CN109235487A - 软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙 - Google Patents
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Abstract
软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙，既满足铁路浸水区段高填方边坡支挡的安全稳定性要求。包括两侧面板和设置于其上端的帽石，以及位于面板后方的反滤层和位于反滤层和帽石后方的包裹体，包裹体之间分层填筑下部的路基本体和上部的基床底层；面板是由预制挡土墙砌块、泄水孔砌块横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体，面板拼装体位于两侧钢筋混凝土基础之上，连接钢筋竖向穿过拼装体的安装孔。路基本体中竖向间隔设置水平的面板连接格栅、包裹式对拉土工格栅，面板连接格栅两侧端头与同侧预制挡土墙砌块、泄水孔砌块连接，包裹式对拉土工格栅的两端环绕包裹同侧包裹体。包裹式对拉土工格栅作为结构格栅，使面板不受荷载作用，面板连接格栅仅作为构造结构。
Description
技术领域
本发明涉及铁路填方边坡复合支挡结构，特别涉及一种针对深厚软土地基、填方较高且两侧放坡受限的新型支挡体系。
背景技术
随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，在建设过程中对经济性和适应性的要求越来越高。特别是在地形地貌受限、结构物属性受限的地方，例如桥头高填方路基放坡受限的条件。上述情况如采用延伸桥梁段或采用重力式(衡重式)挡土墙收坡的方案必然会增加较大的投资，同时重力式(衡重式)挡土墙对地基承载力要求较高。因此为了降低投资，又能满足适用性并确保路基稳定性，加筋土挡土墙的设计思路被越来越多地应用到填方边坡设计工作中，面板、拉筋和填筑体形成的一种复合结构物也应运而生，其具有可预制性、适应性强、经济效益好、造型美观等特点。
传统的加筋土挡土墙设计思路是通过拉筋受到荷载竖向作用产生锚固摩擦力直接传递到面板上，用来平衡荷载横向作用力，从而对填筑体形成一个紧固。这样一来，力系直接作用在面板上，对面板整体性、稳定性要求非常高，一旦面板损坏，整个结构物便失效，风险较大，国内已经出现公路加筋土挡土墙工点破坏的情况。并且，该类加筋土挡墙单级高度一般不会太高。考虑到铁路车辆运行速度快、等效荷载大、振动加速度影响范围广的特点，有必要研究新型加筋土挡土墙结构用以适应并推动铁路事业的发展。
目前，具有一定运用性的包裹式加筋挡土墙，是将包裹体土工格栅的锚固摩擦力传递到包裹体上，用来平衡荷载横向作用力，使得包裹体成为替代面板成为受荷结构，以降低加筋土挡墙风险，进一步增强了加筋土挡墙的适用性。不过对该类型结构的使用更多局限在单侧挡墙上，例如车站站台侧、半填半挖路基填方坡脚处，需要着重考虑结构的抗滑抗倾覆稳定性。而对双侧对称的包裹式加筋挡土墙缺少相应的研究和应用。
事实上，加筋土挡土墙除了是支挡结构以外，它还是路基本体结构的一部分，需要考虑地基实际情况，要达到满足其设计承载力的要求。同时，桥头区段涌水位较高，需同步考虑对抗冲刷能力及侧向水压力作用。目前，国内外关于加筋土挡土墙在深厚软土地基上及浸水区段的使用研究亦较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙，既满足铁路浸水区段高填方边坡支挡的安全稳定性要求，又能解决深厚软土地基处理问题，同时能有效处理路基两侧放坡均受限的极端情况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：包括两侧面板和设置于其上端的帽石，以及位于面板后方的反滤层和位于反滤层和帽石后方的包裹体，包裹体之间分层填筑下部的路基本体和上部的基床底层；所述面板是由预制挡土墙砌块、泄水孔砌块横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体，面板拼装体放置于两侧钢筋混凝土基础之上，纵向间隔设置连接钢筋竖向穿过拼装体的安装孔，连接钢筋的下端与钢筋混凝土基础固定连接，上端锚入帽石中，安装孔内灌注水泥砂浆封闭连接钢筋；所述路基本体中竖向间隔设置水平的面板连接格栅、包裹式对拉土工格栅，面板连接格栅两侧端头与同侧预制挡土墙砌块、泄水孔砌块连接，包裹式对拉土工格栅的两端环绕包裹同侧包裹体；所述包裹式对拉土工格栅作为结构格栅，以其抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使面板不受荷载作用，面板连接格栅仅作为构造结构。
本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：
1、双侧包裹对拉式加筋土挡土墙相比单侧包裹式加筋土挡土墙受力特点不同。单侧包裹式加筋土挡土墙依靠土工格栅和填料间摩擦力来提供横向抗力，需保证土工格栅锚固段的抗拔能力，对施工工艺要求较高，而双侧对拉式加筋土挡土墙是依靠土工格栅拉力来提供横向抗力，只需保证土工格栅极限抗拉强度满足设计要求；
2、双侧包裹对拉式加筋土挡土墙相比单侧包裹式加筋土挡土墙对基底承载力要求低。单侧包裹式加筋土挡土墙需着重检算基底抗滑稳定性及抗倾覆性，墙底受偏心荷载作用，对墙趾处地基承载力要求高，而双侧包裹对拉式加筋土挡土墙两侧形成一个整体，基底受荷载均匀，有利于地基处理形式的选择；
