一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构.pdf

本发明涉及一种新型泡沫轻质混凝土铁路路基结构。本发明公开了一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，本发明的路基结构中，上层路基和底层路基均由泡沫轻质混凝土浇筑而成。上层路基采用湿密度为550～600kg/m3的泡沫轻质混凝土浇筑而成，所述底层路基采用湿密度为500～550kg/m3的泡沫轻质混凝土浇筑而成。本发明的路基结构，采用泡沫轻质混凝土整体浇筑施工而成，比常规路基填料施工周期更短。本发明的路基在列车荷载作用下能够充分发挥材料自身的性能、保持良好的使用性能，可保证列车运行的平稳与舒适性，减少路基病害，节约运营期间的维护成本，非常适合用于高速铁路路基。

1.  一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，包括上层路基和底层路基，其特征在于，所述上层路基和底层路基由泡沫轻质混凝土浇筑而成。

2.  根据权利要求1所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述上层路基为顶面向下约1m范围内，所述底层路基为设计高度减去上层路基部分。

3.  根据权利要求1所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述上层路基采用湿密度为550～600kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成，所述底层路基采用湿密度为500～550kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成。

4.  根据权利要求3所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述上层路基静强度0.5MPa以上，动强度0.12MPa以上；所述底层路基静强度0.3MPa以上，动强度0.08MPa以上。

5.  根据权利要求1所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述底层路基与地基接触部位设置约10cm厚度的砂垫层，并在砂垫层上部设置一层渗水土工布，底部设置一层防渗土工布。

6.  根据权利要求5所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述上层路基顶部设置约10cm厚度的土工格室加砂层，并在其上部设置一层渗水土工布，下部设置一层防渗土工布。

7.  根据权利要求5所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述砂垫层中，每间隔10m设置一个碎石渗沟。

8.  根据权利要求6所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述上层路基和底层路基中间隔2m设置一个排水管。

9.  根据权利要求1～8任意一项所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述上层路基和底层路基由适当配比的发泡剂、水泥、水及外加剂，按照泡沫轻质混凝土制备工艺经物理化学反应硬化形成。

10.  根据权利要求9所述的一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，其特征在于，所述外加剂包括早强剂和/或防冻剂。

