CN111118970A - 一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构及构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构及构筑方法，该结构包括若干个加固支撑桩，分成两排对称设置在深路堑坡脚，每排所述加固支撑桩间隔设置；支撑横梁，设置在对称设置的两个所述加固支撑桩之间的地基上；缓冲层，设置在所述支撑横梁底部的地基上；防水层，设置在相邻两个所述支撑横梁之间的地基上；承载板，连接于所述支撑横梁顶部，并连接于所述加固支撑桩，所述承载板用于设置轨道结构。有效解决了膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形的技术难题，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点。

Description

一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构及构筑方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别是涉及一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构及构筑方法。

背景技术

膨胀岩土在我国广泛分布，膨胀岩土具有吸水膨胀、失水收缩、胀缩变形反复、浸水强度急剧衰减等特点，在岩土工程界素有“癌症”之称。当高速铁路特别是无砟轨道高速铁路以深路堑形式通过膨胀岩土地基时，其稳定性和“毫米级”变形控制困难，尤其膨胀岩土造成的无砟轨道上拱变形修复极其困难、效率低、代价高。随着高速铁路向山区建设的不断推进，无法做到完全避免膨胀岩土深路堑工程的出现。故提出一种有效的高速铁路膨胀岩土深路堑结构及构筑方法具有紧迫性和必要性。土质边坡垂直挖方高度超过20米，岩质边坡垂直挖方高度超过30米，或挖方边坡需特殊设计的路堑叫做深路堑。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构及构筑方法，可以有效解决高速铁路膨胀岩土深路堑稳定性控制和实现上拱变形控制技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，包括：

若干个加固支撑桩，分成两排对称设置在深路堑坡脚，每排所述加固支撑桩间隔设置；

支撑横梁，设置在对称设置的两个所述加固支撑桩之间的地基上；

缓冲层，设置在所述支撑横梁底部的地基上；

防水层，设置在相邻两个所述支撑横梁之间的地基上；

承载板，连接于所述支撑横梁顶部，并连接于所述加固支撑桩，所述承载板用于设置轨道结构。

采用本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，通过在膨胀岩土路堑坡脚设置所述加固支撑桩，用以承担膨胀岩土产生的土压力，并为所述支撑横梁提供向上的支撑力，还可作为膨胀岩土地基的抗拔桩为所述支撑横梁提供向下的抗拔力；设置的所述缓冲层，可以大幅减小膨胀岩土地基对所述支撑横梁产生的膨胀力；设置的所述支撑横梁可以改善所述加固支撑桩的受力状态，为其提供有利的支撑反力用以抵抗土压力，同时作为所述承载板的受力基础，此外其与膨胀岩土的接触面积小，膨胀岩土产生的上拱力小；所述防水层可以避免上部结构下渗水影响膨胀岩土地基的强度；所述承载板作为轨道结构的支撑基础，所述承载板下部具有较大的悬空空间，膨胀岩土地基上拱力不会传递至所述承载板，从而有效解决了膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形的技术难题，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点。

