CN107974875B - 一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构及施工方法 - Google Patents

一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构及施工方法，以解决高速铁路坎儿井地基加固可靠且坎儿井功能长期保持的技术难题，提高高速铁路路基工程通过坎儿井地基的能力，并具有工程投资低、可操作性高等特点。它包括：过滤池，设置在路堤边坡坡脚外坎儿井暗渠上游的竖井底部；过水池，设置于路堤边坡坡脚外坎儿井暗渠下游的竖井底部；蜂窝状加固体，充填于过滤池和过水池之间的坎儿井暗渠；竖井填筑体，充填于路堤基底范围内的坎儿井竖井。

Description

一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构及施工方法
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构及施工方法。
背景技术
坎儿井主要由地下暗渠、竖井、地表渠道和“涝坝”（小型过滤池）四部分组成，是一种古老的灌溉系统，历史悠久，广泛分布于中国新疆、中亚、西亚地区。
在高速铁路选线过程中，线路走向与坎儿井暗渠不可避免的形成交叉，交叉夹角大小不一，且暗渠埋深不同。对于正常使用或暂停使用的坎儿井，其蓄水、过水功能不可废弃，对此，高速铁路若以桥梁工程上跨或以隧道工程下穿通过，线位均需要抬高或压低，必然导致全线工程投资增大；若以路基工程通过，则高速铁路坎儿井地基加固处理就成为工程设计面临的首要难题。在坎儿井地基加固处理时，既要保障路基的承载力与稳定性满足设计要求，还需实现高速铁路变形控制的高标准、高要求，同时也要确保古老坎儿井既有的蓄水、过水功能达到无损的目的。
在面临上述难题的背景下，亟需提出一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构，使高速铁路坎儿井地基加固设计具有安全可靠、施工简单、节约投资、符合环保等特征，还应满足坎儿井正常运作的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构，以解决高速铁路坎儿井地基加固可靠且坎儿井功能长期保持的技术难题，提高高速铁路路基工程通过坎儿井地基的能力，并具有工程投资低、可操作性高等特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构，其特征是它包括：过滤池，设置在路堤边坡坡脚外坎儿井暗渠上游的竖井底部；过水池，设置于路堤边坡坡脚外坎儿井暗渠下游的竖井底部；蜂窝状加固体，充填于过滤池和过水池之间的坎儿井暗渠；竖井填筑体，充填于路堤基底范围内的坎儿井竖井；
所述过滤池由第一钢筋混凝土槽、第一钢筋混凝土盖板构成；第一钢筋混凝土槽进水侧侧壁上间隔设置仰视进水管，外壁上设置覆盖仰视进水管外端口的进水过滤网；第一钢筋混凝土槽出水侧间隔设置引水管，该侧内壁上设置覆盖引水管的进口的出水过滤网；
所述蜂窝状加固体由引水管和细石混凝土构成，引水管纵贯穿过坎儿井暗渠，细石混凝土充填坎儿井暗渠与引水管之间的空隙；
所述过水池由第二钢筋混凝土槽、第二钢筋混凝土盖板构成，引水管的出水端贯穿第二钢筋混凝土槽内侧壁，第二钢筋混凝土槽的外侧壁上间隔设置俯视出水管。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构的施工方法，该方法包括如下步骤：
①预制过滤池的第一钢筋混凝土槽、第一钢筋混凝土盖板，第一钢筋混凝土槽预制时预留仰视进水管、进口通道；
②预制过水池的第二钢筋混凝土槽、第二钢筋混凝土盖板，第二钢筋混凝土槽预制时预留俯视出水管、出口通道；
③焊接施工用的钢棚支架；
④依次将引水管、钢棚支架通过竖井吊放至下游坎儿井暗渠底部，开挖槽基并采用水泥砂浆整平后，吊放安置第二钢筋混凝土槽，再将引水管接入出口通道，并安放第二钢筋混凝土盖板；
⑤钢棚支架向坎儿井暗渠上游移动不少于1.5m的距离并将其临时固定，再将引水管定位并临时固定在钢棚支架上，然后通过泵送管将细石混凝土充填引水管与暗渠之间的空隙，按此方法循序施工至过水池后，拆除钢棚支架；
⑥开挖槽基并采用水泥砂浆整平后，吊放安置钢筋混凝土槽，再将引水管接入进口通道，再安装进水过滤网、出水过滤网及第一钢筋混凝土盖板；
⑦路堤基底范围内的竖井采用粗颗粒填料按压实系数不小于0.92的要求分层填筑至地表形成竖井填筑体。
