CN109440541A - 一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造及施工方法，以有效提高路基工程通过坎儿井的能力，满足高速铁路地基承载力、稳定性及变形控制要求，最大程度地减小外部荷载对坎儿井暗渠的扰动，使坎儿井既有蓄水、过水功能得到有效保护。包括分布有竖井和暗渠的坎儿井地基，以及填筑于坎儿井地基上方的路基。所述竖井内设置加固充填体，于坎儿井地基表面设置基底加筋垫层，路基分层填筑于基底加筋垫层上，路基内竖向间隔设置贯通其横断面的加筋桥或者由多层加筋桥叠置构成的加筋桥组合体。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造及施工方法。
背景技术
坎儿井是荒漠地区的一种特殊灌溉系统，由竖井、地下渠道、地面渠道和涝坝组成，在中亚、东亚和我国新疆地区分布大量的坎儿井。坎儿井具有灌溉、排水、景观、文物等功能，其上方修建的高速铁路不能破坏坎儿井的既有功能。目前，在坎儿井地区修建高速铁路的困难在于：①若采用桥梁或隧道或桩板结构路基工程通过坎儿井，均会显著增加工程投资，经济社会效益差；②若修建普通路基工程则需进行坎儿井暗渠及竖井加固，但暗渠空间狭小、缺氧，不利于人工作业且加固效果难以保证。
加筋土路基在国内外铁路、公路等工程建设中广泛应用，具有工程投资低、通过能力高等特征，相比其他构筑物，其优越性明显。然而，已有专利、文献及规范尚未提及以加筋路基方式通过坎儿井的案例，其构造及施工方法也不明确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，以有效提高路基工程通过坎儿井的能力，满足高速铁路地基承载力、稳定性及变形控制要求，最大程度地减小外部荷载对坎儿井暗渠的扰动，使坎儿井既有蓄水、过水功能得到有效保护。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，包括分布有竖井和暗渠的坎儿井地基，以及填筑于坎儿井地基上方的路基，其特征是：所述竖井内设置加固充填体，于坎儿井地基表面设置基底加筋垫层，路基分层填筑于基底加筋垫层上，路基内竖向间隔设置贯通其横断面的加筋桥或者由多层加筋桥叠置构成的加筋桥组合体。
所述加筋桥包括下层土工格栅、土工格室和上层土工格栅，土工格室设置于下层土工格栅、上层土工格栅之间，沿暗渠轴向和垂直暗渠轴向双向拉伸铺设，其上端、下端分别与上层土工格栅、下层土工格栅固定连接，其内填筑路基填料，形成框架式加筋应力扩散桥。
本发明所要解决的另一技术问题是提供上述一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，该方法包括如下步骤：
①施工竖井内加固充填体，直至路基底部范围内各竖井加固完成；
②在坎儿井地基表面铺设基底加筋垫层；
③在基底加筋垫层上叠置铺设至少三层加筋桥形成加筋桥组合体；
④分层填筑路基，每填筑1.5～2.0m厚度即于其上铺设一层加筋桥，直至路基顶面。
本发明的有益效果是，能够有效将列车荷载和路基填土自重通过加筋桥扩散传递至坎儿井暗渠两侧稳定地层，避免坎儿井暗渠压溃破坏，并可满足高速铁路地基承载力、稳定性及变形控制要求；坎儿井暗渠受外部荷载扰动小，既有的蓄水、过水功能也可得到有效保护；该构造施工具有就地取材，施工便捷，成本低廉等特征，应用前景广阔。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造的断面图；
图2是本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造中加固充填体的大样图；
图3是本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造中基底加筋垫层的大样图；
图4是本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造中加筋桥的大样图。
图5是本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造中加固充填体的混凝土加筋垫层大样图。
