CN110080044A - 一种竖向格构式预制拼装节段及其拼装而成的高铁路基 - Google Patents

Abstract

本发明公开了竖向格构式预制拼装节段和由其拼装而成的高铁路基，该高铁路基包括刚性桩地基和安装在刚性桩地基上的多个竖向格构式预制拼装节段，相邻的两个竖向格构式预制拼装节段通过端面上的凸榫和凹槽嵌装在一起，各竖向格构式预制拼装节段通过穿插在预应力孔道中的预应力锚索锚固，顶板的两侧超出底板的部分形成悬挑路肩，在竖向格构式预制拼装节段内部空腔中可以充填或部分充填有填料。该路基的路基填料填筑工程量大幅降低，对周边环境影响小；高铁路基地基处理范围大大减小，有效减少了高铁路基征地面积，工程整体造价下降明显。

Description

一种竖向格构式预制拼装节段及其拼装而成的高铁路基

技术领域

本发明属于铁路路基工程领域，尤其是涉及一种竖向格构式预制拼装节段及其拼装而成的高铁路基。

背景技术

高速铁路对地基沉降变形极为敏感，设计中对地基沉降变形控制已经达到毫米级控制标准。传统路基结构多采用梯形断面形式，需要两侧对称放坡，但当路基填高较大时，传统梯形填土路基放坡范围大幅增加，导致路基断面横向尺寸大大提高，而路基本体的过大自重也使得高铁地基加固范围与加固深度均出现较大程度的增加，土方工程量与工程造价非常高。这些不利因素的共同作用，严重限制了路基结构在高铁建设中的应用，实际工程中存在大量的“以桥带路”现象，新建高铁线路中的路基占比越来越小。

因此，针对高铁路基工程特点，亟需研发一种能够有效降低填土路基断面尺寸和结构自重，用地少、造价低且结构安全可靠的新型高铁路基支护结构。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种结构简单、造价较低的高铁路基用竖向格构式预制拼装节段。

本发明的另一目的是提供一种利用上述竖向格构式预制拼装节段制成的高铁路基。

为此，本发明的技术方案如下：

一种竖向格构式预制拼装节段，包括一体形成的顶板、底板、内支撑结构和两个侧壁板，所述两个侧壁板竖直设置，所述顶板和底板水平设置，所述底板的左右两侧与两个侧壁板的底边连接；所述顶板的宽度大于底板的宽度，两个侧壁板的顶边与顶板的底面连接；所述内支撑结构的水平剖面呈十字形，由竖直设置的第一立板和第二立板相互垂直交叉而成；所述第一立板的左右两端分别与两个侧壁板的中部连接，上下两端分别与顶板和底板的中部连接；所述第二立板的上下两端分别与顶板和底板的中部连接；在所述内支撑结构与顶板、底板和两个侧壁板的连接处以及两个立板的连接处形成有加强结构，在竖向格构式预制拼装节段前端面和后端面上各连接节点位置处均设置有锚固槽，在锚固槽内设置有沿竖向格构式预制拼装节段长度方向贯通的预应力孔道；在所述两个侧壁板和第二立板的前端面上形成有凸榫，相应的后端面的对应位置处形成有凹槽，所述凸榫和凹槽的形状相适应。

所述加强结构为形成在连接位置两侧的抹角，所述抹角沿整个长度方向延伸。

优选的是，所述凸榫和凹槽分别形成在所述两个侧壁板和第二立板的前端面和后端面的中部。

所述第一立板和第二立板的交线垂直于底板。可以根据需要在第一立板和第二立板的上设置通孔，使第一立板和第二立板组成支撑格构体。

每个竖向格构式预制拼装节段的长度为3～6m。

一种高铁路基，包括刚性桩地基和安装在刚性桩地基上的多个上述竖向格构式预制拼装节段，相邻的两个竖向格构式预制拼装节段通过端面上的凸榫和凹槽嵌装在一起，各竖向格构式预制拼装节段通过穿插在所述预应力孔道中的预应力锚索锚固，所述顶板的两侧超出底板的部分形成悬挑路肩。

所述竖向格构式预制拼装节段的内部空腔可以充填或部分充填有填料，以增强路基结构整体稳定性。另外，在所述悬挑路肩上设置有防护栅栏、电缆槽和接触网立柱，在所述接触网立柱处设置有斜向加强肋。

本发明的高铁路基相较于传统高铁填土路基结构，在路基结构形式、内支撑结构结构布置方式、施工方法、嵌固结构等方面均进行了改进。其优点和积极效果如下：

1、该结构的路基填料填筑工程量大幅降低，最大可降低为0，对周边环境影响较小，适用于复杂工况下高速铁路路基工程建设施工；

2、高铁路基地基处理范围较传统路基结构大为减小，有效减少了高铁路基征地面积，工程整体造价下降明显；

3、该路基结构可通过预制拼装和现浇两种方式施工，通过内支撑结构以及侧壁板、底板接头位置处的凸榫-凹槽嵌固结构，有效保证了箱型路基结构的整体性和稳定性。

4、本发明的高铁路基适用于区间高铁路基、临近既有高铁的新建路基、站台路基等高铁路基工程，符合我国高铁路基工程未来优化改进的方向，具有较高的工程推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的竖向格构式预制拼装节段的立体结构示意图；

