CN111501422A - 一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基及其加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，依次包括路基系统、基床底层系统和基床上层系统，所述路基系统包括路基，所述路基中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩，所述基床底层系统包括聚丙烯纤维土，所述路基和基床底层中均倾斜布设有格栅碎石横向排水桩，所述基床上层系统包括三维混凝土帆布格室网，所述三维混凝土帆布格室网内填充橡胶颗粒碎石混合土。该路基有效的解决了在高车速大轴重列车荷载作用下路基土变形问题，极大的减少了后期维修成本。

Description

一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格 室复合型铁路路基及其加固方法

技术领域

本发明涉及一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基及其加固方法。

背景技术

随着我国铁路运输的飞速发展，列车行驶速度以及轴重在不断的增加，这不可避免的给路基的质量带来了极大的挑战，在路基薄弱地段，路基病害频频发生，严重影响线路的正常运行与安全。常见的几种病害包括：路基下沉、基床挤出变形、基床翻浆冒泥和道碴陷槽等等。为了有效的减少路基变形量，往往会对路基土采取一定的加固措施。而这其中最常见的为土工合成材料加筋土。土工合成材料一般分为两类：二维加筋材料包括：土工布、土工格栅、金属条、聚合物条带以及其他具有高强度的材料；三维加筋材料：土工格室、沙袋等等。然而传统的加筋材料因为自身原因的限制，加筋材料与回填土之间的摩擦作用是有限的，尤其是在多层加筋的时候，由于筋土界面之间较差的强度，回填土与加筋材料之间经常会发生滑动破坏，这极大的降低了路堤工程的安全性以及提高了后期的维修成本。

发明内容

鉴于背景技术中所述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，该路基有效的解决了在高车速大轴重列车荷载作用下路基土变形问题，减少了后期维修成本。

为此，本发明提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，依次包括路基系统、基床底层系统和基床上层系统，所述路基系统包括路基，所述路基中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩，所述基床底层系统包括聚丙烯纤维土，所述路基和基床底层中均倾斜布设有格栅碎石横向排水桩，所述基床上层系统包括三维混凝土帆布格室网，所述三维混凝土帆布格室网内填充橡胶颗粒碎石混合土。

本发明的有益效果：

1. 路基中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩，生物酶对桩体及周围土体进行固化处理，极大的提高了桩基的承载力，且生物酶易于运输，掺配比例较低，成本不高、无毒、不易燃烧，与土壤混合后，生物酶素促进了土壤颗粒间的凝聚力，可强制硬化土壤中物质至坚固、不透水的致密结构。

2. 所述路基和基床底层中均倾斜布设有格栅碎石横向排水桩，采用的格栅碎石桩使得路基内排水通道更多，加速了动荷载下路基内部孔压的消散，很好地解决了铁路路基在高含水率下更易破坏的特性。

3. 聚丙烯纤维土和填充橡胶颗粒碎石混合土三维混凝土帆布格室网，有效的解决了传统单向加筋材料仅能限制土体侧向变形，而不能限制路基沉降的缺陷。

4. 该种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基加固方法具有很好的经济效益和广泛的应用价值。

附图说明

图1为本发明提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的结构示意图；

图2为图1中一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的格栅碎石横向排水桩的结构剖面示意图；

图3为图2中一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的格栅碎石横向排水桩的剖示图；

图4为图1提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的生物酶固化土工织物加筋碎石桩的结构示意图；

图5为图4提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的生物酶固化土工织物加筋碎石桩中软管的剖面结构示意图；

图6为图1提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的基床底层系统的结构示意图；

图7为图1提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的基床底层系统的结构示意图；

图8为图7提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的基床底层系统俯视的结构示意图。

具体实施方式

参照图1-图8所示，本发明实施提供的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，依次包括路基系统1、基床底层系统2和基床上层系统3。

所述路基系统1包括路基，所述路基中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩4，所述生物酶固化加筋碎石桩4包括土工织物套筒5和设置于套筒中心处的带孔眼软管6，级配碎石7填充于套筒5内壁与带孔眼软管6外壁之间，复合生物酶浓浆20由带孔眼软管6注入套筒5内，复合生物酶浓浆20可选用派酶大力浆，生物酶对桩体及周围土体进行固化处理，极大的提高了桩基的承载力，且生物酶易于运输，掺配比例较低，成本不高、无毒、不易燃烧，与土壤混合后，生物酶素促进了土壤颗粒间的凝聚力，可强制硬化土壤中物质至坚固、不透水的致密结构。

