CN111395062A - 一种等载置换轻质土帮宽路基结构、设计及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程领域，特别是一种等载置换轻质土帮宽路基结构、设计及施工方法，其中，路基结构包括顶部敞口设置的容料槽，容料槽的一侧具有倾斜悬臂，且能够与既有无砟轨道路基的边坡相抵接，容料槽底部设置有支撑梁，支撑梁底部连接有加固桩组件，加固桩组件包括加固桩，容料槽内从上至下依次填筑有土质填料层层和轻质土层。本发明的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，减少了加固桩组件的上部载荷，在加固桩侧壁的隆起作用力可通过桩体锚固作用回传递至下部地基，其不仅能有效控制路基帮宽结构的隆起变形，还能有效承受结构整体荷载并控制沉降变形；大幅节省了建设用地，而且减少了生态环境破坏。

Description

一种等载置换轻质土帮宽路基结构、设计及施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别是一种等载置换轻质土帮宽路基结构、设计及施工方法。

背景技术

近年来，随着工程建筑迅速发展，紧邻既有建(构)筑物修建新建(构)筑物在所难免。

在新建(构)筑物附加荷载作用下，既有建(构)筑物可能产生不均匀沉降、倾斜失稳等病害，甚至引发重大安全事故，新建铁路引入主干线无砟铁路时，一般选择在路基段接入既有铁路，此时新建工程将面临在既有无砟铁路路基帮宽建造的问题，此类帮宽建造工程若处置不当极易引发既有无砟铁路路基竖向或侧向变形超限，不仅直接影响既有铁路高速列车运营舒适性，甚至可能威胁列车安全运营，造成重大安全事故，而且还可能影响着新建铁路在引入段的平顺性及舒适性。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术:在路基段接入既有铁路，施工无砟铁路路基帮宽结构时，容易引发既有无砟铁路路基竖向或侧向变形超限，威胁列车安全运营，而且还可能影响着新建铁路在引入段的平顺性及舒适性的问题，提供一种一种等载置换轻质土帮宽路基结构、设计及施工方法，能够大大降低新建路基在既有无砟铁路路基基底形成附加应力，最大限度降低既有无砟轨道路基的竖向或侧向变形，以及大大降低新建路基结构向既有无砟轨道路基产生的偏心力作用，同时大幅节省了建设用地。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种等载置换轻质土帮宽路基结构，包括：

复合轻质桩，间隔设置于紧邻既有无砟轨道路基的地基内，所述复合轻质桩包括成桩轻质体，所述成桩轻质体由轻质土制成；

轻质土槽，连接于所述复合轻质桩顶部，所述轻质土槽由轻质土制成，所述轻质土槽的一侧为倾斜悬臂，所述倾斜悬臂与既有无砟轨道路基侧面倾斜度相适配，所述轻质土槽底部埋入所述地基；

土质填料层，填筑在所述轻质土槽内。

本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，复合轻质桩间隔设置于紧邻既有无砟轨道路基的地基内，用于支撑轻质土槽，以满足帮宽路基结构的结构需要；所述复合轻质桩包括成桩轻质体，所述成桩轻质体由轻质土制成，通过复合轻质桩等载置换作用，大大减少了新建路基在既有无砟铁路路基基底形成附加应力，最大限度降低既有无砟轨道路基的竖向或侧向变形；轻质土槽连接于所述复合轻质桩顶部，所述轻质土槽的倾斜悬臂设置与既有无砟轨道路基相适配，土质填料层填筑在所述轻质土槽内，用于支撑上部轨道结构，所述轻质土槽由轻质土制成，大大降低了新建路基结构向既有无砟轨道路基产生的偏心力作用，而轻质土槽内填筑土质填料层的用于消散列车动应力，防止频繁列车荷载作用导致轻质土槽出现裂化的情况发生。