3、浸水区段采用包裹对拉式加筋土挡土墙由于其整体性更好，能有效抵抗横向涌水作用力。同时，水位的变化及长期浸泡不利于填料自身的稳定性，目前常用的包裹式加筋土挡土墙依靠填料与筋带之间的摩擦力作用，受填料影响很大；采用包裹对拉式加筋土挡土墙依靠筋带自身的抗拉强度，能有效排除外界环境对填料性能的干扰；
4、地基处理结构形式选择灵活多样，可采用水泥搅拌桩、CFG桩、打入桩、混凝土灌注桩等地基处理加固；
5、面板采用直立或近直立型式，在地形界限受制约时有良好的加固收坡效果，在征地拆迁困难地段，有效减少拆迁投资，减缓征拆压力，有利于工程顺推进；
6、施工工艺简单、操作方便,不会增加混凝土支挡等型式的相关制料场地及设备，填料可以就地取材，有利于投资控制和工程进度。
附图说明
本说明书包括如下十幅附图：
图1是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙的标准横断面图；
图2是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙的侧视图；
图3是图1中A节点的大样图；
图4是图1中B节点大样图；
图5是图4中C节点大样图；
图6是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙泄水孔大样图；
图7是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中标准砌块的立体图；
图8是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中标准砌块的立面图；
图9是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中标准砌块的正面图；
图10是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中标准砌块的俯视图；
图11是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中辅助砌块的俯视图；
图12是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中环形钢筋的大样图；
图13是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中土工格栅与砌块钢筋连接图；
图14是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中砌块连接钢筋安装示意图；
图15是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙打入桩地基处理平面图；
图16是本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙中打入桩与格子梁连接示意图。
图中示出构件和对应的标记：基床表层1、基床底层2、普通合格填料填筑体3、粗粒填料填筑体4、加固地基5、钢筋混凝土基础11、面板 12、帽石13、预制挡土墙砌块14、凹槽14a、凸榫14b、安装孔14c、泄水孔砌块15、反滤层16、包裹体17、黏土或混凝土隔水层19、包裹式对拉土工格栅20、面板连接格栅21、泄水孔22、排水管23、连接钢筋24、水泥砂浆25、预埋钢筋26、镀锌钢筋27、土工棒28、透水性土工布29、积水槽30、角钢立柱栏杆31、沉降缝32、混凝土封闭层33、复合土工膜 34、格子梁41、打入桩42、地面线D1、墙趾线D2、墙顶设计线D3、路肩设计线D4、涌水线D5。
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、图2、图3和图4，本发明的软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，包括两侧面板2和设置于其上端的帽石13，以及位于面板12后方的反滤层16和位于反滤层16和帽石13后方的包裹体17，包裹体17之间分层填筑下部的路基本体和上部的基床底层2。所述面板12是由预制挡土墙砌块14、泄水孔砌块15横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体，面板拼装体放置于两侧钢筋混凝土基础11 之上，纵向间隔设置连接钢筋24竖向穿过拼装体的安装孔14c，连接钢筋24的下端与钢筋混凝土基础11固定连接，上端锚入帽石13中，安装孔14c内灌注水泥砂浆25封闭连接钢筋24。所述路基本体中竖向间隔设置水平的面板连接格栅21、包裹式对拉土工格栅20，面板连接格栅21 两侧端头与同侧预制挡土墙砌块14、泄水孔砌块15连接，包裹式对拉土工格栅20的两端环绕包裹同侧包裹体17。所述包裹式对拉土工格栅20 作为结构格栅，以其抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使面板12不受荷载作用，面板连接格栅21仅作为构造结构。
本发明铁路深厚软土地基砌块包裹对拉式加筋土挡土墙是一种对包裹式加筋土挡土墙的改进。通过包裹体对拉土工格栅20的抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使包裹体17实际上成为了传统意义上的面板，而真正的砌块式面板12不受荷载作用，让面板连接土工格栅21成为构造结构，从而提高了面板12的安全性，降低了面板12破坏的风险，同时该结构稳定性的加强更有利于在软弱地基中的使用，抗倾覆抗滑动能力超过单侧包裹式加筋土挡土墙。
