CN110804919A - 一种跨越活断层的新型路基结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨越活断层的新型路基结构，所述路基结构包括路基基础、位移监测系统和归位顶推系统；所述路基基础在水平方向上分为左盘区域和右盘区域，所述左盘区域蠕滑方向的一侧设置有归位顶推系统，所述位移监测系统设置在左盘区域和右盘区域的分界处，当位移监测系统监测到新型路基水平蠕滑位移达到阈值时，启用归位顶推系统将箱涵和面层顶推至初始位置。本发明的新型路基结构避免了线路绕避活断层所带来的线路增长、客货运输时间增加问题，大幅节约了经济成本，且路基施工检修简便，安全可靠性高，可在蠕滑活断层区域大范围推广使用。

Description

一种跨越活断层的新型路基结构

技术领域

本发明涉及路基结构技术领域，具体涉及一种跨越活断层的新型路基结构。

背景技术

活断层是指正在活动或在最近地质时期发生活动的断层，是地壳中最重要的一种地质构造，分布范围广泛，形态和类型多样，规模也有大有小，大断层可延长数百、数千千米，小的在显微镜下观察。由于它对工程建设地区稳定性影响大，特别是在道路工程建设中，大多选择避开活断层破碎带，因此带来线路增长、客货运输时间增加、工程建设造价变高等一系列问题。

随着我国经济建设高速发展，进一步地认识与治理活断层区域的道路工程建设问题刻不容缓，一些专家学者也提出了相应的治理方案，来解决线路通过活断层区域时，因为路基蠕滑错位而导致路面开裂变形、凹陷发育和不均匀沉降等工程问题。比如：铁道第三勘察设计研究院集团有限公司的专利技术CN105002789A提出了一种通过断裂带的高速铁路路基结构；中铁二院工程集团有限责任公司的专利技术CN207130545U提出了高速铁路活动断裂带区域路基结构。但以上发明只是通过在活断层区域路基中分层铺设土工格栅进行加筋，将其设置成柔性路基来提高整体性，均只适用于极小的短暂蠕滑错位变形情况，对于持续蠕滑错位变形的地基，其治理效果不太理想。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种跨越活断层的新型路基结构，利用四氟滑板的低摩擦性能，将路基设置成可滑动式结构，当位移监测系统监测到路基上部结构的水平蠕滑位移达到阈值时，可启用归位顶推系统，将箱涵和面层顶推至初始位置，该路基结构灵活性好，安全可靠性高，通过合理设计来减少了持续的蠕滑错位变形对路基产生的不利影响，避免了路面开裂变形、凹陷发育和不均匀沉降等工程问题的发生。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种跨越活断层的新型路基结构，所述路基结构包括路基基础、位移监测系统和归位顶推系统；所述路基基础在竖直方向上自下而上依次为加筋地基层、垫层、四氟滑板层、箱涵和面层；所述路基基础根据活断层的位置分为左盘区域和右盘区域，所述左盘区域蠕滑方向的一侧设置有归位顶推系统，另一侧设置有加宽路基，所述位移监测系统设置在活断层附近。当位移监测系统监测到新型路基水平蠕滑位移达到阈值时，启用归位顶推系统将箱涵和面层顶推至初始位置。活断层为横向平移断层，右盘区域处于保持不动的稳定状态，左盘区域处于整体相对蠕滑的状态，由于蠕滑是一个连续的滑动过程，且只发生较小的应力降，在此区域仅有小震或无地震活动，因此可在本活断层区域内设置本发明的新型路基结构。

进一步地，所述位移监测系统包括标尺和电子监控，所述标尺设置在加宽路基表面靠近活断层的位置，所述右盘区域靠近活断层的位置上设置有立杆，所述电子监控设置在立杆上，所述立杆的高度为使电子监控能够全范围对标尺进行监控，全天候监测加宽路基上标尺位移数据变化，并实时通过传输线缆将视频信息传回基站，方便后台人员及时做出调整。

更进一步地，所述电子监控为高分辨率的视频监测器。

更进一步地，所述归位顶推系统包括分层填土、后背墙、千斤顶、横梁、传立柱和承压块，所述分层填土、后背墙、千斤顶、横梁、传立柱和承压块依次活动连接，所述千斤顶为多个且同型号对称布置，当箱涵与千斤顶顶推方向斜交时，则在后背墙受力点设置三角形楔块。

