黏土等作为填料，重度达17～19kn/m
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。铁路规范《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》等要求的高速铁路承台上方新增填方荷载不应超过20kn/m
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，常用路基土重度大，填方高度超过1m后新增填方荷载难以满足规范要求，并且常用路基土对减小路基工作区深度范围有限，难以保障黄土地区高速铁路对路基工作区深度影响的要求。其次，城市道路下的市政管道埋深达2.0～4.0m，开挖管沟降低了铁路承台横向荷载，影响铁路运营安全；再次，城市道路下的市政涉水管道渗漏现象时有发生，管道的防水性能不足，难以满足铁路部门对防水方面的要求；最后，常用路基土结构路基病害频发，同样难以满足黄土地区高速铁路对城市道路长养护周期的要求。因此，高效安全的下穿高速铁路桥梁的城市道路填方路基结构亟待工程技术领域研究人员提出。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，以解决常规路基结构及路基填筑高度难以适用于黄土地区城市道路下穿铁路桥梁的问题。
6.本实用新型的技术方案是：一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，由下至上依次设有原状土基处理层、路基底防渗加强层、加固格栅、填方路基回填层、管线保护层、路床回填层、路床顶防渗层和路面结构层，管线保护层内埋设有市政管道，每个市政管道外围套设有钢套管，市政管道和钢套管填充有混凝土，填方路基回填层、管线保护层和路床回填层均采用轻质泡沫土。
7.作为本实用新型的进一步改进，在铁路承台和填方路基结构之间设有应力隔离层。设置应力隔离层可隔离路基施工过程产生的应力，避免影响高速铁路的营运安全。
8.作为本实用新型的进一步改进，应力隔离层采用多个微型桩沿道路边线并排布置形成。
9.作为本实用新型的进一步改进，微型桩采用钢管桩，桩长为4～6m，布置间距为1～1.5m，钢管桩内灌注有水泥浆。
10.作为本实用新型的进一步改进，钢管桩的外径为10～20cm。
11.作为本实用新型的进一步改进，路基底防渗加强层的厚度为30～50cm。
12.作为本实用新型的进一步改进，相邻加固格栅的边部重叠搭接，搭接处采用u型钢筋钉进行锚固。
13.作为本实用新型的进一步改进，路床顶防渗层的材料为聚酯玻纤布。
14.作为本实用新型的进一步改进，聚酯玻纤布的规格为200g/
㎡
，最大拉伸强度为10kn。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1. 本实用新型中的填方路基回填层、管线保护层和路床回填层均采用轻质泡沫土，轻质泡沫土重度小，在道路竖向设计受限时，利用本技术结构可以适当增加填方高度，而不增加土体荷载。
17.2. 本实用新型中市政管线位于填方路基，无需深挖管沟，不影响铁路承台横向受力，保障了高速铁路的运营安全。
18.3. 本实用新型通过设置路基底防渗加强层、管线保护层、路床顶防渗层等方式保障了防水效果，提高了道路使用寿命和养护周期，解决了铁路部门对城市道路长养护周期和防水方面的要求。
19.4. 本实用新型在铁路承台和填方路基结构之间设置应力隔离层，不对铁路桥墩及承台产生侧向挤压，提高了下穿铁路的道路填方路基整体力学性能，同时保证了高速铁路的运营安全。
20.5. 本实用新型结构坚固、对铁路桥梁影响小，适用于黄土地区下穿铁路桥的城市道路，既降低了城市道路施工建造期间对铁路营运的影响，又避免了城市道路运营期间对铁路承台的附加荷载影响，同时保证了城市道路的使用寿命及养护维修周期，一举多得、效果明显，是值得推广使用的一种路基结构。
附图说明
21.图1是本实用新型的结构示意图；
22.图2是本实用新型中应力隔离层的俯视结构示意图。
23.图中：1为应力隔离层；2为原状土基处理层；3为路基底防渗加强层；4为加固格栅；5为填方路基回填层；6为管线保护层；6-1为市政管道；6-2为混凝土；6-3为钢套管；7为路床回填层；8为路床顶防渗层；9为路面结构层；10-铁路承台；12-微型桩。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
