CN107447597A - 一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构及施工方法，以有效解决高速无砟轨道铁路通过膨胀土路堑发生上拱变形的问题，满足高速铁路对线路平顺性的要求。它包括：水泥粉煤灰碎石桩，横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基中形成复合地基，其设置深度超过膨胀土大气影响厚度；弹性土工型材，设置在横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩之间的膨胀土地基表层中，沿膨胀土地基纵向延伸；垫层结构，分层填筑在复合地基顶部；基床底层和基床表层，基床底层分层填筑在垫层结构顶部，基床表层分层填筑在基床底层顶部；排水侧沟，设置在路堑结构两侧，在其底部设置纵向肓沟。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程，特别涉及高速无砟轨道铁路膨胀土路堑工程抗膨胀上拱的问题。
背景技术
高速铁路特别是无砟轨道铁路对路基的变形控制非常严格，通常情况下高速铁路路基是解决下沉降变形的问题，但当其以路堑形式通过膨胀土地基时，膨胀土地基在水分增加时，会产生向上的膨胀力，从而造成高速铁路无砟轨道出现上拱变形，当上拱变形较大时将严重影响高速铁路的运营安全，并且上拱变形目前技术条件下难以修复和采取有效措施解决。此，迫切需要一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构来解决存在的问题，且应具有经济、施工方便、安全、环保等特点。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，以有效解决高速无砟轨道铁路通过膨胀土路堑发生上拱变形的问题，满足高速铁路对线路平顺性的要求。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是它包括：水泥粉煤灰碎石桩，横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基中形成复合地基，其设置深度超过膨胀土大气影响厚度；弹性土工型材，设置在横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩之间的膨胀土地基表层中，沿膨胀土地基纵向延伸；垫层结构，分层填筑在复合地基顶部；基床底层和基床表层，基床底层分层填筑在垫层结构顶部，基床表层分层填筑在基床底层顶部；排水侧沟，设置在路堑结构两侧，在其底部设置纵向肓沟。
本发明所要解决的另一技术问题是提供上述无砟轨道铁路膨胀土路堑结构的施工方法，该方法包括如下步骤：①分级开挖路堑边坡并及时对其进行加固防护，直至达到设置垫层结构高程；②在膨胀土地基上施工水泥粉煤灰碎石桩；③施工纵向肓沟；④施工排水侧沟；⑤于横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩之间挖槽设置弹性土工型材；⑥施工垫层结构；⑦分层填筑基床底层；⑧分层填筑基床表层。
本发明的有益效果是，有效解决了高速无砟轨道铁路通过膨胀土路堑发生上拱变形的问题，满足高速铁路对线路平顺性的要求，施工简单，工程投资低，具有推广应用前景，且符合环保的要求。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是本发明一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构的断面示意图；
图2是本发明一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构的平面示意图；
图3是图1中C局部的放大图。
图中示出构件名称及所对应的标记：路堑边坡A、膨胀土地基B、水泥粉煤灰碎石桩1、弹性土工型材2、垫层结构3、下改良土层31、下土工格栅32、中改良土层33、上土工格栅34、上改良土层35、基床底层4、基床表层5、排水侧沟6、纵向肓沟7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参照图1，本发明的一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构包括：水泥粉煤灰碎石桩1，横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基A中形成复合地基，其设置深度超过膨胀土大气影响厚度；弹性土工型材2，设置在横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩1之间的膨胀土地基A表层中，沿膨胀土地基A纵向延伸；垫层结构3，分层填筑在复合地基顶部；基床底层4和基床表层5，基床底层4分层填筑在垫层结构3顶部，基床表层5分层填筑在基床底层4顶部；排水侧沟6，设置在路堑结构两侧，在其底部设置纵向肓沟7。