更进一步地，所述传立柱的长度为30cm、50cm或100cm，所述传立柱采用C40钢筋混凝土预制而成，在预制时端头与轴线必须垂直，端头设置防崩钢筋网。

更进一步地，所述加宽路基的宽度为3m，其目的主要是缓和左盘区域新型路基的蠕滑位移。

更进一步地，所述加筋地基层内设置有土工格栅，所述土工格栅的竖直铺设间距为40cm，起到“加筋”作用，进一步提高地基在活断层区域的整体性能。

更进一步地，所述四氟滑板层包括防尘罩、四氟滑板、橡胶片、加筋钢片、下钢板和垫石，所述四氟滑板上设置有滑槽，所述防尘罩设置在滑槽内，所述橡胶片和加筋钢片通过热固性或不可溶胶粘剂间隔粘贴在四氟滑板下方，最底层的橡胶片或加筋钢片的下方与下钢板通过热固性或不可溶胶粘剂粘贴，所述下钢板的下方设置有垫石。防尘罩可以避免日晒雨淋使涂抹在四氟滑板上的硅脂润滑油干涸或进入泥沙而污染不纯，避免顶推行进过程困难。

更进一步地，所述垫石内设置有钢筋网并采用强度等级不低于C30混凝土浇筑而成，垫石在所属区域内应处于同一标高。

更进一步地，所述加筋钢片的厚度≥2mm，橡胶片的厚度≥2mm。

更进一步地，所述四氟滑板的厚度T_f≥3mm，承压能力≥30Mpa，其表面设置有润滑油储油槽，储油槽直径为8mm±0.5mm，深度为T_f±0.1mm，储油槽面积为总平面面积的20-30%。

更进一步地，所述润滑油为硅脂润滑油。

本发明的优点：

首先，与现有技术相比，本发明通过将路基设置成可滑动式结构来适应活断层的蠕滑位移，结构灵活性好，安全可靠性高，避免了线路绕避活断层所带来的线路增长、客货运输时间增加、工程建设造价变高等一系列问题。该新型路基通过合理设计减少了持续蠕滑错位变形对路基产生的不利影响，避免了路面开裂变形、凹陷发育和不均匀沉降等工程问题的发生。

其次，本发明通过设置大面积四氟滑板做为滑动层，在其表面涂抹硅脂润滑油大幅降低摩擦系数，减小箱涵及面层在顶推归位过程中的阻力，且四氟滑板层具有足够的竖向钢度与弹性变形，能够承受来自于上部结构的垂直荷载和路面运行车辆的动荷载。该四氟滑板结构具有构造简单、安装方便、价格低廉、养护简便、易于更换等优点。

最后，本发明设置的位移监测系统，能够全天候监测路基的蠕滑位移，且电子监控设置在右盘区域稳定路基面层，受活断层影响程度小，监测精度高。当位移监测系统监测到路基上部结构的水平蠕滑位移达到阈值时，工作人员可启用归位顶推系统，将箱涵和面层顶推至初始位置。顶推过程均可监控，发现偏位可立即调整，归位精度高，顶推速度快，不影响线路的正常运营，且适应性好，蠕滑方向无论是正交斜交，均可通过设置三角形楔块，达到垂直顶推归位的目的。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的新型路基结构横断面结构示意图；

图2为本发明的活断层运动示意图；

图3为本发明的四氟滑板层横断面示意图。

附图标记：

1为左盘区域，2为加宽路基，3为位移监测系统，31为标尺，32为电子监控，4为右盘区域，5为归位顶推系统，51为分层填土，52为后背墙，53为千斤顶，54为横梁，55为传立柱，56为承压块，6为土工格栅，7为面层，8为箱涵，9为四氟滑板层，91为防尘罩，92为滑槽，93为四氟滑板，94为橡胶片，95为加筋钢片，96为下钢板，97为垫石，10为垫层，11为加筋地基层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图3，如图1至图3所示，本发明的具体实施方案如下：

一种跨越活断层的新型路基结构，所述路基结构包括路基基础、位移监测系统3和归位顶推系统5；所述路基基础在竖直方向上自下而上依次为加筋地基层11、垫层10、四氟滑板层9、箱涵8和面层7；所述路基基础根据活断层的位置分为左盘区域1和右盘区域4，所述左盘区域1蠕滑方向的一侧设置有归位顶推系统5，另一侧设置有加宽路基2，所述位移监测系统3设置在活断层附近；当位移监测系统3监测到新型路基水平蠕滑位移达到阈值时，启用归位顶推系统5将箱涵8和面层7顶推至初始位置。活断层为横向平移断层，右盘区域4处于保持不动的稳定状态，左盘区域1处于整体相对蠕滑的状态，由于蠕滑是一个连续的滑动过程，且只发生较小的应力降，在此区域仅有小震或无地震活动，因此可在本活断层区域内设置本发明的新型路基结构。