优选地，所述支撑横梁底部间隔设有过水孔。

采用这种结构设置，所述支撑横梁底设有所述过水孔，可以顺线路纵向排出上部结构渗水和地下水，利于地下积水的顺利排出。

优选地，所述过水孔的截面呈半圆形、矩形、三角形或者梯形。

优选地，所述过水孔的宽度为0.1m-0.2m。

优选地，每排所述加固支撑桩中相邻两个所述加固支撑桩的间距为5m-7m。

优选地，所述缓冲层为弹性材料构件。

优选地，所述缓冲层为橡胶构件。

优选地，所述防水层为防水卷材焊接铺设结构。

优选地，所述防水层顶部沿线路纵向具有大于或者等于0.1％的排水坡度。

优选地，所述承载板中部厚度大于两端的厚度，且所述承载板的底部平齐。

采用这种结构设置，所述承载板两端下凹的较薄部分可作为排水通道和电缆槽等结构的支撑基础。

优选地，所述承载板与所述加固支撑桩的接头处设有防水结构。

本发明还提供了一种如以上任一项所述高速铁路膨胀岩土深路堑结构的构筑方法，包括以下步骤：

A、从上至下分层开挖膨胀岩土边坡，并对开挖边坡进行加固防护，直至开挖到设置所述加固支撑桩顶部高程；

B、施工所述加固支撑桩的桩井，在设置所述支撑横梁和所述承载板的位置，穿过所述桩井向外预埋所述支撑横梁钢筋和所述承载板钢筋；

C、设置所述加固支撑桩钢筋笼，将所述加固支撑桩钢筋笼分别与所述支撑横梁钢筋和所述承载板钢筋固定连接；

D、浇筑所述加固支撑桩成型，开挖所述加固支撑桩之间的膨胀岩土基坑，并对所述加固支撑桩之间的桩间土进行加固，直至开挖到设置所述防水层底部高程；

E、开挖所述缓冲层基坑，施工设置所述缓冲层；

F、施工设置所述防水层，所述防水层顶部高程与所述缓冲层顶部高程一致；

G、施工所述支撑横梁钢筋混凝土，所述支撑横梁中间的钢筋与两端预埋的钢筋固定连接，所述支撑横梁顶部竖向钢筋出露；

H、所述支撑横梁成型后，施工所述承载板钢筋混凝土，所述承载板钢筋分别与所述支撑横梁顶部出露钢筋和所述加固支撑桩处预埋的钢筋固定连接，所述承载板底部与所述防水层顶部之间为空腔。

采用本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构的构筑方法，保证了高速铁路膨胀岩土深路堑结构的顺利成型，通过所述加固支撑桩抑制膨胀岩土的变形，通过所述缓冲层减小膨胀岩土地基对所述支撑横梁产生的膨胀力，通过所述支撑横梁可以改善所述加固支撑桩的受力状态，同时作为所述承载板的受力基础，通过所述防水层可以避免上部结构下渗水影响膨胀岩土地基的强度，通过所述承载板下部具有较大的悬空空间，膨胀岩土地基上拱力不会传递至所述承载板，使得抑制膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形功的能有效实现，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，通过在膨胀岩土路堑坡脚设置所述加固支撑桩，用以承担膨胀岩土产生的土压力，并为所述支撑横梁提供向上的支撑力，还可作为膨胀岩土地基的抗拔桩为所述支撑横梁提供向下的抗拔力；设置的所述缓冲层，可以大幅减小膨胀岩土地基对所述支撑横梁产生的膨胀力；设置的所述支撑横梁可以改善所述加固支撑桩的受力状态，为其提供有利的支撑反力用以抵抗土压力，同时作为所述承载板的受力基础，此外其与膨胀岩土的接触面积小，膨胀岩土产生的上拱力小；所述防水层可以避免上部结构下渗水影响膨胀岩土地基的强度；所述承载板作为轨道结构的支撑基础，所述承载板下部具有较大的悬空空间，膨胀岩土地基上拱力不会传递至所述承载板，从而有效解决了膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形的技术难题，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点；

2、本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，所述支撑横梁底设有所述过水孔，可以顺线路纵向排出上部结构渗水和地下水，利于地下积水的顺利排出；

3、本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，所述承载板中部厚度大于两端的厚度，且所述承载板的底部平齐，所述承载板两端下凹的较薄部分可作为排水通道和电缆槽等结构的支撑基础；

4、本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构的构筑方法，保证了高速铁路膨胀岩土深路堑结构的顺利成型，通过所述加固支撑桩抑制膨胀岩土的变形，通过所述缓冲层减小膨胀岩土地基对所述支撑横梁产生的膨胀力，通过所述支撑横梁可以改善所述加固支撑桩的受力状态，同时作为所述承载板的受力基础，通过所述防水层可以避免上部结构下渗水影响膨胀岩土地基的强度，通过所述承载板下部具有较大的悬空空间，膨胀岩土地基上拱力不会传递至所述承载板，使得抑制膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形功的能有效实现，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点。

附图说明

图1是本发明所述高速铁路膨胀岩土深路堑结构的结构示意图；

图2是本发明所述高速铁路膨胀岩土深路堑结构的结构示意图。

图标：1-加固支撑桩，2-缓冲层，3-支撑横梁，4-防水层，5-承载板，6-轨道结构，7-开挖边坡。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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。

