CN113430870A - 绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构及其施工方法，其包括：主承载桩，设于铁路下方土层中，所述主承载桩设置有多组，每组所述主承载桩包括沿铁路的宽度方向布设的多根所述主承载桩，多组所述主承载桩沿铁路的长度方向布设；注浆加固区，设于铁路下方岩层与土层交界处且向铁路的长度方向延伸；侧承载桩，设于铁路两侧地基中并沿铁路的长度方向布设有多根，且所述侧承载桩下端延伸至岩层内；路基，铺设于铁路下方土层表面且向铁路长度方向延伸。本申请具有改善岩溶地质条件下铁路地基的变形破坏情况，提高铁路地基的稳定性的效果。

Description

绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构及其施工方法
技术领域
本申请涉及地基加固技术的领域，尤其是涉及绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构及其施工方法。
背景技术
在铁路建设中，路基结构的平顺性和稳定性直接关系到铁路的运营安全，故高速铁路对地基稳定和沉降控制有着极为严格的要求。
随着我国铁路建设的高速发展，越来越多的铁路工程在岩溶地质条件下展开，岩溶是水对可溶性岩石（碳酸盐岩、石膏、岩盐等）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。
岩溶地质条件下的地基变形破坏主要是由于岩层内部存在有大量的孔洞、空隙等，在岩体内水动力条件的作用下使岩体上部的土层向岩体内沉陷，从而导致土层地基的不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌等，而如何改善岩溶地质条件下铁路地基的变形破坏情况是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了改善岩溶地质条件下铁路地基的变形破坏情况，提高铁路地基的稳定性，本申请提供绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构及其施工方法。
一方面，本申请提供一种绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，采用如下的技术方案：
一种绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，包括：
主承载桩，设于铁路下方土层中，所述主承载桩设置有多组，每组所述主承载桩包括沿铁路的宽度方向布设的多根所述主承载桩，多组所述主承载桩沿铁路的长度方向布设；
注浆加固区，设于铁路下方岩层与土层交界处且向铁路的长度方向延伸；
侧承载桩，设于铁路两侧地基中并沿铁路的长度方向布设有多根，且所述侧承载桩下端延伸至岩层内；
路基，铺设于铁路下方土层表面且向铁路长度方向延伸。
通过采用上述技术方案，主承载桩在土层中，提高土层在竖向上的承载能力，并降低铁路在土层内的沉降；注浆加固区在岩层和土层分界面对土层和岩层进行加固，使土层下方岩层内的空隙被混凝土浆填充，减少土层下方岩层的空隙率，从而改善水动力变化引起的土层沉陷情况，即减少土层地基不均匀沉降和塌陷等情况的发生；并且注浆加固区固结使土层和岩层在分界面处形成一个整体，提高整个地基的承载能力和稳定性；而通过侧承载桩的设置，从铁路的两侧对铁路以及土层地基起到承载作用，使土层地基不易向铁路两侧发生沉降或者滑动位移，且侧承载桩下端延伸至岩层中，增强其承载能力；路基的设置方便铁路的铺设工作；通过注浆加固区、主承载桩和侧承载桩的配合，改善了因水动力变化导致土层地基在岩溶岩层内沉陷的情况，且降低了土层地基向铁路两侧发生的沉降，从而减少土层地基不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌等情况的发生，同时使地基的稳定性和承载能力得到加强，保证了路基的长期稳定性及沉降要求。
优选的，地基土层经过强夯法加固处理。
通过采用上述技术方案，降低土层的压缩性并提高土层的强度，达到加固软土地基的目的，从而提高土层地基的承载能力。
优选的，所述主承载桩下端延伸至所述注浆加固区内。
通过采用上述技术方案，主承载桩穿过土层与注浆加固区连接，形成具有整体性、水稳定性和较高强度的复合地基，从而提高地基的承载能力，减少地基的不均匀沉降和工后沉降。