所述基床底层系统2包括聚丙烯纤维土8，所述聚丙烯纤维土上层和下层均铺设土工膜21，所述聚丙烯纤维土8包括土体和混合于土体内的聚丙烯纤维，所述聚丙烯纤维长为12mm,直径为2mm聚丙烯纤维掺量0.2%。所述路基1和基床底层2中均倾斜布设有格栅碎石横向排水桩9，所述格栅碎石横向排水桩9包括圆柱形土工格栅筒10，所述土工格栅筒底部粘贴一层防水层11，土工格栅筒10内填充有碎石12，采用的格栅碎石横向排水桩9使得路基内排水通道更多，加速了动荷载下路基内部孔压的消散，很好地解决了铁路路基在高含水率下更易破坏的特性，解决路基内排水不畅的问题。

所述基床上层系统3包括三维混凝土帆布格室网13，所述三维混凝土帆布格室网13内填充橡胶颗粒碎石混合土14，所述三维混凝土帆布格室网13由多个水泥毯格室片15组成，所述水泥毯格室片15为驼峰状单片，水泥毯格室片15两两对称排列组成正多边形蜂窝状，格室片重叠部分通过尼龙扣绑结组成三维混凝土帆布格室网13，所述三维混凝土帆布格室网13内填充有橡胶颗粒碎石混合土，所述橡胶颗粒碎石混合土包括碎石16和橡胶颗粒17，所述橡胶颗粒17直径为3 mm，橡胶颗粒掺量为3%，聚丙烯纤维土8和填充橡胶颗粒碎石混合土三维混凝土帆布格室网13，很好的解决了路基沉降和基床变形问题，极大提高了铁路运行中的安全性，且达到了节约后期维修成本的目的。

一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的加固方法包括以下步骤，

(1) 成孔：路基上通过振冲器打孔，开设多个槽孔，槽孔长度为8m, 相邻槽孔的间距为1m；

(2) 路基的槽孔中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩4；

(3)路基内铺设倾斜布设有多个格栅碎石横向排水桩9，格栅碎石横向排水桩9倾斜角度为20°，沿线路方向间距为1.5 m；

(4)路基上铺设聚丙烯纤维土8为基床底层系统，聚丙烯纤维土8布设高度为1.6 m，所述聚丙烯纤维土上层和下层均铺设土工膜21；

(5) 将土工格栅卷成圆柱形土工格栅筒10，圆柱形土工格栅筒10的底部通过环氧树脂胶粘贴一层制成防水层11，土工格栅筒10内填充有碎石制成格栅碎石横向排水桩9，聚丙烯纤维土8内倾斜布设有多个格栅碎石横向排水桩9，格栅碎石横向排水桩9倾斜角度为20°，沿线路方向间距为1.5 m；

(6) 聚丙烯纤维土8上铺设三维混凝土帆布格室网13，三维混凝土帆布格室网内填充橡胶颗粒碎石混合土。

上述步骤(2)中，所述生物酶固化土工织物加筋碎石桩成桩包括以下步骤，

(1)放入土工织物套筒:在槽孔内放入土工织物套筒5，套筒直径为500mm；

(2)布设软管：在套筒中心处布设带孔眼软管6作为注浆通道，软管的直径为50 mm；

(3)填料振冲：从孔口向桩内填充级配碎石7，级配碎石7填充于套筒5内壁与带孔眼软管6外壁之间，从孔底分层压实；

(4)注浆：通过注浆管19在软管6中进行注浆，从孔底开始边注浆边提升注浆管，复合生物酶浓浆20由带孔眼软管6注入套筒内，复合生物酶浓浆20通过软管孔眼22渗入碎石缝隙内，注浆至与路基面平齐后停止注浆，注浆管19从软管6内抽出。

所述三维混凝土帆布格室网的制备步骤，

(1)将水泥毯通过特制铁模制成水泥毯格室片15，所述水泥毯格室片15为驼峰状单片，水泥毯格室片高度为200mm;

(2)水泥毯格室片15两两对称排列并通过高强尼龙扣绑结组成三维混凝土帆布格室网；

(3) 将直径为3 mm的橡胶颗粒17与碎石16混合，橡胶颗粒掺量为3%，将橡胶颗粒17和碎石16配好放入搅拌机的搅拌，橡胶颗粒均匀分布于土体中；

(4)将混合后的橡胶颗粒碎石混合土填入三维混凝土帆布格室网13。

实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，其特征是：依次包括路基系统、基床底层系统和基床上层系统，所述路基系统包括路基，所述路基中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩，所述基床底层系统包括聚丙烯纤维土，所述聚丙烯纤维土上层和下层均铺设土工膜，所述路基和基床底层中均倾斜布设有格栅碎石横向排水桩，所述基床上层系统包括三维混凝土帆布格室网，所述三维混凝土帆布格室网内填充橡胶颗粒碎石混合土。