由于地基表层土性质较差，且上部荷载在该层的附加应力大，导致浅表层压缩沉降量大，通过轻质土槽部分置入地基不仅可以起到置换荷载、降低附加应力的作用，还可提高表层土的抗压缩能力，减小本方案的帮宽路基结构对既有无砟轨道路基的影响。

同时，复合轻质桩的设置大幅节省了建设用地，特别是直接削减了传统路基结构的边坡用地，不仅可为地方经济建设节约用地，还能减少生态环境破坏。

综上所述，本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，能够大大降低新建路基在既有无砟铁路路基基底形成附加应力，最大限度降低既有无砟轨道路基的竖向或侧向变形，以及大大降低新建路基结构向既有无砟轨道路基产生的偏心力作用，同时大幅节省了建设用地，特别是直接削减了传统路基结构的边坡用地，不仅可为地方经济建设节约用地，还能减少生态环境破坏。

优选地，所述轻质土槽上沿高度方向间隔设置有土工格栅，至少一个所述土工格栅贯穿所述土质填料层，并与所述轻质土槽两侧悬臂端相连接。

土工格栅的作用在于保证轻质土槽的整体性，约束上部荷载，大大降低了上部结构向既有无砟轨道路基倾斜，确保结构竖向荷载传递至新建工程的地基中。

优选地，所述轻质土槽底部预埋有钢筋网，所述钢筋网与所述复合轻质桩相连接。

优选地，所述复合轻质桩顶部埋设有连接钢筋，所述连接钢筋与所述钢筋网固定连接。

轻质土槽底部预埋钢筋网，所述复合轻质桩顶部设置有连接钢筋，所述连接钢筋与所述钢筋网固定连接，使得连接钢筋可锚入轻质土槽，大大降低了上部结构向既有无砟轨道路基产生偏心力作用，从而大大降低了既有无砟轨道路基发生侧向位移的概率。

优选地，所述复合轻质桩还包括复合加筋笼，所述复合加筋笼埋设于所述成桩轻质体内，所述复合加筋笼包括周向间隔设置的竖向土工格栅和竖向间隔设置的环形土工格栅，所述竖向土工格栅与所述环形土工格栅相连接。

所述复合轻质桩充分利用了土工格栅的抗拉能力，在桩顶荷载作用下环形土工格栅起到箍筋作用，保证桩体能够提供足够的抗压能力，大大降低了溃桩或断桩发生。

本发明还公开了一种等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法，包含以下步骤：

S1：基于所述路基结构建立帮宽路基设计模型，并使所述帮宽路基设计模型满足：当输入所述复合轻质桩的设计参数、所述轻质土槽的设计参数时，输出上部结构总重量W_z和所述复合轻质桩的数量n，其中，所述上部结构包括所述轻质土槽、所述土质填料层和所述上部轨道结构；

S2：根据所述上部结构总重量W_z和所述复合轻质桩的数量n计算复合轻质桩的承载安全系数K，并使所述承载安全系数K满足所述复合轻质桩的承载要求；

S3：根据满足所述复合轻质桩的承载要求的承载安全系数K得到最终的路基结构的设计参数。

本申请所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法，结合轻质土材料的直立、低密度特征，运用地基加固桩等载置换原理，以及等载置换轻质土帮宽路基结构，得到了帮宽路基设计模型，并依据帮宽路基设计模型快速计算出上部结构总重量W_z和所述复合轻质桩的数量n，使复合轻质桩布置的合理性大大提高，之后利用轻质土槽、土质填料层和上部轨道结构的重量W_z和所述复合轻质桩的数量n计算得到复合轻质桩的承载安全系数K，以安全系数K衡量路基安全标准，来进行桩组件上部结构模型的调试，最终确定路基结构最合理的设计参数。