图中示出构件和对应的标记：坎儿井地基K，竖井K1，暗渠K2，路基L，加固充填体10，预制管涵11，混凝土加筋垫层12，复合土工膜12a，土工格栅12b，混凝土层12c，填筑体13，基底加筋垫层20，第一级配碎石层21，双向土工格栅22，第二级配碎石层23，加筋桥30，下层土工格栅31，土工格室32，上层土工格栅33，路基填料34。
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，本发明的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，包括分布有竖井K1和暗渠K2的坎儿井地基K，以及填筑于坎儿井地基K上方的路基L。所述竖井K1内设置加固充填体1，于坎儿井地基K表面设置基底加筋垫层20，路基L分层填筑于基底加筋垫层20上，路基L内竖向间隔设置贯通其横断面的加筋桥30或者由多层加筋桥30叠置构成的加筋桥组合体。通过加筋桥30将上部路基L的填土压力及列车荷载通过扩散方式传递至暗渠K2两侧稳定地层，使暗渠K2两侧稳定地层共同承担上部填土及列车荷载，避免暗渠K2压溃破坏，并可满足高速铁路地基承载力、稳定性及变形控制要求。暗渠K2受外部荷载扰动小，既有的蓄水、过水功能也可得到有效保护。该构造施工具有就地取材，施工便捷，成本低廉等特征，应用前景广阔。
参照图1和图4，所述加筋桥30包括下层土工格栅31、土工格室32和上层土工格栅33，土工格室32设置于下层土工格栅31、上层土工格栅33之间，沿暗渠K2轴向和垂直暗渠K2轴向双向拉伸铺设，其上端、下端分别与上层土工格栅33、下层土工格栅31固定连接，其内填筑路基填料34，形成框架式加筋应力扩散桥，稳定性好，整体性强。
所述加筋桥30在暗渠K2轴向两侧铺设长度均不小于20m。
参照图1所述加筋桥组合体设置于路基L的底部，由至少三层加筋桥30叠置而成。
参照图3，所述基底加筋垫层20由从下至上依次铺设的第一级配碎石层21、双向土工格栅22和第二级配碎石层23构成。所述基底加筋垫层20在暗渠K2轴向两侧铺设长度均不小于15m，第一级配碎石层21、第二级配碎石层23的厚度为0.2m厚。基底加筋垫层20的作用是使竖井K1和暗渠K2顶部应力重分布，避免应力集中现象发生。
所述加固充填体10包括从竖井K1底部向上依次设置的预制管涵11、混凝土加筋垫层12和填筑体13。所述预制管涵11节长小于竖井K1直径，预制管涵11外径不大于竖井K1直径且不大于暗渠K2孔径。通过预制管涵11使坎儿井既有蓄水、过水功能得到有效保护。所述混凝土加筋垫层12由从下至上依次铺设的复合土工膜12a、土工格栅12c及现浇的厚度不小于20cm的混凝土层12c构成。填筑体13为分层填筑压实直至地基表面的填土。
参照图1至图5，本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造的施工方法，包括如下步骤：
①施工竖井K1内加固充填体1，直至路基L底部范围内各竖井K1加固完成；
②在坎儿井地基K表面铺设基底加筋垫层20；
③在基底加筋垫层20上叠置铺设至少三层加筋桥30形成加筋桥组合体；
④分层填筑路基L，每填筑1.5～2.0m厚度即于其上铺设一层加筋桥30，直至路基L顶面。
参照图2，所述步骤①按如下顺序施工，将预制管涵11放入竖井K1底部，并使其轴向与暗渠K2轴向保持一致；在预制管涵11顶部依次铺设复合土工膜12a、土工格栅12b，浇筑混凝土层12c；分层填筑压实填土直至地基表面形成填筑体13。
参照图4，所述步骤③、④中的加筋桥30按如下顺序施工，铺设下层土工格栅31，铺设土工格室32，将土工格室32绑扎固定在下层土工格栅31上；向土工格室32内填筑路基填料34；铺设上层土工格栅33，将上层土工格栅3.3绑扎固定在土工格室3.2上端。
下层土工格栅31、上层土工格栅33铺设时应平整、顺直，纵横向接缝可采用尼龙绳或涤纶先缝接或U型钉连接，搭接长度不小于20cm。上层土工格栅33及下层土工格栅31与土工格室32采用尼龙绑扎带绑扎固定。
以上所述只是用图解说明本发明一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造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 (10)