图2是本发明多节预制节段的最终拼装效果图；

图3是本发明高铁路基的剖面结构示意图。

图中：

1、拼装节段 1a、顶板 1b、侧壁板

1c、底板 1d、内支撑结构 2、悬挑路肩

3、刚性桩地基 4、抹角 5、轨道底座板

6、防护栅栏 7a、凸榫 7b、凹槽

8、锚固槽 9、预应力孔道 10、通孔

11a、第一立板 11b、第二立板

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构进行详细说明。

本发明中提及的宽度指的是沿路基宽度方向，长度指的是沿铁路线方向。

参见图1-图3，本发明的竖向格构式预制拼装节段1包括一体形成的顶板1a、底板1c、内支撑结构1d和两个侧壁板1b，所述两个侧壁板1b竖直设置，所述顶板1a和底板1c水平设置，所述底板1c的左右两侧与两个侧壁板1b的底边连接；所述顶板1a的宽度大于底板1c的宽度，两个侧壁板1b的顶边与顶板1a的底面连接；所述内支撑结构1d的水平剖面呈十字形，由竖直设置的第一立板11a和第二立板11b相互垂直交叉而成；所述第一立板的左右两端分别与两个侧壁板1b的中部连接，上下两端分别与顶板1a和底板1c的中部连接；所述第二立板的上下两端分别与顶板1a和底板1c的中部连接；在所述内支撑结构1d与顶板1a、底板1c和两个侧壁板1b的连接处以及两个立板的连接处形成有加强结构，在竖向格构式预制拼装节段前端面和后端面上各连接节点位置处均设置有锚固槽8，在锚固槽8内设置有沿竖向格构式预制拼装节段长度方向贯通的预应力孔道9；在所述两个侧壁板1b和第二立板11b的前端面上形成有凸榫7a，相应的后端面的对应位置处形成有凹槽7b，所述凸榫和凹槽的形状相适应。

所述加强结构为形成在连接位置两侧的抹角4，所述抹角沿整个长度方向延伸。优选的是，所述凸榫和凹槽分别形成在所述两个侧壁板1b和第二立板11b的前端面和后端面的中部。

所述第一立板11a和第二立板11b的交线垂直于底板1c，在第一立板11a和第二立板11b的上形成有通孔10，所述第一立板11a和第二立板11b组成支撑格构体。每个竖向格构式预制拼装节段的长度为3～6m。

本发明的高铁路基包括刚性桩地基3和安装在刚性桩地基3上的多个上述竖向格构式预制拼装节段，相邻的两个竖向格构式预制拼装节段通过端面上的凸榫和凹槽嵌装在一起，各竖向格构式预制拼装节段通过穿插在所述预应力孔道9中的预应力锚索锚固，所述顶板1a的两侧超出底板1c的部分形成悬挑路肩2。

所述竖向格构式预制拼装节段的内部空腔充填或部分充填有填料，以增强路基结构整体稳定性。在所述悬挑路肩2上设置有防护栅栏6、电缆槽和接触网立柱，在所述接触网立柱处设置有斜向加强肋。

本发明中，竖向格构式预制拼装节段可采用预制拼装和现浇两种方式施工，预制拼装施工时，沿线路方向预制节段，整体吊装，单节长度3～6m，现浇方式施工时，内支撑结构采用整体式内模板支撑，顶板采用叠合模板浇筑成形，沿线路方向分节段浇筑。

本发明的高铁路基的施工过程如下：

采用现浇方式施工时，按沉降缝间距要求分段浇筑竖向格构式预制拼装节段，单段长度一般不大于10m。现场浇筑中，首先对高铁路基断面范围内的地基进行加固处理，采用刚性桩复合地基结构形式，形成刚性桩地基3；其次，于加固处理后的刚性桩地基3之上架设模板、绑扎钢筋，并进行预制拼装节段底板1c的浇筑施工；之后，绑扎侧壁板1b和内支撑结构1d中的竖向支撑板钢筋，按设计要求形成节点抹角4结构，设置内支撑结构1d的内模板和侧壁板1b的外模板，浇筑混凝土至顶板1a板底位置；然后，养护侧壁板1b和内支撑结构1d混凝土至50％的设计强度，拆除设置内支撑结构1d的内支撑模板，预制拼装节段的顶板1a浇筑过程中，架设悬挑路肩2的外模板后于预制拼装节段1的空腔顶部铺设叠合模板，并同之后浇筑的顶板1a形成整体性的叠合板结构；最后，进行顶板1a和悬挑路肩2的混凝土浇筑养护，混凝土标号不小于C40，养护龄期不小于设计强度的100％。此外，预制拼装节段内部可根据设计需要采用满填、半填、不填路基填料，增强路基的整体稳定性；基床施工完成后，进行轨道底座板5施工，满足强度要求后铺设轨道板和钢轨，悬挑路肩2边缘设置防护栅栏6。