优选地，所述帮宽路基设计模型具体为：

式中，W_z为上部结构总重量，单位kN；s为复合轻质桩桩间距，单位m；n为复合轻质桩的数量；B为帮宽路基顶部宽度，单位m；m为既有无砟轨道路基边坡坡率；h为帮宽路基高度，单位m；γ_n1为轻质土重度，单位kN/m³；d为轻质土槽悬臂厚度，单位m；h_n2为土质填料层填筑厚度，单位m；γ_n2为土质填料层重度，单位kN/m³；b₁为轨道分布宽度，单位m；q₁为轨道自重，单位kN/m²；s₁为线间距，单位m；q₀为线间荷载，单位kN/m²；Δh为土质填料层置入地基深度，单位m；γ为地基土重度，单位kN/m³。

地基土重度γ、轻质土重度γ_n1、土质填料层重度γ_n2通过室内土工试验确定。

优选地，所述承载安全系数K满足所述复合轻质桩的承载要求，具体为：

当1.1≤K≤1.2时，所述承载安全系数K满足所述复合轻质桩的承载要求；

当K<1.1或K>1.2时，调整所述帮宽路基设计模型，并重复步骤S1-S2，直至计算得到的承载安全系数K满足：1.1≤K≤1.2。

优选地，所述承载安全系数K：

式中，W_z为上部结构总重量，单位kN；d₀为复合轻质桩桩径，单位m；l为复合轻质桩桩长，单位m；n为复合轻质桩的数量；γ_n1为轻质土重度，单位kN/m³；γ为地基土重度，单位kN/m³。

本发明还公开了一种用于形成所述等载置换轻质土帮宽路基结构的施工方法，包含以下步骤：

A1：施工复合加筋笼，挖除轻质土槽基底地基土，施工地基钻孔；

A2：将所述复合加筋笼送入所述地基钻孔中；

A3：在所述地基钻孔中浇筑轻质土形成桩轻质体，并在所述成桩轻质体顶部预埋连接钢筋；

A4：铺设轻质土槽底部的钢筋网，并将所述连接钢筋与所述钢筋网固定连接；

A5：浇筑轻质土，并分层铺设土工格栅直至土质填料层底面；

A6：分层浇筑轻质土槽两端悬臂，待悬臂凝固后填筑土质填料层及铺设土工格栅，直至路基顶，所述土工格栅贯穿所述土质填料层，并与所述轻质土槽两侧悬臂端相连接。

具体地，用于悬臂的轻质土浇筑时，预先铺设土工格栅；土质填料层填至指定位置时，铺设土工格栅，并将土工格栅与悬臂轻质土预先铺设的土工格栅搭接固定，搭接长度不少于0.5m，并采用尼龙绳予以锁定。

本发明所述的一种用于形成所述等载置换轻质土帮宽路基结构的施工方法，能够保证所述等载置换轻质土帮宽路基结构简单有效地施工完成，施工简单，且保证了施工质量，而且整个施工过程中，大大减少了填方和挖方的工作量，同时节省了建设用地，减少生态环境破坏，满足了高速铁路节能低碳的设计理念，社会、经济、环境效益显著。

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、本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，能够大大降低新建路基在既有无砟铁路路基基底形成附加应力，最大限度降低既有无砟轨道路基的竖向或侧向变形，以及大大降低新建路基结构向既有无砟轨道路基产生的偏心力作用，同时大幅节省了建设用地，特别是直接削减了传统路基结构的边坡用地，不仅可为地方经济建设节约用地，还能减少生态环境破坏。

2、本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，所述复合轻质桩充分利用了土工格栅的抗拉能力，在桩顶荷载作用下环形土工格栅起到箍筋作用，保证桩体能够提供足够的抗压能力，大大降低了溃桩或断桩发生。

3、本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，轻质土槽底部设置一层钢筋网用于连接钢筋可锚入轻质土槽，大大降低了上部结构向既有无砟轨道路基产生偏心力作用，从而大大降低了既有无砟轨道路基发生侧向位移的概率。