所述位移监测系统3包括标尺31和电子监控32，所述标尺31设置在加宽路基2表面靠近活断层的位置，所述右盘区域4靠近活断层的位置上设置有立杆，所述电子监控32设置在立杆上，所述立杆的高度为使电子监控32能够全范围对标尺31进行监控，全天候监测加宽路基上标尺位移数据变化，并实时通过传输线缆将视频信息传回基站，方便后台人员及时做出调整。

所述标尺31是沿着加宽路基2宽度方向设置的，由内侧至外缘每隔50cm画的一道沿线路方向长约5m的黄色位移标线，规定新型路基的蠕滑位移阈值为2m，即当左盘区域1蠕滑到标尺上第4（4*50cm=2m）根黄色位移标线与右盘面层7边缘对齐时，立即启动归位顶推系统5。

所述电子监控为高分辨率的视频监测器。

所述归位顶推系统5包括分层填土51、后背墙52、千斤顶53、横梁54、传立柱55和承压块56，所述分层填土51、后背墙52、千斤顶53、横梁54、传立柱55和承压块56依次活动连接，所述千斤顶53为多个且同型号对称布置，当箱涵8与千斤顶53顶推方向斜交时，则在后背墙52受力点设置三角形楔块。其中后背墙52作为关键构造物，必须提供足够的抗力，且在顶推过程中能够将顶推力均匀的扩散给背后的分层填土51，避免局部破坏。所述横梁54是为了防止传立柱55发生失稳、崩柱事故而设置，起到连接相邻传立柱55和重新分配顶力的作用，可用型钢或钢筋混凝土梁制成。所述承压块56承受千斤顶53的顶力，再将其传递给箱涵8，起到一个“过渡”作用，避免千斤顶53端头直接和箱涵8局部接触，发生应力集中现象，导致箱涵8受力点崩裂破坏。箱涵8详细尺寸根据当地线路实际运量的最大荷载组合值进行设计，由于新型路基结构后期蠕滑错位后需要顶推归位，如果直接在下部铺设的四氟滑板层9上浇筑箱涵8，必定对四氟滑板层9造成损坏，影响后期新型路基结构的整体工作，则需提前在预制场将箱涵8整体预制和养护，此后将其顶推至就位基础，最终进行路基面层7施工。

所述传立柱55的长度为30cm、50cm或100cm，所述传立柱55采用C40钢筋混凝土预制而成，在预制时端头与轴线必须垂直，端头设置防崩钢筋网。

所述加宽路基2的宽度为3m，其目的主要是缓和左盘区域新型路基的蠕滑位移。

所述加筋地基层11内设置有土工格栅6，所述土工格栅6的竖直铺设间距为40cm，起到“加筋”作用，进一步提高地基在活断层区域的整体性能。

所述四氟滑板层9包括防尘罩91、四氟滑板93、橡胶片94、加筋钢片95、下钢板96和垫石97，所述四氟滑板93上设置有滑槽92，所述防尘罩91设置在滑槽92内，所述橡胶片94和加筋钢片95通过热固性或不可溶胶粘剂间隔粘贴在四氟滑板93下方，最底层的橡胶片94或加筋钢片95的下方与下钢板96通过热固性或不可溶胶粘剂粘贴，所述下钢板96的下方设置有垫石97。防尘罩91可以避免日晒雨淋使涂抹在四氟滑板93上的硅脂润滑油干涸或进入泥沙而污染不纯，避免顶推行进过程困难。

所述垫石97内设置有钢筋网并采用强度等级不低于C30混凝土浇筑而成，垫石97在所属区域内应处于同一标高。

所述加筋钢片95的厚度≥2mm，橡胶片9的厚度≥2mm。

所述四氟滑板93的厚度T_f≥3mm，承压能力≥30Mpa，其表面设置有润滑油储油槽，储油槽直径为8mm±0.5mm，深度为T_f±0.1mm，储油槽面积为总平面面积的20-30%。

本发明的有益效果：

首先，与现有技术相比，本发明通过将路基设置成可滑动式结构来适应活断层的蠕滑位移，结构灵活性好，安全可靠性高，避免了线路绕避活断层所带来的线路增长、客货运输时间增加、工程建设造价变高等一系列问题。该新型路基通过合理设计减少了持续蠕滑错位变形对路基产生的不利影响，避免了路面开裂变形、凹陷发育和不均匀沉降等工程问题的发生。