横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基B中的水泥粉煤灰碎石桩1承载上部结构荷载，并利用各水泥粉煤灰碎石桩1侧壁与地基的摩阻力抵抗膨胀土地基B向上的部分膨胀力。以垫层结构3作为复合地基与上部路基填筑体的缓冲结构，使受力和变形更加均匀，垫层结构3采用改良土填筑还可隔断地表入渗水进入膨胀土地基B中，从而减小膨胀力。床底层4、基床表层5作为上部轨道结构的受力支撑结构，同时其自身重量可以抵抗一部分膨胀上拱力。当膨胀土地基B产生膨胀力时，在水泥粉煤灰碎石桩1和上部填筑体自重作用下，其向上变形受限，设置在膨胀土地基B表层内的弹性土工型材2发生收缩变形吸能作用，从而避免发生较大的路基上拱变形，膨胀土膨胀力消失时，弹性土工型材2释能变形张开，避免膨胀土地基B出现空洞积水。以排水侧沟6快速排出地表水，减小对膨胀土地基的影响，而纵向肓沟7则排出浅层地下水，减小膨胀土的膨胀力。本发明综合采用以上技术措施有效解决了高速无砟轨道铁路通过膨胀土路堑发生上拱变形的问题，满足高速铁路对线路平顺性的要求，而且具有施工简单和工程投资低等特点，具有推广应用前景，且符合环保的要求。
参照图2，所述水泥粉煤灰碎石桩1的横向间距、纵向间距相等。通常，水泥粉煤灰碎石桩1的直径为0.4m，横向间距、纵向间距为1.2-1.3m，设置深度超过膨胀土大气影响厚度不小于4.0m。参照图3，所述弹性土工型材2具有良好的易收缩和伸张变形性能，并具有防水功性能，其设置深度不小于0.5m，设置宽度为0.3-0.5m。所述基床底层4厚度为2.3m，采用A、B组填料填筑。基床表层5厚度为0.4m，采用级配碎石填筑。
参照图3，所述垫层结构3由由下而上依次铺设的下改良土层31、下层土工格栅32、中改良土层33、上层土工格栅34和上改良土层35构成。下改良土层31、中改良土层33和上改良土层35可隔断地表入渗水进入膨胀土地基B中，其厚度一般各为0.2m。
参照图1，本发明一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构的施工方法，包括如下步骤：
①分级开挖路堑边坡A并及时对其进行加固防护，直至达到设置垫层结构3高程；
②在膨胀土地基B上施工水泥粉煤灰碎石桩1；
③施工纵向肓沟7；
④施工排水侧沟6；
⑤于横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩1之间挖槽设置弹性土工型材2；
⑥施工垫层结构3；
⑦分层填筑基床底层4；
⑧分层填筑基床表层5。
以上所述只是用图解说明本发明一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构及其施工方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和施工方法适用范围内，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。
Claims (7)
1.一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是它包括：水泥粉煤灰碎石桩(1)，横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基(A)中形成复合地基，其设置深度超过膨胀土大气影响厚度；弹性土工型材(2)，设置在横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩(1)之间的膨胀土地基(A)表层中，沿膨胀土地基(A)纵向延伸；垫层结构(3)，分层填筑在复合地基顶部；基床底层(4)和基床表层(5)，基床底层(4)分层填筑在垫层结构(3)顶部，基床表层(5)分层填筑在基床底层(4)顶部；排水侧沟(6)，设置在路堑结构两侧，在其底部设置纵向肓沟(7)。
2.如权利要求1所述的一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是：所述水泥粉煤灰碎石桩(1)的横向间距、纵向间距相等。
3.如权利要求2所述的一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是：所述水泥粉煤灰碎石桩(1)的直径为0.4m，横向间距、纵向间距为1.2-1.3m，设置深度超过膨胀土大气影响厚度不小于4.0m。
4.如权利要求1所述的一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是：所述弹性土工型材(2)设置深度不小于0.5m，设置宽度为0.3-0.5m。
5.如权利要求1所述的一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是：所述垫层结构(3)由由下而上依次铺设的下改良土层(31)、下层土工格栅(32)、中改良土层(33)、上层土工格栅(34)和上改良土层(35)构成，下改良土层(31)、中改良土层(33)和上改良土层(35)厚度各为0.2m。
6.如权利要求1所述的一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构，其特征是：所述基床底层(4)厚度为2.3m，采用A、B组填料填筑；所述基床表层(5)厚度为0.4m，采用级配碎石填筑。
7.如权利要求1至6任意一项所述一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构的施工方法，该方法包括如下步骤：
①分级开挖路堑边坡(A)并及时对其进行加固防护，直至达到设置垫层结构(3)高程；
②在膨胀土地基(B)上施工水泥粉煤灰碎石桩(1)；
③施工纵向肓沟(7)；
④施工排水侧沟(6)；
⑤于横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩(1)之间挖槽设置弹性土工型材(2)；
⑥施工垫层结构(3)；
⑦分层填筑基床底层(4)；
⑧分层填筑基床表层(5)。
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