优选的，所述主承载桩顶部设置有板梁，所述板梁贴合于地面设置，每组所述主承载桩顶部的多块所述板梁一体成型，沿铁路长度方向分布的相邻所述板梁之间留有伸缩缝。
通过采用上述技术方案，板梁的设置使主承载桩对铁路的支撑更稳定，且板梁贴合地面对主承载桩起到支撑作用，以降低主承载桩在土层中的沉降，即降低铁路在土层中的沉降；并且板梁将沿铁路宽度方向分布的多根主承载桩连接为一个整体，使铁路的正常沉降在其宽度方向上保持均匀，从而使铁路长时间的保持平稳；而伸缩缝的设置能够降低因温度变化等导致板梁变形所造成的板梁结构损伤，保证板梁结构的长期稳定性。
优选的，沿铁路宽度方向分布的两根所述侧承载桩之间通过连接梁连接，所述连接梁嵌设于土层表面。
通过采用上述技术方案，连接梁的设置将位于铁路两侧的侧承载桩连接为一体，连接梁分担侧承载桩受到的侧向压力，以提高侧承载桩对土层地基侧向的承载能力，进一步减少土层地基向两侧发生的沉降以及滑动位移，保证地基的长期稳定性。
优选的，所述侧承载桩的直径大于所述主承载桩的直径。
通过采用上述技术方案，侧承载桩侧向对土层地基进行承载，其受到横向的压力较大，因此使侧承载桩的直径较大，能够提高其横向承载能力，提高对土层地基的侧向承载能力。
另一方面，本申请还提供绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构的施工方法，包括以下步骤：
a.清除土层表面杂物，采用强夯法对土层进行加固处理；
b.在铁路下方土层中进行主承载桩的施工，主承载桩采用钻孔灌注桩；
c.待主承载桩固结后，向主承载桩下方土层和岩层结合处高压注浆形成连续的注浆加固区，使主承载桩下端位于注浆加固区内；
d.在铁路两侧土层中进行侧承载桩的施工，侧承载桩采用钻孔灌注桩，并进行连接梁的施工；
e.在主承载桩顶部土层表面进行板梁的施工，在板梁上方铺设路基。
通过采用上述技术方案，主承载桩和侧承载桩均采用钻孔灌注桩，能够适宜各种复杂地形的施工，且桩体本身的结构强度高，且与土层和岩层的连接强度高，对铁路和地基的支撑效果好，整个地基的稳定性和强度高。
优选的，在进行主承载桩施工时，先沿铁路宽度方向进行多根主承载桩的施工，再沿铁路长度方向进行多组主承载桩的施工。
优选的，在进行侧承载桩和连接梁的施工时，先在铁路两侧施工一组侧承载桩，并在两根侧承载桩之间进行连接梁的施工，连接梁采用钢筋混凝土现场浇筑成型且与两根侧承载桩一体成型，之后再沿铁路长度方向进行多组侧承载桩和连接梁的施工。
通过采用上述技术方案，主承载桩和侧承载桩均为先沿铁路宽度方向施工再沿铁路长度方向施工，在夯实一段土层地基后，通过主承载桩对其加固并通过侧承载桩对其进行支撑，降低后续施工过程对已加固段土层地基的影响。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过注浆加固区、主承载桩和侧承载桩的配合，改善了因水动力变化导致土层地基在岩溶岩层内沉陷的情况，且降低了土层地基向铁路两侧发生的沉降以及位移，减少土层地基不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌等情况的发生，同时使地基的稳定性和承载能力得到加强，保证了路基的长期稳定性及沉降要求；
2.主承载桩穿过土层与注浆加固区连接，形成具有整体性、水稳定性和较高强度的复合地基，从而提高地基的承载能力，减少地基的不均匀沉降和工后沉降；
3.铁路两侧的两根侧支撑桩之间设置有连接梁，连接梁将位于铁路两侧的侧承载桩连接为一体，连接梁分担侧承载桩受到的侧向压力，以提高侧承载桩对土层地基侧向的承载能力，进一步减少土层地基向两侧发生的沉降以及滑动位移，保证地基的长期稳定性。
附图说明
图1是本实施例中主承载桩的结构示意图；
图2是本实施例中板梁的结构示意图；
图3是本实施例中侧承载桩的结构示意图。
附图标记：1、土层；2、岩层；3、路基；4、主承载桩；5、板梁；51、伸缩缝；6、注浆加固区；7、侧承载桩；8、连接梁。
具体实施方式
以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，本申请实施例公开一种绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其包括路基3和主承载桩4，路基3铺设于铁路下方土层1表面并向铁路长度方向延伸，路基3截面设为等腰梯形，其采用混凝土浇筑成型；主承载桩4设于铁路下方土层1中，主承载桩4设置有多组，每组主承载桩4包括沿铁路宽度方向布设的多根主承载桩4，且多组主承载桩4沿铁路的长度方向布设，而路基3的底部宽度设置为使其覆盖全部主承载桩4；具体的，在本实施例中，主承载桩4沿铁路的宽度方向等间隔布设有6根，而主承载桩4桩长和直径、相邻主承载桩4之间间距以及相邻两组主承载桩4之间的间距根据现场岩溶勘探情况而定，且满足沉降检算要求。