其次，本发明通过设置大面积四氟滑板做为滑动层，在其表面涂抹硅脂润滑油大幅降低摩擦系数，减小箱涵及面层在顶推归位过程中的阻力，且四氟滑板层具有足够的竖向钢度与弹性变形，能够承受来自于上部结构的垂直荷载和路面运行车辆的动荷载。该四氟滑板结构具有构造简单、安装方便、价格低廉、养护简便、易于更换等优点。

最后，本发明设置的位移监测系统，能够全天候监测路基的蠕滑位移，且电子监控设置在右盘稳定路基面层，受活断层影响程度小，监测精度高。当位移监测系统监测到路基上部结构的水平蠕滑位移达到阈值时，工作人员可启用归位顶推系统，将箱涵和面层顶推至初始位置。顶推过程均可监控，发现偏位可立即调整，归位精度高，顶推速度快，不影响线路的正常运营，且适应性好，蠕滑方向无论是正交斜交，均可通过设置三角形楔块，达到垂直顶推归位的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述路基结构包括路基基础、位移监测系统（3）和归位顶推系统（5）；所述路基基础在竖直方向上自下而上依次为加筋地基层（11）、垫层（10）、四氟滑板层（9）、箱涵（8）和面层（7）；所述路基基础根据活断层的位置分为左盘区域（1）和右盘区域（4），所述左盘区域（1）蠕滑方向的一侧设置有归位顶推系统（5），另一侧设置有加宽路基（2），所述位移监测系统（3）设置在活断层附近。

2.根据权利要求1所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述位移监测系统（3）包括标尺（31）和电子监控（32），所述标尺（31）设置在加宽路基（2）表面靠近活断层的位置，所述右盘区域（4）靠近活断层的位置上设置有立杆，所述电子监控（32）设置在立杆上，所述立杆的高度为使电子监控（32）能够全范围对标尺（31）进行监控，全天候监测加宽路基上标尺位移数据变化，并实时通过传输线缆将视频信息传回基站，方便后台人员及时做出调整。

3.根据权利要求1所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述归位顶推系统（5）包括分层填土（51）、后背墙（52）、千斤顶（53）、横梁（54）、传立柱（55）和承压块（56），所述分层填土（51）、后背墙（52）、千斤顶（53）、横梁（54）、传立柱（55）和承压块（56）依次活动连接，所述千斤顶（53）为多个且同型号对称布置，当箱涵（8）与千斤顶（53）顶推方向斜交时，则在后背墙（52）受力点设置三角形楔块。

4.根据权利要求3所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述传立柱（55）的长度为30cm、50cm或100cm，所述传立柱（55）采用C40钢筋混凝土预制而成，在预制时端头与轴线必须垂直，端头设置防崩钢筋网。

5.根据权利要求1所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述加宽路基（2）的宽度为3m。

6.根据权利要求1所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述加筋地基层（11）内设置有土工格栅（6），所述土工格栅（6）的竖直铺设间距为40cm。

7.根据权利要求1所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述四氟滑板层（9）包括防尘罩（91）、四氟滑板（93）、橡胶片（94）、加筋钢片（95）、下钢板（96）和垫石（97），所述四氟滑板（93）上设置有滑槽（92），所述防尘罩（91）设置在滑槽（92）内，所述橡胶片（94）和加筋钢片（95）通过热固性或不可溶胶粘剂间隔粘贴在四氟滑板（93）下方，最底层的橡胶片（94）或加筋钢片（95）的下方与下钢板（96）通过热固性或不可溶胶粘剂粘贴，所述下钢板（96）的下方设置有垫石（97）。

8.根据权利要求7所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述垫石（97）内设置有钢筋网并采用强度等级不低于C30混凝土浇筑而成，垫石（97）在所属区域内应处于同一标高。

9.根据权利要求7所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述加筋钢片（95）的厚度≥2mm，所述橡胶片（94）的厚度≥2mm。

10.根据权利要求7所述的一种跨越活断层的新型路基结构，其特征在于，所述四氟滑板（93）的厚度T_f≥3mm，承压能力≥30MPa，其表面设置有润滑油储油槽，储油槽直径为8mm±0.5mm，深度为T_f±0.1mm，储油槽面积为总平面面积的20-30%。

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