采用预制拼装方式施工时，沿路基线路方向分节段施工，单个竖向格构式预制拼装节段的长度不大于6m，支撑结构1d中的两竖向支撑板均可按设计需要开孔，竖向支撑板、侧壁板1b、底板1c在节段接头位置处增设凸榫-凹槽嵌固结构，单节段重量控制不超过200t。竖向格构式预制拼装节段预制完成后，养护龄期不小于设计强度的85％,进行现场拼装。首先，同样对高铁路基断面范围内的地基进行加固处理，采用刚性桩复合地基结构形式，形成刚性桩地基3；其次，吊装竖向格构预制拼装节段至预定位置，箱型结构底板1c同刚性桩地基3采用后浇方式固接；之后，继续吊装其他节段，确保相邻节段接头位置处的凸榫-凹槽嵌固结构7相互咬合；然后，于预留锚固槽8中的预应力孔道9中穿插预应力锚索，预应力锚索穿插操作同预制节段的定位吊装同时进行，确保相邻预制节段相互锚接嵌固；最后，重复上述过程，直至高铁路基整体成型并达到设计长度。此外，预制拼装完成后的箱型结构内部可根据设计需要采用满填、半填、不填路基填料，增强箱型结构路基结构的整体稳定性；路基基床施工完成后，进行轨道底座板5施工，满足强度要求后铺设轨道板和钢轨。至此，完成高铁路基的现场拼装施工。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的等同变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种竖向格构式预制拼装节段，其特征在于：包括一体形成的顶板(1a)、底板(1c)、内支撑结构(1d)和两个侧壁板(1b)，所述两个侧壁板(1b)竖直设置，所述顶板(1a)和底板(1c)水平设置，

所述底板(1c)的左右两侧与两个侧壁板(1b)的底边连接；

所述顶板(1a)的宽度大于底板(1c)的宽度，两个侧壁板(1b)的顶边与顶板(1a)的底面连接；

所述内支撑结构(1d)的水平剖面呈十字形，由竖直设置的第一立板(11a)和第二立板(11b)相互垂直交叉而成；所述第一立板的左右两端分别与两个侧壁板(1b)的中部连接，上下两端分别与顶板(1a)和底板(1c)的中部连接；所述第二立板的上下两端分别与顶板(1a)和底板(1c)的中部连接；

在所述内支撑结构(1d)与顶板(1a)、底板(1c)和两个侧壁板(1b)的连接处以及两个立板的连接处形成有加强结构，在竖向格构式预制拼装节段前端面和后端面上各连接节点位置处均设置有锚固槽(8)，在锚固槽(8)内设置有沿竖向格构式预制拼装节段长度方向贯通的预应力孔道(9)；

在所述两个侧壁板(1b)和第二立板(11b)的前端面上形成有凸榫(7a)，相应的后端面的对应位置处形成有凹槽(7b)，所述凸榫和凹槽的形状相适应。

2.根据权利要求1所述的竖向格构式预制拼装节段，其特征在于：所述加强结构为形成在连接位置两侧的抹角(4)，所述抹角沿整个长度方向延伸。

3.根据权利要求1所述的竖向格构式预制拼装节段，其特征在于：所述凸榫和凹槽分别形成在所述两个侧壁板(1b)和第二立板(11b)的前端面和后端面的中部。

4.根据权利要求1所述的竖向格构式预制拼装节段，其特征在于：在第一立板(11a)和第二立板(11b)的上形成有通孔(10)，所述第一立板(11a)和第二立板(11b)组成支撑格构体。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的水平格构式预制拼装节段，其特征在于：每个竖向格构式预制拼装节段的长度为3～6m。

6.一种高铁路基，其特征在于：包括刚性桩地基(3)和安装在刚性桩地基(3)上的多个权利要求4所述的竖向格构式预制拼装节段，相邻的两个竖向格构式预制拼装节段通过端面上的凸榫和凹槽嵌装在一起，各竖向格构式预制拼装节段通过穿插在所述预应力孔道(9)中的预应力锚索锚固，所述顶板(1a)的两侧超出底板(1c)的部分形成悬挑路肩(2)。

7.根据权利要求6所述的高铁路基，其特征于：所述竖向格构式预制拼装节段的内部空腔充填或部分充填有填料，以增强路基结构整体稳定性。

8.根据权利要求7所述的高铁路基，其特征于：在所述悬挑路肩(2)上设置有防护栅栏(6)、电缆槽和接触网立柱。

9.根据权利要求8所述的高铁路基，其特征于：在所述接触网立柱处设置有斜向加强肋。