4、本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，所述轻质土槽上沿高度方向上间隔设置有土工格栅，至少一个所述土工格栅贯穿所述土质填料层，并与所述轻质土槽两侧悬臂端相连接，土工格栅能够保证轻质土槽的整体性，约束上部荷载，大大降低了上部结构向既有无砟轨道路基倾斜，确保结构竖向荷载传递至新建工程的地基中。

5、本发明所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法，结合轻质土材料的直立、低密度特征，运用地基加固桩等载置换原理，以及等载置换轻质土帮宽路基结构，得到了帮宽路基设计模型，并依据帮宽路基设计模型快速计算出上部结构总重量W_z和所述复合轻质桩的数量n，使复合轻质桩布置的合理性大大提高，之后利用轻质土槽、土质填料层和上部轨道结构的重量W_z和所述复合轻质桩的数量n计算得到复合轻质桩的承载安全系数K，以安全系数K衡量路基安全标准，来进行桩组件上部结构模型的调试，最终确定路基结构最合理的设计参数。

6、本发明所述的一种用于形成所述等载置换轻质土帮宽路基结构的施工方法，能够保证所述等载置换轻质土帮宽路基结构简单有效地施工完成，施工简单，且保证了施工质量，而且整个施工过程中，大大减少了填方和挖方的工作量，同时节省了建设用地，减少生态环境破坏，满足了高速铁路节能低碳的设计理念，社会、经济、环境效益显著。

附图说明

图1是本发明的一种等载置换轻质土帮宽路基结构结构横断面示意图。

图2是本发明的复合轻质桩构造的立体图。

图3是本发明的复合轻质桩构造中复合加筋笼与轻质土泵送管出口连接方式示意图。

图4是本发明的轻质土槽尺寸标记示意图。

图标：1-复合轻质桩；11-成桩轻质体；111-保护层；12-复合加筋笼；121-竖向土工格栅；122-环形土工格栅；2-轻质土槽；21-钢筋网；22-土工格栅；23-倾斜悬臂；3-连接钢筋；4-土质填料层；5-地基；6-既有无砟轨道路基；7-泵送管；8-环形锁扣。

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，本实施例所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，参考图1，本发明等载置换轻质土帮宽路基结构，包括复合轻质桩1，纵横向间隔设置在紧邻既有无砟轨道路基6的地基5内；轻质土槽2，设置在复合轻质桩1桩顶；连接钢筋3，一端锚入桩体中，一端与轻质土槽2固定连接；土质填料层4，填筑在轻质土槽2内。

在上述方案中：

参考图2，所述复合轻质桩1包括成桩轻质体11和埋设于其内的复合加筋笼12，所述复合加筋笼12由周向间隔设置的竖向土工格栅121和竖向间隔设置的环形土工格栅122构成，竖向土工格栅121与环形土工格栅122交汇连接为一体，相邻两条竖向土工格栅121与相邻两条环形土工格栅122之间形成四边形网孔。所述成桩轻质体11由从复合加筋笼12中向地基5钻孔内灌注轻质土形成，在复合加筋笼12外壁与地基5钻孔孔壁之间形成保护层111。所述复合轻质桩1按正方形布置。所述复合轻质桩1充分利用了土工格栅的抗拉能力，在桩顶荷载作用下环形土工格栅122起到箍筋作用，保证桩体能够提供足够的抗压能力，大大降低了溃桩或断桩发生。另一方面，复合轻质桩1还起到等载置换作用，即桩顶荷载和桩身自重荷载之和与桩基置换土体荷载一致，大大降低了在地基5中形成附加应力，大大降低了新建路基在既有无砟轨道路基6产生附加应力，以最大限度降低既有无砟轨道路基6的竖向或侧向变形。