实施例1

如图1-2所示，本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，包括：

若干个加固支撑桩1，分成两排对称设置在深路堑坡脚，每排所述加固支撑桩1间隔设置，每排所述加固支撑桩1中相邻两个所述加固支撑桩1的间距为5m-7m：

支撑横梁3，设置在对称设置的两个所述加固支撑桩1之间的地基上，所述支撑横梁3底部间隔设有过水孔，所述过水孔采用上凹形布置，所述过水孔的截面呈半圆形、矩形、三角形或者梯形，所述过水孔的宽度为0.1m-0.2m；

缓冲层2，设置在所述支撑横梁3底部的地基上，所述缓冲层2具有受力收缩变形功能；具体地，所述缓冲层2为弹性材料构件，优选橡胶构件；

防水层4，设置在相邻两个所述支撑横梁3之间的地基上，所述防水层4为防水卷材焊接铺设结构，所述防水层4顶部沿线路纵向具有大于或者等于0.1％的排水坡度；

承载板5，连接于所述支撑横梁3顶部，并连接于所述加固支撑桩1，所述承载板5中部厚度大于两端的厚度，且所述承载板5的底部平齐，所述承载板5与所述加固支撑桩1的接头处设有防水结构；

轨道结构6，设置于所述承载板5顶面。

运用本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，通过在膨胀岩土路堑坡脚设置所述加固支撑桩1，用以承担膨胀岩土产生的土压力，并为所述支撑横梁3提供向上的支撑力，还可作为膨胀岩土地基的抗拔桩为所述支撑横梁3提供向下的抗拔力；设置的所述缓冲层2，可以大幅减小膨胀岩土地基对所述支撑横梁3产生的膨胀力；设置的所述支撑横梁3可以改善所述加固支撑桩1的受力状态，为其提供有利的支撑反力用以抵抗土压力，同时作为所述承载板5的受力基础，此外其与膨胀岩土的接触面积小，膨胀岩土产生的上拱力小，所述支撑横梁3底设有所述过水孔，可以顺线路纵向排出上部结构渗水和地下水，利于地下积水的顺利排出；所述防水层4可以避免上部结构下渗水影响膨胀岩土地基的强度；所述承载板5作为轨道结构6的支撑基础，两端下凹的较薄部分可作为排水通道和电缆槽等结构的支撑基础，所述承载板5下部具有较大的悬空空间，膨胀岩土地基上拱力不会传递至所述承载板5，从而有效解决了膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形的技术难题，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点。

实施例2

如图1-2所示，本发明所述的一种如实施例1所述高速铁路膨胀岩土深路堑结构的构筑方法，包括以下步骤：

A、从上至下分层开挖膨胀岩土边坡，并分层及时对开挖边坡7进行加固防护，直至开挖到设置所述加固支撑桩1顶部高程；

B、隔桩施工所述加固支撑桩1的桩井，在设置所述支撑横梁3和所述承载板5的位置，穿过所述桩井向外预埋不同长度的所述支撑横梁3钢筋和所述承载板5钢筋，长度为1m-3m；

C、设置所述加固支撑桩1钢筋笼，将所述加固支撑桩1钢筋笼分别与所述支撑横梁3钢筋和所述承载板5钢筋固定连接；

D、浇筑所述加固支撑桩1成型，混凝土达到设计强度的90％以后，开挖所述加固支撑桩1之间的膨胀岩土基坑，并对所述加固支撑桩1之间的桩间土进行加固，直至开挖到设置所述防水层4底部高程；

E、开挖所述缓冲层2基坑，施工设置所述缓冲层2；

F、施工设置所述防水层4，所述防水层4顶部高程与所述缓冲层2顶部高程一致；

G、施工所述支撑横梁3钢筋混凝土，所述支撑横梁3中间的钢筋与两端预埋的钢筋固定连接，所述支撑横梁3底部间隔预留所述过水孔，所述支撑横梁3顶部竖向钢筋出露20cm-30cm；