一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构
技术领域
本发明属于铁路路基设计领域，具体涉及一种新型泡沫轻质混凝土铁路路基结构。
背景技术：
对高速铁路路基而言，强度已不是主要的因素。因为一般来讲，在达到破坏前，路基受高周高频动荷载和自然营力(水文、地质、自然灾害等)等联合作用，路基本体及地基土体的散粒复层特性易致路基产生压缩变形、蠕变变形等，出现了过大变形，尤其特殊地质段土质路基的累积沉降更为严重。目前在国内高速铁路设计过程中，虽然对路基进行了一系列的沉降变形计算，采取了极高的设计标准，并且在填筑过程中严格的控制了压实标准，但是高速铁路国家和地区运营实践表明，由于铁路路基由散粒岩土体材料填筑而成，其在列车等荷载及自然营力作用下，仍然会产生翻浆冒泥、路基下沉变形等病害，影响线路的平顺性和舒适性，甚至威胁列车的运行安全。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题，就是采用泡沫轻质混凝土作为路基基床底层填料，通过浇筑施工构建路基结构。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种泡沫轻质混凝土铁路路基结构，包括上层路基和底层路基，其特征在于，所述上层路基和底层路基由泡沫轻质混凝土浇筑而成。
具体的，所述上层路基为顶面向下约1m范围内，所述底层路基为设计高度减去上层路基部分。
具体的，所述上层路基采用湿密度为550～600kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成，所述底层路基采用湿密度为500～550kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成。
具体的，所述上层路基静强度0.5MPa以上，动强度0.12MPa以上；所述底层路基静强度0.3MPa以上，动强度0.08MPa以上。
进一步的，所述底层路基与地基接触部位设置约10cm厚度的砂垫层，并在砂垫层上部设置一层渗水土工布，底部设置一层防渗土工布。
进一步的，所述上层路基顶部设置约10cm厚度的土工格室加砂层，并在其上部设置一层渗水土工布，下部设置一层防渗土工布。
进一步的，所述砂垫层中，每间隔10m设置一个碎石渗沟。
进一步的，所述上层路基和底层路基中间隔2m设置一个排水管。
优选的，所述上层路基和底层路基由适当配比的发泡剂、水泥、水及外加剂，按照泡沫 轻质混凝土制备工艺经物理化学反应硬化形成。
具体的，所述外加剂包括早强剂和/或防冻剂。 
本发明的有效果是，以泡沫轻质混凝土替代常规铁路路基基床底层填料，采用整体浇筑施工而成，比常规路基填料施工周期更短。本发明的路基在列车荷载作用下能够充分发挥材料自身的性能、保持良好的使用性能，可保证列车运行的平稳与舒适性，减少路基病害，节约运营期间的维护成本。
附图说明
图1是实施例路基结构横截面示意图；
图2是实施例路基结构纵截面示意图。
图中：1为上层路基；2为底层路基；3为砂垫层；4为土工格室加砂层；30为碎石渗沟；23、40为渗水土工布，34、41为防渗土工布。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明的泡沫轻质混凝土铁路路基结构，由一种泡沫轻质混凝土浇筑而成，整个路基由上层路基和底层路基构成。通常根据不同路基施工要求，从路基顶面向下约1m范围为上层路基，采用湿密度为550～600kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成。底层路基范围为设计高度减去上层路基部分，采用湿密度为500～550kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成。
实施例
本例泡沫轻质混凝土铁路路基结构，如图1和图2所示，由一种泡沫轻质混凝土浇筑而成，整个路基由上层路基1、底层路基2、砂垫层3和上层路基顶部的土工格室加砂层4构成。由图1可见，砂垫层3厚度为10cm，上部设置一层渗水土工布23，下部设置一层防渗土工布34。本例中，砂垫层3中，每间隔10m设置一个碎石渗沟30，帮助路基两边排水。由图1可见，整个浇筑路基高度为2.3m，从路基顶面向下1m范围为上层路基，采用湿密度为550～600kg/m³的泡沫轻质混凝土分两次浇筑而成。上层路基顶部设置约10cm厚度的土工格室加砂层4，并在其上部设置一层渗水土工布40，下部设置一层防渗土工布41。底层路基厚度为设计路基高度2.3m-1m＝1.3m，采用湿密度为500～550kg/m³的泡沫轻质混凝土浇筑而成。本例泡沫轻质混凝土由发泡剂、稀释液、水泥、水及早强剂和防冻剂，按照泡沫轻质混凝土制备工艺经物理化学反应硬化形成。配方中发泡剂、水泥和水的质量配比为60.21∶39.14∶0.65，早强剂和防冻剂适量。
本例路基施工方法如下：
1、从下部到上部，先进行地基的处理。
2、地基处理完成后，进行表面整平处理，设置一层渗水土工布，在其上部设置一层约10cm厚度的砂垫层。铺设砂垫层时，每10m设置一个碎石渗沟，并保证砂垫层在横向中间到两边为4％的坡度，砂垫层铺设完成后，在其上部设置一层防渗土工布。
3、根据设计宽度要求，在横向及纵向(约20～30m)进行立模，采用泵送的方式在防渗土工布的表面分两次浇筑底层路基泡沫轻质混凝土，浇筑层终凝后方能进行与其相邻的上层路基浇筑施工，直至达到设计标高，并在位于最上层的浇筑层表面覆盖塑料膜进行保湿养护。
4、养护强度达到后，在泡沫轻质混凝土顶部(即上层路基顶部)设置一层防渗土工布，并设置厚度为10cm厚度的土工格室加砂层，其上部结构同常规高速铁路路基设计。
5、在整体结构完成后，进行刷坡满足铁路设计要求；并进行边坡防护工程。
上述步骤3中进行浇筑的泡沫轻质混凝土材料，要求路基底层顶面向下1m范围内采用湿密度为550kg/m³～600kg/m³分两次浇筑而成，且该配合比下泡沫轻质混凝土静强度0.5MPa以上，动强度0.12MPa以上，下部采用湿密度为500kg/m³～550kg/m³分两次浇筑而成，且该配合比下泡沫轻质混凝土静强度0.3MPa以上，动强度0.08MPa以上。泡沫轻质土混凝土所用水泥为硅酸盐水泥，初凝时间大于45分钟，终凝时间小于10小时，泡沫轻质混凝土材料流值为160～180mm。
本例路基为高速铁路路基，基床底层横向宽度约为15～22m，高度为2.3m，边坡坡度为1∶1.75，泡沫轻质混凝土层每间隔2m设置一个PVC管进行排水，防渗土工布为聚乙烯或聚氯乙烯土工布。边坡防护工程要求泡沫轻质混凝土不能直接暴露在阳光下。
另外，施工前应根据不同厂家所提供水泥进行湿密度、流值、消泡、抗压试验等。当达到要求湿密度时，流值和强度不能同时达到要求时，可根据不同情况进行解决：如果流值不能达到要求，通过调节发泡剂的稀释倍率或种类进行解决；如果强度不能达到要求时，则必须更换水泥厂家。
此外，本发明使用的泡沫轻质混凝土路基材料，是在室内进行大比例模型试验基础上进行设计的。通过设置不同厚度的泡沫轻质混凝土层厚度替代基床底层填料进行大比例模型试验，得到该材料层对动应力衰减明显，且随着厚度的增加，累积塑性变形减小。因此，以不同配合比的泡沫轻质混凝土作为高铁路基基床底层填料完全可行。