参照图1，所述轻质土槽2底部设置一层钢筋网21，并与连接钢筋3固接，沿轻质土槽2高度方向，每隔不少于0.6m拉通设置1道土工格栅22，轻质土槽2悬臂和土质填料层4之间土工格栅22拉通布置。上述轻质土槽2底部设置一层钢筋网21的作用在于连接钢筋3可锚入轻质土槽2，大大降低了上部结构向既有无砟轨道路基6产生偏心力作用，从而导致既有无砟轨道路基6发生侧向位移。土工格栅22的作用在于保证轻质土槽2的整体性，约束上部荷载，大大降低了上部结构向既有无砟轨道路基6倾斜，确保结构竖向荷载传递至新建工程的地基5中。

参照图1，所述轻质土槽2倾斜悬臂23设置在紧挨既有无砟轨道路基6侧，倾斜悬臂23坡率与既有无砟轨道路基6边坡坡率一致，所述轻质土槽2垂直悬臂设置在远离既有无砟轨道路基6侧，倾斜悬臂23与垂直悬臂厚度相同。所述轻质土槽2底部置入地基5深度不小于0.5m，所述轻质土槽2内土质填料层4厚度不小于相关标准要求的路基基床表层厚度。轻质土槽2内填筑土质填料层4的作用在于消散列车动应力，防止频繁列车荷载作用导致轻质土槽2出现裂化。

实施例2

如图1-4所示，本实施例所述的一种如实施例1所述的等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法，该方法包括如下步骤：

①.初步确定复合轻质桩1桩径d₀，单位m；复合轻质桩1桩长l，单位m；复合轻质桩1桩间距s，单位m；

②.通过以下公式确定轻质土槽2、土质填料层4和上部轨道结构的总重量W_z：

W_z＝(B-0.5mh)shγ_n1+(B-2d-0.5mh_n2)(γ_n2-γ_n1)sh_n2+

2sb₁q₁+(s₁-b₁)sq₀-(B-mh-0.5m△h)(γ-γ_n1)△hs

式中W_z为轻质土槽2、土质填料层4和上部轨道结构的总重量，单位kN；B为帮宽路基顶部宽度，单位m；b为帮宽路基底部宽度，单位m；m为既有无砟轨道路基6边坡坡率；h为帮宽路基高度，单位m；γ_n1为轻质土重度，单位kN/m³；d为轻质土槽2悬臂厚度，单位m；h_n2为土质填料层4填筑厚度，单位m；γ_n2为土质填料层4重度，单位kN/m³；b₁为轨道分布宽度，单位m；q₁为轨道自重，单位kN/m²；s₁为线间距，单位m；q₀为线间荷载，单位kN/m²；Δh为轻质土槽2置入地基5深度，单位m；γ为天然地基5土重度，单位kN/m³；

③.通过以下公式确定路基横向加固桩数量n：

④.通过以下公式确定复合轻质桩1承载安全系数K：

式中K为复合轻质桩1承载安全系数；

⑤.判断步骤④得到的复合轻质桩1承载安全系数K是否满足1.1≤K≤1.2的要求，若K<1.1或K>1.2，则调整步骤①复合轻质桩1参数，再重复步骤①至④工作，直至K满足要求。得到最终的路基结构的设计参数。

实施例3

如图1-4所示，本实施例展示等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法具体设计过程：某新建高速铁路设计时速300km/h，线间距s₁为4.8m为引入既有无砟铁路，需在紧邻既有无砟轨道路基填高3.2m、边坡坡率1.5进行帮宽建造，该地层为粉质黏土，重度γ为19kN/m³。为消除帮宽路基对既有无砟铁路的影响，设计拟采用本发明的等载置换轻质土帮宽路基结构，在设计过程中，轻质土槽2悬臂厚度d为1.0m、置入地基深度Δh为1.0m，轻质土重度γ_n1为取5kN/m³，土质填料层厚度h_n2为取0.5m、重度γ_n2为取21kN/m³，路基顶面铺设11R78Ⅰ型板式无砟轨道。按本发明设计方法开展设计，具体如下：