参照图1和图2，为提高地基土层1的强度，采用强夯法对地基土层1进行加固处理；而为提高主承载桩4对地基的加固效果，在主承载桩4的顶部设置有板梁5，板梁5贴合于地面设置且与主承载桩4顶部固定，每组主承载桩4顶部的多块板梁5一体成型，而沿铁路长度方向分布的相邻板梁5之间预留有伸缩缝51；在实际施工过程中，使板梁5的两端分别位于路基3两侧的路肩和坡脚之间，以对路基3起到良好的支撑。
参照图1，为降低地基岩层2中水动力变化对土层1地基的影响，在铁路下方的土层1与岩层2交界处设有向铁路长度方向延伸的注浆加固区6，注浆加固区6延伸至土层1中和岩层2中，注浆加固区6的宽度设为与路基3的底部宽度一致；以通过注浆加固区6使岩层2和土层1在交界处形成一个整体，改善岩层2内水动力变化引起的地基沉陷情况，减少地基不均匀沉降等情况的发生。
参照图1，在施工时，使主承载桩4的下端位于注浆加固区6内，形成具有整体性、水稳定性和较高强度的复合地基，从而提高地基的承载能力，减少地基的不均匀沉降和工后沉降。
参照图3，在铁路两侧的地基中还设置有侧承载桩7，侧承载桩7沿铁路的长度方向布设多根，且铁路两侧的侧承载桩7对称分布，侧承载桩7的下端延伸至岩层2内，则侧承载桩7位于注浆加固区6的两侧；通过侧承载桩7从铁路侧边对土层1路基3进行支撑，改善土层1地基向两侧发生的沉降以及水平滑动情况。
参照图3，而为了提高侧承载桩7的承载能力，其直径设为大于主承载桩4的直径；且在施工时，使侧承载桩7和主承载桩4在铁路的长度方向上交错分布，并在沿铁路宽度方向分布的两根侧承载桩7之间设置连接梁8，连接梁8两端分别与两根侧承载桩7固定，从而通过连接梁8将铁路两侧对称分布的两根侧承载桩7连接为一体，连接梁8分担侧承载桩7受到的侧向压力，以提高侧承载桩7对土层1地基侧向的承载能力，保证地基的长期稳定性；而为不影响板梁5的施工，连接梁8嵌设于土层1表面。
本实施例的实施原理为：主承载桩4提高土层1在竖向上的承载能力，并降低铁路在土层1内的沉降；注浆加固区6在岩层2和土层1分界面对土层1和岩层2进行加固，使土层1下方岩层2内的空隙被混凝土浆填充，减少土层1下方岩层2的空隙率，改善水动力变化引起的土层1沉陷情况，减少土层1地基不均匀沉降和塌陷等情况的发生；并且注浆加固区6固结使土层1和岩层2在分界面处形成一个整体，提高整个地基的承载能力和稳定性；而侧承载桩7从铁路的两侧对铁路以及土层1地基起到承载作用，使土层1地基不易向铁路两侧发生沉降或者滑动位移；主承载桩4和板梁5、注浆加固区6、侧承载桩7和连接梁8以及土层1和岩层2形成具有整体性、水稳定性和较高强度的复合地基，从而提高地基的承载能力，减少地基的不均匀沉降和工后沉降。
本实施例还提供上述绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构的施工方法，包括以下步骤：
a.先清除一段铁路路线的土层1表面杂物，并采用强夯法对土层1进行加固处理。
b.在铁路下方土层1中进行主承载桩4的施工，主承载桩4采用钻孔灌注桩，先沿铁路宽度方向进行多根主承载桩4的施工，再沿铁路长度方向进行多组主承载桩4的施工，并在主承载桩4顶部预留外露钢筋，主承载桩4桩长和直径根据场地勘测情况而定；具体在本实施例中，桩长根据实际土层1深度而定，主承载桩4直径为1m，沿铁路宽度方向的相邻主承载桩4桩间距为5米，沿铁路长度方向的相邻主承载桩4桩间距为5米。
c.待主承载桩4固结后，向主承载桩4下方土层1和岩层2结合处高压注浆形成连续的注浆加固区6，注浆加固区6宽度方向的两侧分别向一组主承载桩4的两侧各延伸4m，注浆加固区6在土层1厚度为3m，注浆加固区6在岩层2厚度为5m，并使主承载桩4下端位于注浆加固区6的土层1部分中且与岩层2接触。
d.待注浆加固区6后，在铁路两侧土层1中进行侧承载桩7的施工，侧承载桩7采用钻孔灌注桩，侧承载桩7下端延伸至岩层2中长度为3m，侧承载桩7桩长和直径同样根据现场勘测情况而定；具体在本实施例中，侧承载桩7直径为1.5m，侧承载桩7距离注浆加固区64m，位于铁路一侧的相邻侧承载桩7间距为5m，并与主承载桩4在铁路长度方向上呈交错分布，侧承载桩7顶部预留外露钢筋；施工时，先在铁路的两侧对称施工一组侧承载桩7，再在两根侧承载桩7之间进行连接梁8的施工，连接梁8采用钢筋混凝土现场浇筑成型，高1m，宽1m；具体的，侧承载桩7顶部位于地面下方0.5m高度预留外露钢筋，在两根侧承载桩7之间于土层1表面开挖沟槽，连接梁8钢筋放入沟槽内并与侧承载桩7钢筋绑扎焊接固定，再浇筑混凝土；之后沿铁路长度方向依次进行多组侧承载桩7和连接梁8的施工。