25.如图1、图2所示，一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，由下至上依次设有原状土基处理层2、路基底防渗加强层3、加固格栅4、填方路基回填层5、管线保护层6、路床回填层7、路床顶防渗层8和路面结构层9，管线保护层6内埋设有市政管道6-1，每个市政管道6-1外围套设有钢套管6-3，市政管道6-1和钢套管6-3填充有混凝土6-2，填方路基回填层5、管线保护层6和路床回填层7均采用轻质泡沫土。
26.在铁路承台10和填方路基结构之间设有应力隔离层1。应力隔离层1采用多个微型
桩12沿道路边线并排布置形成。微型桩12采用钢管桩，桩长为4～6m，布置间距为1～1.5m，钢管桩内灌注有水泥浆。钢管桩的外径为10～20cm。
27.路基底防渗加强层3的厚度为30～50cm。
28.相邻加固格栅4的边部重叠搭接，搭接处采用u型钢筋钉进行锚固。
29.路床顶防渗层8的材料为聚酯玻纤布。聚酯玻纤布的规格为200g/
㎡
，最大拉伸强度为10kn。
30.施工方法如下：
31.步骤a、施工应力隔离层1：沿道路边线设置一排微型桩12，微型桩12采用钢管桩，钢管桩内灌注水泥浆，注浆压力为0.8～1.0mpa。
32.步骤b、施工原状土基处理层2：在应力隔离层1完成后对地形土基进行清表，清表厚度100～150cm，清表范围为路基宽度范围；然后进行静压处理，静压处理避免了采用振动碾压，对铁路桥梁几乎无影响，最大程度的保证了高速铁路的运营安全。静压设备采用20t双钢轮压路机，静压后土基压实度应达到设计和规范要求的不小于92%，静压时间以原状土基底满足压实度指标为宜。本层清除了腐殖土，增强了土基承载力，提升了土基抗变形能力。
33.步骤c、施工路基底防渗加强层3：原状土基满足压实度要求后铺筑路基底防渗加强层3，路基底防渗加强层3采用水泥砂砾土（水泥、砂砾、土的质量比为8:22:70），砂砾和土的粒径范围为0.075mm～150mm，并且具有良好的级配；水泥砂砾土的压实度应不小于96%、7d龄期抗压强度应不小于0.6mpa。本层的设置提高了路基底防水效果和路基承载能力，保障了填方道路路基的稳定性。
34.步骤d、施工加固格栅4：加固格栅4采用三向格栅。相对于传统的双向格栅、单向格栅，其结构稳定性更优、节点有效性增强、各向受力均等、整体性能提升，可以极大地保证基底的不均匀沉降和竖向变形。加固格栅4横向搭接和纵向搭接均为30cm，材质为聚丙烯，在纵向（00）、斜向（450）、横向（900）力学性能在2%应变下质控拉伸模量不小于160kn/m，径向拉伸模量比不小于1.0、最小炭黑含量不小于2.0%。
35.步骤e、施工填方路基回填层5：采用支模对轻质泡沫土进行分层垂直浇筑，每次浇筑高度为0.8～1.6m，初凝后再进行上层浇筑，浇筑高度依然为0.8～1.6m，直至管道保护层6底。轻质泡沫土的组成材料有水泥、硅灰粉、硅藻土、粉煤灰、减水剂、早强剂、铝粉、葡萄糖酸钠、植物纤维、发泡剂、微沫剂等，施工湿重度范围为2.5～3.5kn/m
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，流值为180～190mm，28d龄期无侧限抗压强度应不小于0.8mpa。本层设置轻质泡沫土轻质高强，整体性能好，既满足黄土区域土体的承载能力，又能满足铁路承台对上部荷载的承载能力要求，减轻填方路基荷载；并且采用垂直浇筑，减小了应力扩散角，对铁路桥墩和承台不产生侧向挤压。
36.步骤f、施工管线保护层6：该层内埋设市政管道6-1，如给水、雨水、污水、中水、供热等通水管道，在市政管道6-1外设置钢套管6-3，钢套管6-3内径为市政管道6-1外径+20cm，钢套管6-3对市政管道6-1形成保护，市政管道6-1与钢套管6-3之间填充c20混凝土6-2进行包封；钢套管6-3外进行轻质泡沫土分层垂直浇筑，分层浇筑厚度为0.5～1.0m。轻质泡沫土组成材料如上所述，施工湿重度范围为3.5～4.0kn/m