①初步确定复合轻质桩桩径d₀＝0.5m；复合轻质桩桩长l＝10.5m；复合轻质桩桩间距s＝1.0m；

②通过以下公式确定轻质土槽、土质填料层和上部轨道结构的重量

W_z＝(B-0.5mh)shγ_n1+(B-2d-0.5mh_n2)(γ_n2-γ_n1)sh_n2+

2sb₁q₁+(s₁-b₁)sq₀-(B-mh-0.5m△h)(γ-γ_n1)△hs

＝265.7kN

③通过以下公式确定路基横向加固桩数量

④通过以下公式确定复合轻质桩承载安全系数

⑤经判断K满足要求。

本发明的等载置换轻质土帮宽路基结构适用于紧邻无砟铁路帮宽建造新路基，具有结构新颖、安全可靠、节约投资、施工简单等特点，设计流程及施工方法明确。

实施例4

如图1-3所示，本实施例所述的一种用于形成所述等载置换轻质土帮宽路基结构的施工方法，包含以下步骤：

C1.将竖向土工格栅121和环形土工格栅122加工成复合加筋笼12并运送至施工现场；

C2.挖除轻质土槽2基底地基5土，施工地基5钻孔，并清除孔底残渣；

C3.将复合加筋笼12上端套入轻质土泵送管7出口端外壁，并用环形锁扣8加以锁定，将复合加筋笼12送入钻孔中；

C4.通过轻质土泵送管7将轻质土缓慢注入钻孔中直至轻质土灌满钻孔，然后松解环形锁扣8，抽出轻质土泵送管7，预在桩顶预埋入连接钢筋3；

C5.铺设轻质土槽2底部钢筋网21，再将连接钢筋3与钢筋网21固定；

C6.分层浇筑轻质土、分层铺设土工格栅22直至土质填料层4底面；

C7.浇筑轻质土槽2两端悬臂，待悬臂凝固后分层填筑土质填料层4至路基顶面。

其中，步骤C7具体为，分层浇筑轻质土槽2两端悬臂，待悬臂凝固后填筑土质填料层4及铺设土工格栅22，直至路基顶，所述土工格栅22贯穿所述土质填料层4，并与所述轻质土槽2两侧悬臂端相连接。

更优选地，土质填料层的土工格栅和悬臂轻质土中预埋的土工格栅采用搭接锁定。

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)

1.一种等载置换轻质土帮宽路基结构，其特征在于，包括：

复合轻质桩(1)，间隔设置于紧邻既有无砟轨道路基(6)的地基(5)内，所述复合轻质桩(1)包括成桩轻质体(11)，所述成桩轻质体(11)由轻质土制成；

轻质土槽(2)，连接于所述复合轻质桩(1)顶部，所述轻质土槽(2)由轻质土制成，所述轻质土槽(2)的一侧为倾斜悬臂(23)，所述倾斜悬臂(23)与既有无砟轨道路基(6)侧面倾斜度相适配，所述轻质土槽(2)底部埋入所述地基(5)；

土质填料层(4)，填筑在所述轻质土槽(2)内。

2.根据权利要求1所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，其特征在于，所述轻质土槽(2)上沿高度方向间隔设置有土工格栅(22)，至少一个所述土工格栅(22)贯穿所述土质填料层(4)，并与所述轻质土槽(2)两侧悬臂端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，其特征在于，所述轻质土槽(2)底部预埋有钢筋网(21)，所述钢筋网(21)与所述复合轻质桩(1)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，其特征在于，所述复合轻质桩(1)顶部埋设有连接钢筋(3)，所述连接钢筋(3)与所述钢筋网(21)固定连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构，其特征在于，所述复合轻质桩(1)还包括复合加筋笼(12)，所述复合加筋笼(12)埋设于所述成桩轻质体(11)内，所述复合加筋笼(12)包括周向间隔设置的竖向土工格栅(121)和竖向间隔设置的环形土工格栅(122)，所述竖向土工格栅(121)与所述环形土工格栅(122)相连接。