e.待连接梁8固结后，在主承载桩4顶部土层1表面进行板梁5的施工，板梁5厚度为1m，沿铁路宽度方向两侧分别向主承载桩4外侧延伸3m，伸缩缝51宽度设为20cm；具体的，主承载桩4顶部位于地面上方0.5m预留外露钢筋，将板梁5钢筋与主承载桩4钢筋绑扎焊接固定，之后浇筑混凝土。
f.待板梁5固结后，进行路基3的施工，路基3采用混凝土浇筑，其底面宽度为与注浆加固区6宽度一致，顶面两侧在铁路宽度方向分别距底面两侧3m，路基3厚度为3m；路基3施工完成后，再进行下一段铁路路基3的施工。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其特征在于：包括：
主承载桩(4)，设于铁路下方土层(1)中，所述主承载桩(4)设置有多组，每组所述主承载桩(4)包括沿铁路的宽度方向布设的多根所述主承载桩(4)，多组所述主承载桩(4)沿铁路的长度方向布设；
注浆加固区(6)，设于铁路下方岩层(2)与土层(1)交界处且向铁路的长度方向延伸；
侧承载桩(7)，设于铁路两侧地基中并沿铁路的长度方向布设有多根，且所述侧承载桩(7)下端延伸至岩层(2)内；
路基(3)，铺设于铁路下方土层(1)表面且向铁路长度方向延伸。
2.根据权利要求1所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其特征在于：地基土层(1)经过强夯法加固处理。
3.根据权利要求1所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其特征在于：所述主承载桩(4)下端延伸至所述注浆加固区(6)内。
4.根据权利要求1所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其特征在于：所述主承载桩(4)顶部设置有板梁(5)，所述板梁(5)贴合于地面设置，每组所述主承载桩(4)顶部的多块所述板梁(5)一体成型，沿铁路长度方向分布的相邻所述板梁(5)之间留有伸缩缝(51)。
5.根据权利要求1所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其特征在于：沿铁路宽度方向分布的两根所述侧承载桩(7)之间通过连接梁(8)连接，所述连接梁(8)嵌设于土层(1)表面。
6.根据权利要求1所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构，其特征在于：所述侧承载桩(7)的直径大于所述主承载桩(4)的直径。
7.绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
清除土层(1)表面杂物，采用强夯法对土层(1)进行加固处理；
在铁路下方土层(1)中进行主承载桩(4)的施工，主承载桩(4)采用钻孔灌注桩；
待主承载桩(4)固结后，向主承载桩(4)下方土层(1)和岩层(2)结合处高压注浆形成连续的注浆加固区(6)，使主承载桩(4)下端位于注浆加固区(6)内；
在铁路两侧土层(1)中进行侧承载桩(7)的施工，侧承载桩(7)采用钻孔灌注桩，并进行连接梁(8)的施工；
在主承载桩(4)顶部土层(1)表面进行板梁(5)的施工，在板梁(5)上方铺设路基(3)。
8.根据权利要求7所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构的施工方法，其特征在于：在进行主承载桩(4)施工时，先沿铁路宽度方向进行多根主承载桩(4)的施工，再沿铁路长度方向进行多组主承载桩(4)的施工。
9.根据权利要求7所述的绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构的施工方法，其特征在于：在进行侧承载桩(7)和连接梁(8)的施工时，先在铁路两侧施工一组侧承载桩(7)，并在两根侧承载桩(7)之间进行连接梁(8)的施工，连接梁(8)采用钢筋混凝土现场浇筑成型且与两根侧承载桩(7)一体成型，之后再沿铁路长度方向进行多组侧承载桩(7)和连接梁(8)的施工。
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