H、所述支撑横梁3成型，混凝土达到设计强度的90％以后，施工所述承载板5钢筋混凝土，所述承载板5钢筋分别与所述支撑横梁3顶部出露钢筋和所述加固支撑桩1处预埋的钢筋固定连接，所述承载板5底部与所述防水层4顶部之间为高度与所述支撑横梁3高度L相等的空腔；

I、施工所述承载板5上的轨道结构6。

运用本发明所述的一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构的构筑方法，保证了高速铁路膨胀岩土深路堑结构的顺利成型，通过所述加固支撑桩1抑制膨胀岩土的变形，通过所述缓冲层2减小膨胀岩土地基对所述支撑横梁3产生的膨胀力，通过所述支撑横梁3可以改善所述加固支撑桩1的受力状态，同时作为所述承载板5的受力基础，通过所述防水层4可以避免上部结构下渗水影响膨胀岩土地基的强度，通过所述承载板5下部具有较大的悬空空间，膨胀岩土地基上拱力不会传递至所述承载板5，使得抑制膨胀岩土造成高速铁路产生上拱变形功的能有效实现，具有膨胀岩土稳定性和上拱变形可控、施工方便、经济、环保和利于推广应用等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，包括：

若干个加固支撑桩(1)，分成两排对称设置在深路堑坡脚，每排所述加固支撑桩(1)间隔设置；

支撑横梁(3)，设置在对称设置的两个所述加固支撑桩(1)之间的地基上；

缓冲层(2)，设置在所述支撑横梁(3)底部的地基上；

防水层(4)，设置在相邻两个所述支撑横梁(3)之间的地基上；

承载板(5)，连接于所述支撑横梁(3)顶部，并连接于所述加固支撑桩(1)，所述承载板(5)用于设置轨道结构(6)。

2.根据权利要求1所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述支撑横梁(3)底部间隔设有过水孔。

3.根据权利要求2所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述过水孔的截面呈半圆形、矩形、三角形或者梯形。

4.根据权利要求1所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，每排所述加固支撑桩(1)中相邻两个所述加固支撑桩(1)的间距为5m-7m。

5.根据权利要求1所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述缓冲层(2)为弹性材料构件。

6.根据权利要求5所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述缓冲层(2)为橡胶构件。

7.根据权利要求1所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述防水层(4)为防水卷材焊接铺设结构。

8.根据权利要求7所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述防水层(4)顶部沿线路纵向具有大于或者等于0.1％的排水坡度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高速铁路膨胀岩土深路堑结构，其特征在于，所述承载板(5)中部厚度大于两端的厚度，且底部平齐。

10.一种如权利要求1-9任一项所述高速铁路膨胀岩土深路堑结构的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、从上至下分层开挖膨胀岩土边坡，并对开挖边坡(7)进行加固防护，直至开挖到设置所述加固支撑桩(1)顶部高程；

B、施工所述加固支撑桩(1)的桩井，在设置所述支撑横梁(3)和所述承载板(5)的位置，穿过所述桩井向外预埋所述支撑横梁(3)钢筋和所述承载板(5)钢筋；

C、设置所述加固支撑桩(1)钢筋笼，将所述加固支撑桩(1)钢筋笼分别与所述支撑横梁(3)钢筋和所述承载板(5)钢筋固定连接；

D、浇筑所述加固支撑桩(1)成型，开挖所述加固支撑桩(1)之间的膨胀岩土基坑，并对所述加固支撑桩(1)之间的桩间土进行加固，直至开挖到设置所述防水层(4)底部高程；

E、开挖所述缓冲层(2)基坑，施工设置所述缓冲层(2)；

F、施工设置所述防水层(4)，所述防水层(4)顶部高程与所述缓冲层(2)顶部高程一致；

G、施工所述支撑横梁(3)钢筋混凝土，所述支撑横梁(3)中间的钢筋与两端预埋的钢筋固定连接，所述支撑横梁(3)顶部竖向钢筋出露；

H、所述支撑横梁(3)成型后，施工所述承载板(5)钢筋混凝土，所述承载板(5)钢筋分别与所述支撑横梁(3)顶部出露钢筋和所述加固支撑桩(1)处预埋的钢筋固定连接，所述承载板(5)底部与所述防水层(4)顶部之间为空腔。

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