CN110158367A - 一种帮宽既有高速铁路路基的结构及变形控制方法 - Google Patents

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郭慧吉
狄宏规
宋福贵
梁浩毅
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Abstract

本申请涉及一种帮宽既有高速铁路路基的结构及变形控制方法。本申请采用既有路基防护阻隔以及非埋入式桩板结构新建路基等方法进行铁路帮宽高铁路基的变形控制。通过设置硬隔离至既有路基地基加固区对既有高铁路基进行保护,从而保障既有线路在近邻施工时的正常运营;通过采用非埋入式桩板结构与轻质填料回填作为新建铁路的地基加固措施,可以有效抑制地基沉降与侧向变形。本申请通过采用非埋入式桩板结构及轻质混凝土填料等一系列加固措施,既能有效降低帮宽路基施工及后期运营对既有高铁线路的变形影响,又能满足新建铁路线路对变形的控制要求,有效提高了铁路帮宽高铁路基的施工效果。

Description

一种帮宽既有高速铁路路基的结构及变形控制方法
技术领域
本申请涉及新建铁路路基结构加固领域,尤其是涉及一种帮宽既有高速铁路路基的结构及变形控制方法。
背景技术
随着我国高速铁路网的不断完善,新建铁路不可避免地要与开通运营的高速铁路交叉、并行、帮宽或引入既有车站,并且类似工程将会越来越多。临近运营的高速铁路新建铁路工程时不可避免会对既有高速铁路路基产生扰动,从而产生路基变形和轨道不平顺,影响行车安全。同时,高速铁路无砟轨道技术的广泛应用,使得路基线下工程对变形的要求较有砟轨道更加严格。
因此,临近运营高速铁路新建铁路工程,设计阶段应对既有高速铁路产生的附加变形的影响进行评估,并在设计及施工阶段采取有效措施,保证高速铁路运营安全。但是针对新建线路与既有线路的变形控制问题,目前尚未有合理的地基加固措施可以有效减少对既有线路的扰动,因而确定合理的施工措施来满足变形要求已成为临近既有线路进行路基工程的重要问题。
申请内容
为了解决新建铁路路基对既有路基的变形影响,本申请提供了一种帮宽既有高速铁路路基的结构及变形控制方法,不但减小帮宽路基的施工运营荷载对既有高铁线路的影响,而且可以减小了既有路基的沉降与变形。
为了实现上述目标,本申请提供了如下技术方案:
一种帮宽既有高速铁路路基的结构,包括既有高速路基防护阻隔结构和新建路基结构。
其中,既有高速路基防护阻隔结构包括硬隔离与应力释放孔;硬隔离包括钢板隔离桩与防护彩钢板;钢板隔离桩于既有路基坡面中段施作,桩底深入至既有路基地基加固区,防护彩钢板于钢板隔离桩顶部施作;应力释放孔于临近既有线坡面上设置,孔位深度至既有路基地基加固区底部。
其中,新建路基结构包括非埋入式桩板结构与新型路基填料结构;非埋入式桩板结构包括钻孔灌注桩、承载板与托梁;于临近既有线坡面上设置钻孔灌注桩,钻孔灌注桩的桩基深入下伏弱风化灰岩层一定深度,并达到地基持力层,钻孔灌注桩的上端与托梁刚性连接,承载板通过托梁与钻孔灌注桩连接;于非埋入式桩板结构以下的既有线边坡的交界面处开挖小台阶,并在交界面与托梁之间的空隙采用泡沫水泥轻质土作为优化填料进行回填,构成新型路基填料结构。
本申请还提供一种帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,包括以下步骤:
步骤1:既有高铁路基防护阻隔措施;
步骤2:新建路基施工,包括采用非埋入式桩板结构进行加固与轻质填料回填优化。
进一步,步骤1所述既有高铁路基防护阻隔措施包括以下步骤:
1.1施作硬隔离:于既有路基坡面中段施作钢板隔离桩,桩底深度至既有路基地基加固区,于钢板隔离桩顶部施作防护彩钢板;
1.2施作应力释放孔:于临近既有线坡面上设应力释放孔,孔内全充填碎石,孔位深度至既有路基地基加固区底部。
进一步,步骤2所述新建路基施工包括以下步骤:
2.1采用施作非埋入式桩板结构进行加固:
2.1.1于临近既有线坡面上采用正方形布置施作钢筋混凝土的钻孔灌注桩,并使桩底伸入下伏弱风化灰岩层一定深度,使桩深达地基持力层;
2.1.2于钢筋混凝土的钻孔灌注桩的桩顶施作钢筋混凝土的承载板与钢筋混凝土的托梁,钢筋混凝土的托梁横向连接桩基,钢筋混凝土的托梁的上端与钢筋混凝土的承载板相连;
2.2进行轻质填料回填优化:
沿既有线边坡的交界面挖小台阶,采用泡沫水泥轻质土对非埋入式桩板结构与既有路基之间进行回填处理。
进一步,在步骤2.1.1中,桩底伸入下伏弱风化灰岩层不少于3.0m。
进一步,在步骤2.2中,小台阶的高度不大于0.3m。
进一步,在步骤2.2中,回填处理时从低处往高处分层摊铺压实,交界面的压实要做到密实无拼痕,避免出现路基的纵向裂缝。
本申请的有益效果在于:
(1)通过施作硬隔离在保障既有高速铁路列车的正常运营不受帮宽路基施工影响的同时还减小了帮宽路基后期运营阶段对既有路基的影响。
(2)通过施作应力释放孔可以进一步减小后期帮宽路基桩基施工对既有路基的影响。
(3)通过桩基采用钢筋混凝土钻孔灌注桩,并使桩深达地基持力层,可以确保上部荷载传至地基深部,减少帮宽路基对既有路基的影响,同时由于钢筋混凝土钻孔灌注桩的施工扰动小,还可以有效减小非埋入式桩板结构施工过程中对既有高铁线路的影响。
(4)采用钢筋混凝土承载板均化上覆荷载,并通过钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土钻孔灌注桩将荷载传递至地基持力层,不但有效减小了帮宽路基的施工运营荷载对既有高铁线路的影响,而且减小了既有路基的沉降与水平变形。
(5)回填时,从低处往高处分层摊铺压实,使交界面的压实要做到密实无拼痕,避免了出现路基的纵向裂缝。
(6)采用泡沫水泥轻质土作为优化轻质填料进行路基回填,泡沫水泥轻质土具有质量轻(重度约为常规填料1/3)、强度较高以及自立性好、施工便捷快速等特性,轻质土填筑可大大减轻路基填土竖向土压力及其对既有路基的侧向土压力,地基应力较原始应力基本相当或略有增加,从而有效减小或抑制地基沉降与侧向变形,可保证既有高铁线路的稳定与变形。
附图说明
图1为本申请实施例提供的帮宽既有高速铁路路基的结构的示意图。
附图标记说明:
1—承载板;
2—托梁;
3—泡沫水泥轻质土;
4—交界面;
5—钻孔灌注桩;
6—钢板隔离桩;
7—防护彩钢板;
8—既有路基地基加固区;
9—既有路基;
10—应力释放孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步描述:
实施例
某新建线路路基段与某城际客专线路联通,施工点大部分区域存在流塑淤泥质粉质粘土、粉质黏土层,铁路路基下方土层较差,为保证新建线施工对既有客专线的稳定和沉降变形在合理范围内,确保行车运营安全和施工安全,采用本申请提供的帮宽既有高速铁路路基的结构及变形控制方法进行处理。
如图1所示,一种帮宽既有高速铁路路基的结构,包括既有高速路基防护阻隔结构和新建路基结构。
其中,既有高速路基防护阻隔结构包括硬隔离与应力释放孔10;硬隔离包括钢板隔离桩6与防护彩钢板7;钢板隔离桩6于既有路基坡面中段施作,桩底深入至既有路基地基加固区8,防护彩钢板7于钢板隔离桩6顶部施作;应力释放孔10于临近既有线坡面上设置,孔位深度至既有路基地基加固区8底部。
其中,新建路基结构包括非埋入式桩板结构与新型路基填料结构;非埋入式桩板结构包括钻孔灌注桩5、承载板1与托梁2;于临近既有线坡面上设置钻孔灌注桩5,钻孔灌注桩5的桩基深入下伏弱风化灰岩层一定深度,并达到地基持力层,钻孔灌注桩5的上端与托梁2刚性连接,承载板1通过托梁2与钻孔灌注桩5连接;于非埋入式桩板结构以下的既有线边坡的交界面4处开挖小台阶,并在交界面4与托梁2之间的空隙采用泡沫水泥轻质土作为优化填料进行回填,构成新型路基填料结构。
进一步,提供一种帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,包括以下步骤:
步骤1:既有高铁路基防护阻隔措施。
步骤2:新建路基施工。包括采用非埋入式桩板结构进行加固与轻质填料回填优化。
步骤1具体包括以下步骤:
1.1施作硬隔离:于既有路基坡面中段施作钢板隔离桩6,桩底深度至既有路基地基加固区8,于钢板隔离桩6顶部施作防护彩钢板7。
施作硬隔离在保障既有高速铁路列车的正常运营不受帮宽路基施工影响的同时还减小了帮宽路基后期运营阶段对既有路基9的影响。
1.2施作应力释放孔:于临近既有线坡面上设应力释放孔10,孔径0.3m,孔间距2m,孔位深度至既有路基地基加固区8底部,孔内全充填碎石。
施作应力释放孔可以进一步减小后期帮宽路基桩基施工对既有路基的影响。
步骤2具体包括以下步骤:
2.1采用非埋入式桩板结构进行加固:
2.1.1于临近既有线坡面上施作C40钢筋混凝土的钻孔灌注桩5,桩径1.0m,桩长17.5~2m,正方形布置,桩间距3~5m,桩底伸入下伏弱风化灰岩层不少于3.0m。
桩基采用钢筋混凝土钻孔灌注桩,并使桩深达地基持力层,可以确保上部荷载传至地基深部,减少帮宽路基对既有路基的影响,同时由于钢筋混凝土钻孔灌注桩的施工扰动小,还可以有效减小非埋入式桩板结构施工过程中对既有高铁线路的影响。
2.1.2于钢筋混凝土的钻孔灌注桩5的桩顶施作钢筋混凝土的承载板1与钢筋混凝土的托梁2,钢筋混凝土的托梁2横向连接桩基,其上端与钢筋混凝土的承载板1相连。
钢筋混凝土的承载板1横向宽5.0~9.0m,纵向长19.0m,板厚0.8m,钢筋混凝土托梁2厚度为1m,均采用钢筋混凝土浇筑。