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，流值为170～180mm，28d龄期无侧限抗压强度应不小于1.0mpa。本层保证了市政管道6-1长养护周期的要求，避免了开挖路面更换市政管道6-1；并且钢套管6-3和混凝土6-2包封的设置，防水效果极佳，满足铁路
部门对防水方面的要求。
37.步骤g、施工路床回填层7：厚度0.8m，位于管线保护层6上方，采用支模对轻质泡沫土进行一次垂直浇筑。轻质泡沫土组成材料如上所述，施工湿重度范围4.0～5.0kn/m
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，流值为160～170mm，28d龄期无侧限抗压强度应不小于1.2mpa。本层作为道路路基直接工作区，进一步提高了轻质泡沫土的干密度和湿密度，提高了路床承载力，减小了路基工作区深度，对高速铁路桥承台受力基本不产生影响，基本不增加额外荷载。
38.步骤h、施工路床顶防渗层8：在路床回填层7顶展平铺筑一层聚酯玻纤布，聚酯玻纤布在路床顶提供了超级防水层，避免雨水通过路面下渗至路床范围，并且提高了路面结构强度。
39.步骤i、施工路面结构层9。

技术特征：

1.一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：由下至上依次设有原状土基处理层（2）、路基底防渗加强层（3）、加固格栅（4）、填方路基回填层（5）、管线保护层（6）、路床回填层（7）、路床顶防渗层（8）和路面结构层（9），所述管线保护层（6）内埋设有市政管道（6-1），每个市政管道（6-1）外围套设有钢套管（6-3），市政管道（6-1）和钢套管（6-3）填充有混凝土（6-2），填方路基回填层（5）、管线保护层（6）和路床回填层（7）均采用轻质泡沫土。2.根据权利要求1所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：在铁路承台（10）和填方路基结构之间设有应力隔离层（1）。3.根据权利要求2所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：所述应力隔离层（1）采用多个微型桩（12）沿道路边线并排布置形成。4.根据权利要求3所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：所述微型桩（12）采用钢管桩，桩长为4～6m，布置间距为1～1.5m，钢管桩内灌注有水泥浆。5.根据权利要求4所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：所述钢管桩的外径为10～20cm。6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：所述路基底防渗加强层（3）的厚度为30～50cm。7.根据权利要求6所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：相邻加固格栅（4）的边部搭接，搭接处采用u型钢筋钉进行锚固。8.根据权利要求7所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：所述路床顶防渗层（8）的材料为聚酯玻纤布。9.根据权利要求8所述的一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，其特征在于：所述聚酯玻纤布的规格为200g/
㎡
，最大拉伸强度为10kn。

技术总结

本实用新型公开了一种下穿铁路桥梁的城市道路填方路基结构，属于道路工程建设领域，解决常规路基结构及路基填筑高度难以适用于黄土地区城市道路下穿铁路桥梁的问题。本实用新型由下至上依次设有原状土基处理层、路基底防渗加强层、加固格栅、填方路基回填层、管线保护层、路床回填层、路床顶防渗层和路面结构层，管线保护层内埋设有市政管道，每个市政管道外围套设有钢套管，市政管道和钢套管填充有混凝土，填方路基回填层、管线保护层和路床回填层均采用轻质泡沫土。本实用新型中的填方路基回填层、管线保护层和路床回填层均采用轻质泡沫土，轻质泡沫土重度小，在道路竖向设计受限时，利用本申请结构可以适当增加填方高度，而不增加土体荷载。加土体荷载。加土体荷载。