参照图1和图15、图16，所述两侧钢筋混凝土基础11座落在格子梁 41上，格子梁41的各节点下方在软土地基内设置打入桩42形成加固地基5，各打入桩42的顶端嵌入格子梁41内且与之固结为一体。打入桩42 可采用水泥搅拌桩、CFG桩、混凝土灌注桩等替代。
参照图4和图5，所述包裹体17的最底层置于黏土或混凝土隔水层 19之上。参照图1，所述路基本体在涌水线D5以下为粗粒填料填筑体4，在涌水线D5以上为普通合格填料填筑体3。粗粒填料填筑体4上分层填筑基床底层2，基床底层2上铺设基床表层1。
参照图6和图8至图11，所述预制挡土墙砌块14、泄水孔砌块15 顶部设置凹槽14a，底部设置与之对应的凸榫14b，内部设置闭环结构的预埋钢筋26和横向间隔设置竖向的安装孔14c，预埋钢筋26延伸出预制挡土墙砌块14的后侧壁形成外露端。通过凹槽14a和凸榫14b的咬合及连接钢筋24竖向固定，更加加强了面板12的稳定性。参照图12和图13，所述预埋钢筋26外露端与镀锌钢筋27连接，所述包裹式对拉土工格栅 20和面板连接格栅21分别穿过包裹体17和镀锌钢筋27后回折并再次环绕土工棒28形成固定结。
参照图5和图6，所述泄水孔砌块15在顶部一侧设置缺口，相邻泄水孔砌块15的缺口形成泄水孔22，泄水孔22内固定安装排水管23，排水管23里端位于反滤层16内且孔口包裹透水性土工布29，外端则伸出面板12。
参照图14，所述面板12施工至一定高度，安装孔14c中穿插连接钢筋24，从下到上分批次放置，并及时灌注水泥砂浆25，最后两批次的连接钢筋24超出面板12一定高度，锚入帽石13中。
以上所述只是用图解说明本发明软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙的一些原理，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 (7)
1.软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，包括两侧面板(12)和设置于其上端的帽石(13)，以及位于面板(12)后方的反滤层(16)和位于反滤层(16)和帽石(13)后方的包裹体(17)，包裹体(17)之间分层填筑下部的路基本体和上部的基床底层(2)，其特征是：所述面板(12)是由预制挡土墙砌块(14)、泄水孔砌块(15)横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体，面板拼装体放置于两侧钢筋混凝土基础(11)之上，纵向间隔设置连接钢筋(24)竖向穿过拼装体的安装孔(14c)，连接钢筋(24)的下端与钢筋混凝土基础(11)固定连接，上端锚入帽石(13)中，安装孔(14c)内灌注水泥砂浆(25)封闭连接钢筋(24)；所述路基本体中竖向间隔设置水平的面板连接格栅(21)、包裹式对拉土工格栅(20)，面板连接格栅(21)两侧端头与同侧预制挡土墙砌块(14)、泄水孔砌块(15)连接，包裹式对拉土工格栅(20)的两端环绕包裹同侧包裹体(17)；所述包裹式对拉土工格栅(20)作为结构格栅，以其抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使面板(12)不受荷载作用，面板连接格栅(21)仅作为构造结构。
2.如权利要求1所述软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：所述两侧钢筋混凝土基础(11)座落在格子梁(41)上，格子梁(41)的各节点下方在软土地基内设置打入桩(42)形成加固地基(5)，各打入桩(42)的顶端嵌入格子梁(41)内且与之固结为一体。
3.如权利要求1所述软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：所述包裹体(17)的最底层置于黏土或混凝土隔水层(19)之上。
4.如权利要求1所述软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：所述预制挡土墙砌块(14)、泄水孔砌块(15)顶部设置凹槽(14a)，底部设置与之对应的凸榫(14b)，内部设置闭环结构的预埋钢筋(26)和横向间隔设置竖向的安装孔(14c)，预埋钢筋(26)延伸出预制挡土墙砌块(14)的后侧壁形成外露端。
5.如权利要求4所述软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：所述预埋钢筋(26)外露端与镀锌钢筋(27)连接，所述包裹式对拉土工格栅(20)和面板连接格栅(21)分别穿过包裹体(17)和镀锌钢筋(27)后回折并再次环绕土工棒(28)形成固定结。
6.如权利要求4所述软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：所述泄水孔砌块(15)在顶部一侧设置缺口，相邻泄水孔砌块(15)的缺口形成泄水孔(22)，泄水孔(22)内固定安装排水管(23)，排水管(23)里端位于反滤层(16)内且孔口包裹透水性土工布包裹(29)，外端则伸出面板(12)。
7.如权利要求1所述软弱地基浸水铁路砌块包裹对拉式加筋土挡土墙结构，其特征是：所述路基本体在涌水线(D5)以下为粗粒填料填筑体(4)，在涌水线(D5)以上为普通合格填料填筑体(3)。
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