本发明的有益效果是，实现了古老坎儿井暗渠过水功能的无损目的，也能保障高速铁路路基安全可靠地通过与线路任意交角的坎儿井暗渠，经本发明方法加固的坎儿井暗渠具有不易塌陷、承载力高、变形控制效果好等特征，同时具有施工进程合理，施工质量可靠的特点，应用前景广阔。
附图说明
图1 是本发明种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构的剖面图；
图2 是本发明种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构中过滤池的大样图；
图3 是本发明种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构中过水池的大样图；
图4是本发明种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构中蜂窝状加固体的剖面大样图；
图5是本发明种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构中蜂窝状加固体的横断面图；
图6是本发明高速铁路坎儿井地基加固结构中施工用的钢棚支架。
图中示出构件和对应的标记：过滤池1，第一钢筋混凝土槽1.1，仰视进水管1.2，第一钢筋混凝土盖板1.3，进水过滤网1.4，出水过滤网1.5，蜂窝状加固体2，引水管2.1，进口I，出口O，细石混凝土2.2，过水池3，第二钢筋混凝土槽3.1，俯视出水管3.2，第二钢筋混凝土盖板3.3，竖井填筑体4，路堤5，钢棚支架G。
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，本发明的一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构包括：过滤池1，设置在路堤5边坡坡脚外坎儿井暗渠上游的竖井底部；过水池3，设置于路堤5边坡坡脚外坎儿井暗渠下游的竖井底部；蜂窝状加固体2，充填于过滤池1和过水池3之间的坎儿井暗渠；竖井填筑体4，充填于路堤5基底范围内的坎儿井竖井。
参照图2，所述过滤池1由第一钢筋混凝土槽1.1、第一钢筋混凝土盖板1.3构成。第一钢筋混凝土槽1.1进水侧侧壁上间隔设置仰视进水管1.2，外壁上设置覆盖仰视进水管1.2外端口的进水过滤网1.4。第一钢筋混凝土槽1.1出水侧间隔设置引水管2.1，该侧内壁上设置覆盖引水管2.1的进口I的出水过滤网1.5。进水过滤网1.4及出水过滤网1.5的作用在于保证坎儿井暗渠上游来水达到双重过滤的目的，应定期检修或更换，检修周期不大于6个月，检修过程应避免异物侵入引水管2.1。仰视进水管1.2充分利用重力作用促使水中杂质颗粒下沉，减少杂质进入过滤池。钢筋混凝土盖板1.3的作用在于防止上部异物侵入过滤池1、引水管2.1。过滤池1的总体功能是净化坎儿井暗渠上游来水，确保引水管2.1具有通畅的过水功能。
参照图4，所述蜂窝状加固体2由引水管2.1和细石混凝土2.2构成，引水管2.1纵贯穿过坎儿井暗渠，细石混凝土2.2充填坎儿井暗渠与引水管2.1之间的空隙。引水管2.1可采用PVC钢丝软管或不锈钢波纹软管等管材。引水管2.1的作用在于维持古老坎儿井的过水功能，细石混凝土2.2具有支撑承载作用，保证坎儿井暗渠不塌陷、不变形。
参照图3，所述过水池3由第二钢筋混凝土槽3.1、第二钢筋混凝土盖板3.3构成，引水管2.1的出水端贯穿第二钢筋混凝土槽3.1内侧壁，第二钢筋混凝土槽3.1的外侧壁上间隔设置俯视出水管3.2。过水池3的总体功能是确保水流顺利排至坎儿井暗渠下游，防止异物侵入引水管2.1。俯视出水管3.2利用倾斜的出水通道加快排水，避免水流聚集在过水池3内，以第二钢筋混凝土盖板3.3防止上部异物侵入过水池3及引水管2.1内。参考图2、图3，引水管2.1进口I标高大于出口O标高，且进口I与出口O的高差不小于0.2m；参考图5，引水管2.1在坎儿井暗渠横断面上按蜂窝状布置，
参照图1，竖井填筑体4是由粗颗粒填料按压实系数不小于0.92的要求分层填筑形成。
参照图1至图6，本发明一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构的施工方法，包括如下步骤：
①预制过滤池1的第一钢筋混凝土槽1.1、第一钢筋混凝土盖板1.3，第一钢筋混凝土槽1.1预制时预留仰视进水管1.2、进口I通道；
②预制过水池3的第二钢筋混凝土槽3.1、第二钢筋混凝土盖板3.3，第二钢筋混凝土槽3.1预制时预留俯视出水管3.2、出口O通道；