钢筋混凝土的承载板1用于均化上覆荷载,并通过钢筋混凝土的托梁2与钢筋混凝土的钻孔灌注桩5将荷载传递至地基持力层,不但有效减小了帮宽路基的施工运营荷载对既有高铁线路的影响,而且减小了既有路基的沉降与水平变形。
2.2填料回填优化措施:
沿既有线边坡的交界面4挖小台阶,台阶高度不大于0.3m,采用泡沫水泥轻质土3对非埋入式桩板结构与既有路基之间进行回填处理。
回填时,从低处往高处分层摊铺压实,交界面4的压实要做到密实无拼痕,避免出现路基的纵向裂缝。
泡沫水泥轻质土3具有质量轻(重度约为常规填料1/3)、强度较高以及自立性好、施工便捷快速等特性,轻质土填筑可大大减轻路基填土竖向土压力及其对既有路基的侧向土压力,使地基应力较原始应力基本相当或略有增加,从而有效减小或抑制地基沉降与侧向变形,可保证既有高铁线路的稳定与变形。因此,采用优化轻质填料进行路基回填,不仅能保证路基回填的质量,而且由于填料自身质量轻的特点减小了路基填料对既有路基的影响。
上述对实施例子的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例进行各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本申请不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本申请的揭示,不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种帮宽既有高速铁路路基的结构,其特征在于:包括既有高速路基防护阻隔结构和新建路基结构;
其中,既有高速路基防护阻隔结构包括硬隔离与应力释放孔;硬隔离包括钢板隔离桩与防护彩钢板;钢板隔离桩于既有路基坡面中段施作,桩底深入至既有路基地基加固区,防护彩钢板于钢板隔离桩顶部施作;应力释放孔于临近既有线坡面上设置,孔位深度至既有路基地基加固区底部;
其中,新建路基结构包括非埋入式桩板结构与新型路基填料结构;非埋入式桩板结构包括钻孔灌注桩、承载板与托梁;于临近既有线坡面上设置钻孔灌注桩,钻孔灌注桩的桩基深入下伏弱风化灰岩层一定深度,并达到地基持力层,钻孔灌注桩的上端与托梁刚性连接,承载板通过托梁与钻孔灌注桩连接;于非埋入式桩板结构以下的既有线边坡的交界面处开挖小台阶,并在交界面与托梁之间的空隙采用泡沫水泥轻质土作为优化填料进行回填,构成新型路基填料结构。
2.一种帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:既有高铁路基防护阻隔措施;
步骤2:新建路基施工,包括采用非埋入式桩板结构进行加固与轻质填料回填优化。
3.根据权利要求2所述的帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,其特征在于:步骤1所述既有高铁路基防护阻隔措施包括以下步骤:
1.1施作硬隔离:于既有路基坡面中段施作钢板隔离桩,桩底深度至既有路基地基加固区,于钢板隔离桩顶部施作防护彩钢板;
1.2施作应力释放孔:于临近既有线坡面上设应力释放孔,孔内全充填碎石,孔位深度至既有路基地基加固区底部。
4.根据权利要求1所述的帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,其特征在于:步骤2所述新建路基施工包括以下步骤:
2.1采用施作非埋入式桩板结构进行加固:
2.1.1于临近既有线坡面上采用正方形布置施作钢筋混凝土的钻孔灌注桩,并使桩底伸入下伏弱风化灰岩层一定深度,使桩深达地基持力层;
2.1.2于钢筋混凝土的钻孔灌注桩的桩顶施作钢筋混凝土的承载板与钢筋混凝土的托梁,钢筋混凝土的托梁横向连接桩基,钢筋混凝土的托梁的上端与钢筋混凝土的承载板相连;
2.2进行轻质填料回填优化:
沿既有线边坡的交界面挖小台阶,采用泡沫水泥轻质土对非埋入式桩板结构与既有路基之间进行回填处理。
5.根据权利要求4所述的帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,其特征在于:在步骤2.1.1中,桩底伸入下伏弱风化灰岩层不少于3.0m。
6.根据权利要求4所述的帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,其特征在于:在步骤2.2中,小台阶的高度不大于0.3m。
7.根据权利要求4所述的帮宽既有高速铁路路基的变形控制方法,其特征在于:在步骤2.2中,回填处理时从低处往高处分层摊铺压实,交界面的压实要做到密实无拼痕,避免出现路基的纵向裂缝。
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