2.根据权利要求1所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，其特征是：所述生物酶固化加筋碎石桩包括土工织物套筒和设置于套筒中心处的带孔眼软管，级配碎石填充于套筒内壁与带孔眼软管外壁之间，复合生物酶浓浆由带孔眼软管注入套筒内。

3.根据权利要求1或2所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，其特征是：所述聚丙烯纤维土包括土体和混合于土体内的聚丙烯纤维，所述聚丙烯纤维长为12mm，直径为2mm聚丙烯纤维掺量0.2%。

4.根据权利要求3所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，其特征是：所述格栅碎石横向排水桩包括圆柱形土工格栅筒，所述土工格栅筒底部粘贴一层防水层，土工格栅筒内填充有碎石。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基，其特征是：所述三维混凝土帆布格室网由多个水泥毯格室片组成，所述水泥毯格室片为驼峰状单片，水泥毯格室片两两对称排列并通过尼龙扣绑结组成三维混凝土帆布格室网，所述三维混凝土帆布格室网网内填充有橡胶颗粒碎石混合土，所述橡胶颗粒碎石混合土包括碎石和橡胶颗粒，所述橡胶颗粒直径为3 mm，橡胶颗粒掺量为3%。

6.一种根据权利要求1所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的加固方法，其特征是：包括以下步骤，

(1)成孔：路基上通过振冲器打孔，开设多个槽孔，槽孔长度为8m, 相邻槽孔的间距为1m；

(2)路基的槽孔中均匀布设生物酶固化加筋碎石桩；

(3)路基内铺设倾斜布设有多个格栅碎石横向排水桩，格栅碎石横向排水桩倾斜角度为20°，沿线路方向间距为1.5 m；

(4)路基上铺设聚丙烯纤维土为基床底层系统，聚丙烯纤维土布设高度为1.6 m，所述聚丙烯纤维土上层和下层均铺设土工膜；

(5)聚丙烯纤维土内倾斜布设有多个格栅碎石横向排水桩，格栅碎石横向排水桩倾斜角度为20°，沿线路方向间距为1.5 m；

(6)基床底层系统上方铺设三维混凝土帆布格室网，三维混凝土帆布格室网内填充橡胶颗粒碎石混合土。

7.根据权利要求6所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的加固方法，其特征是：所述生物酶固化土工织物加筋碎石桩成桩包括以下步骤，

(1)放入土工织物套筒:在槽孔内放入土工织物套筒，套筒直径为500mm；

(2)布设软管：在套筒中心处布设带孔眼软管作为注浆通道，软管的直径为50 mm；

(3)填料振冲：从孔口向桩内填充级配碎石，级配碎石填充于套筒内壁与带孔眼软管外壁之间，从孔底分层压实；

(4)注浆：通过注浆管在软管中进行注浆，从孔底开始边注浆边提升注浆管，复合生物酶浓浆由带孔眼软管注入套筒内，复合生物酶浓浆通过软管孔眼渗入碎石缝隙内，注浆至与路基面平齐后停止注浆。

8.根据权利要求6所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的加固方法，其特征是：在步骤(5)中，将土工格栅卷成圆柱形土工格栅筒，圆柱形土工格栅筒的底部通过环氧树脂胶粘贴一层制成防水层，土工格栅筒内填充有碎石制成格栅碎石横向排水桩。

9.根据权利要求6所述的一种生物酶固化加筋碎石桩联合橡胶颗粒填充混凝土帆布格室复合型铁路路基的加固方法，其特征是：所述三维混凝土帆布格室网的制备步骤，

(1)将水泥毯通过特制铁模制成水泥毯格室片，所述水泥毯格室片为驼峰状单片，水泥毯格室片高度为200mm;

(2)水泥毯格室片两两对称排列并通过高强尼龙扣绑结组成三维混凝土帆布格室网；

(3)将直径为3 mm的橡胶颗粒与碎石混合，橡胶颗粒掺量为3%，将橡胶颗粒和碎石配好放入搅拌机的搅拌，橡胶颗粒均匀分布于土体中；

(4)将混合后的橡胶颗粒碎石混合土填入三维混凝土帆布格室网。

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