③焊接施工用的钢棚支架D；
④依次将引水管2.1、钢棚支架D通过竖井吊放至下游坎儿井暗渠底部，开挖槽基并采用水泥砂浆整平后，吊放安置第二钢筋混凝土槽3.1，再将引水管2.1接入出口O通道，并安放第二钢筋混凝土盖板3.3；
⑤钢棚支架D向坎儿井暗渠上游移动不少于1.5m的距离并将其临时固定，再将引水管2.1定位并临时固定在钢棚支架D上，然后通过泵送管将细石混凝土2.2充填引水管2.1与暗渠之间的空隙，按此方法循序施工至过水池3后，拆除钢棚支架D；
⑥开挖槽基并采用水泥砂浆整平后，吊放安置钢筋混凝土槽1.1，再将引水管2.1接入进口I通道，再安装进水过滤网1.4、出水过滤网1.5及第一钢筋混凝土盖板1.3；
⑦路堤5基底范围内的竖井采用粗颗粒填料按压实系数不小于0.92的要求分层填筑至地表形成竖井填筑体4。
本发明结构新颖，可实现高速铁路地基承载力、稳定性及变形控制要求，达到古老坎儿井过水功能无损的目的，具有施工顺序明确、方便快捷、符合环保等特征。
以上所述只是采用图解说明本发明一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构及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 (3)

1.一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构，其特征是它包括：过滤池（1），设置在路堤（5）边坡坡脚外坎儿井暗渠上游的竖井底部；过水池（3），设置于路堤（5）边坡坡脚外坎儿井暗渠下游的竖井底部；蜂窝状加固体（2），充填于过滤池（1）和过水池（3）之间的坎儿井暗渠；竖井填筑体（4），充填于路堤（5）基底范围内的坎儿井竖井；
所述过滤池（1）由第一钢筋混凝土槽（1.1）、第一钢筋混凝土盖板（1.3）构成；第一钢筋混凝土槽（1.1）进水侧侧壁上间隔设置仰视进水管（1.2），外壁上设置覆盖仰视进水管（1.2）外端口的进水过滤网（1.4）；第一钢筋混凝土槽（1.1）出水侧间隔设置引水管（2.1），该侧内壁上设置覆盖引水管（2.1）的进口（I）的出水过滤网（1.5）；
所述蜂窝状加固体（2）由引水管（2.1）和细石混凝土（2.2）构成，引水管（2.1）纵贯穿过坎儿井暗渠，细石混凝土（2.2）充填坎儿井暗渠与引水管（2.1）之间的空隙；
所述过水池（3）由第二钢筋混凝土槽（3.1）、第二钢筋混凝土盖板（3.3）构成，引水管（2.1）的出水端贯穿第二钢筋混凝土槽（3.1）内侧壁，第二钢筋混凝土槽（3.1）的外侧壁上间隔设置俯视出水管（3.2）。
2.如权利要求1所述的一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构，其特征是：所述引水管（2.1）进口（I）标高大于出口（O）标高，且进口（I）与出口（O）的高差不小于0.2m。
3.采用如权利要求1、2任意一项所述一种无损坎儿井功能的高速铁路地基加固结构的施工方法，包括如下步骤：
①预制过滤池（1）的第一钢筋混凝土槽（1.1）、第一钢筋混凝土盖板（1.3），第一钢筋混凝土槽（1.1）预制时预留仰视进水管（1.2）、进口（I）通道；
②预制过水池（3）的第二钢筋混凝土槽（3.1）、第二钢筋混凝土盖板（3.3），第二钢筋混凝土槽（3.1）预制时预留俯视出水管（3.2）、出口（O）通道；
③焊接施工用的钢棚支架（D）；
④依次将引水管（2.1）、钢棚支架（D）通过竖井吊放至下游坎儿井暗渠底部，开挖槽基并采用水泥砂浆整平后，吊放安置第二钢筋混凝土槽（3.1），再将引水管（2.1）接入出口（O）通道，并安放第二钢筋混凝土盖板（3.3）；
⑤钢棚支架（D）向坎儿井暗渠上游移动不少于1.5m的距离并将其临时固定，再将引水管（2.1）定位并临时固定在钢棚支架（D）上，然后通过泵送管将细石混凝土（2.2）充填引水管（2.1）与暗渠之间的空隙，按此方法循序施工至过水池（3）后，拆除钢棚支架（D）；
⑥开挖槽基并采用水泥砂浆整平后，吊放安置第一钢筋混凝土槽（1.1），再将引水管（2.1）接入进口（I）通道，再安装进水过滤网（1.4）、出水过滤网（1.5）及第一钢筋混凝土盖板（1.3）；
⑦路堤（5）基底范围内的竖井采用粗颗粒填料按压实系数不小于0.92的要求分层填筑至地表形成竖井填筑体（4）。
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