6.一种等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1：基于权利要求1-5任意一项所述的帮宽路基结构建立帮宽路基设计模型，并使所述帮宽路基设计模型满足：当输入所述复合轻质桩(1)的设计参数、所述轻质土槽(2)的设计参数时，输出上部结构总重量W_z和所述复合轻质桩(1)的数量n，其中，所述上部结构包括所述轻质土槽(2)、所述土质填料层(4)和所述上部轨道结构；

S2：根据所述上部结构总重量W_z和所述复合轻质桩(1)的数量n计算复合轻质桩(1)的承载安全系数K，并使所述承载安全系数K满足所述复合轻质桩(1)的承载要求；

S3：根据满足所述复合轻质桩(1)的承载要求的承载安全系数K得到最终的路基结构的设计参数。

7.根据权利要求6所述的一种设计方法，其特征在于，所述帮宽路基设计模型具体为：

W_z＝(B-0.5mh)shγ_n1+(B-2d-0.5mh_n2)(γ_n2-γ_n1)sh_n2+2sb₁q₁+(s₁-b₁)sq₀-(B-mh-0.5m△h)(γ-γ_n1)△hs

式中，W_z为上部结构总重量，单位kN；s为复合轻质桩(1)桩间距，单位m；n为复合轻质桩(1)的数量；B为帮宽路基顶部宽度，单位m；m为既有无砟轨道路基(6)边坡坡率；h为帮宽路基高度，单位m；γ_n1为轻质土重度，单位kN/m³；d为轻质土槽(2)悬臂厚度，单位m；h_n2为土质填料层(4)填筑厚度，单位m；γ_n2为土质填料层(4)重度，单位kN/m³；b₁为轨道分布宽度，单位m；q₁为轨道自重，单位kN/m²；s₁为线间距，单位m；q₀为线间荷载，单位kN/m²；Δh为土质填料层(4)置入地基(5)深度，单位m；γ为地基(5)土重度，单位kN/m³。

8.根据权利要求6所述的一种设计方法，其特征在于，所述承载安全系数K满足所述复合轻质桩(1)的承载要求，具体为：

当1.1≤K≤1.2时，所述承载安全系数K满足所述复合轻质桩(1)的承载要求；

当K<1.1或K>1.2时，调整所述帮宽路基设计模型，并重复步骤S1-S2，直至计算得到的承载安全系数K满足：1.1≤K≤1.2。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的一种等载置换轻质土帮宽路基结构的设计方法，其特征在于，所述承载安全系数K：

式中，W_z为上部结构总重量，单位kN；d₀为复合轻质桩(1)桩径，单位m；l为复合轻质桩(1)桩长，单位m；n为复合轻质桩(1)的数量；γ_n1为轻质土重度，单位kN/m³；γ为地基(5)土重度，单位kN/m³。

10.一种用于形成权利要求1-5任意一项所述的等载置换轻质土帮宽路基结构的施工方法，其特征在于：包含以下步骤：

A1：施工复合加筋笼(12)，挖除轻质土槽(2)基底地基(5)土，施工地基(5)钻孔；

A2：将所述复合加筋笼(12)送入所述地基(5)钻孔中；

A3：在所述地基(5)钻孔中浇筑轻质土形成桩轻质体(11)，并在所述成桩轻质体(11)顶部预埋连接钢筋(3)；

A4：铺设轻质土槽(2)底部的钢筋网(21)，并将所述连接钢筋(3)与所述钢筋网(21)固定连接；

A5：浇筑轻质土，并分层铺设土工格栅(22)直至土质填料层(4)底面；

A6：分层浇筑轻质土槽(2)两端悬臂，待悬臂凝固后填筑土质填料层(4)及铺设土工格栅(22)，直至路基顶，所述土工格栅(22)贯穿所述土质填料层(4)，并与所述轻质土槽(2)两侧悬臂端相连接。

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