1.一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，包括分布有竖井(K1)和暗渠(K2)的坎儿井地基(K)，以及填筑于坎儿井地基(K)上方的路基(L)，其特征是：所述竖井(K1)内设置加固充填体(1)，于坎儿井地基(K)表面设置基底加筋垫层(20)，路基(L)分层填筑于基底加筋垫层(20)上，路基(L)内竖向间隔设置贯通其横断面的加筋桥(30)或者由多层加筋桥(30)叠置构成的加筋桥组合体。
2.如权利要求所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，其特征是：所述加筋桥(30)包括下层土工格栅(31)、土工格室(32)和上层土工格栅(33)，土工格室(32)设置于下层土工格栅(31)、上层土工格栅(33)之间，沿暗渠(K2)轴向和垂直暗渠(K2)轴向双向拉伸铺设，其上端、下端分别与上层土工格栅(33)、下层土工格栅(31)固定连接，其内填筑路基填料(34)，形成框架式加筋应力扩散桥。
3.如权利要求2所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，其特征是：所述加筋桥(30)在暗渠(K2)轴向两侧铺设长度均不小于20m。
4.如权利要求2所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，其特征是：所述加筋桥组合体设置于路基(L)的底部，由至少三层加筋桥(30)叠置而成。
5.如权利要求1所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，其特征是：所述基底加筋垫层(20)由从下至上依次铺设的第一级配碎石层(21)、双向土工格栅(22)和第二级配碎石层(23)构成。
6.如权利要求5所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，其特征是：所述基底加筋垫层(20)在暗渠(K2)轴向两侧铺设长度均不小于15m，第一级配碎石层(21)、第二级配碎石层(23)的厚度为0.2m厚。
7.如权利要求1所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造，其特征是：所述加固充填体(10)包括从竖井(K1)底部向上依次设置的预制管涵(11)、混凝土加筋垫层(12)和填筑体(13)；所述预制管涵(11)节长小于竖井(K1)直径，预制管涵(11)外径不大于竖井(K1)直径且不大于暗渠(K2)孔径；所述混凝土加筋垫层(12)由从下至上依次铺设的复合土工膜(12a)、土工格栅(12c)及现浇的厚度不小于20cm的混凝土层(12c)构成。
8.如权利要求1至7任意一项所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造的施工方法，包括如下步骤：
①施工竖井(K1)内加固充填体(1)，直至路基(L)底部范围内各竖井(K1)加固完成；
②在于坎儿井地基(K)表面铺设基底加筋垫层(20)；
③在基底加筋垫层(20)叠置铺设至少三层加筋桥(30)形成加筋桥组合体；
④分层填筑路基(L)，每填筑1.5～2.0m厚度即于其上铺设一层加筋桥(30)，直至路基(L)顶面。
9.如权利要求8所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造的施工方法，其特征是：所述步骤①按如下顺序施工，将预制管涵(11)放入竖井(K1)底部，并使其轴向与暗渠(K2)轴向保持一致；在预制管涵(11)顶部依次铺设复合土工膜(12a)、土工格栅(12b)，浇筑混凝土层(12c)；分层填土压实直至地基表面形成填筑体(13)。
10.如权利要求8所述的一种通过坎儿井高速铁路加筋路基构造的施工方法，其特征是：所述步骤③、④中的加筋桥(30)按如下顺序施工，
铺设下层土工格栅(31)，铺设土工格室(32)，将土工格室(32)绑扎固定在下层土工格栅(31)上；向土工格室(32)内填筑路基填料(34)；铺设上层土工格栅(33)，将上层土工格栅(3.3)绑扎固定在土工格室(3.2)上端。
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