一种膨胀岩路堑地段整体支挡结构的制作方法

2021-01-18 18:01:10|

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本实用新型涉及路基工程领域，具体涉及一种高速铁路膨胀岩路堑地段整体支挡结构，尤其适用于变形控制更加严格的400km/h及以上高速铁路。

背景技术：

随着高速铁路的大力建设，保证高速铁路运营过程中安全、舒适的同时降低建设期间工程造价具有重要意义，也是面临的一大新挑战，其中控制基底及边坡变形是保证列车高速运营下安全性和舒适性的关键所在。膨胀岩路堑地段路基在开挖后主要面临两方面的问题：一是在开挖卸荷后的流变和水的双重作用下，地基会产生很强的向上膨胀力，造成高速铁路基底上拱，反映到高速铁路路面上使轨道变形，严重影响高速铁路列车运行的安全和舒适性，甚至中断行车、造成安全事故。二是膨胀岩路堑边坡的挡土墙受膨胀岩作用，位移较大，存在潜在安全隐患的同时，截面尺寸过大、且墙高受限制，收坡效果不理想，路堑土石方开挖太大，经济性较差。

目前针对地基上拱变形的加固措施主要有桩板结构、锚索等，实践证明，上述加固措施控制上拱变形效果不佳、保证率较低、桩板结构桩长过长、经济性较差，且目前技术条件下对上拱变形难以修复和采取有效措施解决，上拱变形一旦发生将产生严重的社会和经济影响。针对膨胀岩路堑边坡的挡土墙加固措施，存在上述诸多缺点。400km/h及以上高速铁路采用以上加固措施将存在更大的安全隐患，不能满足400km/h及以上高速铁路对安全性、舒适性、变形等及其严格的控制要求。因此，急需研究一种适用于膨胀岩路堑地段既能控制膨胀岩地基上拱变形，又能保证膨胀岩路堑边坡加固安全可靠、提高舒适性和经济性的新型整体支挡结构来解决这一难题具有重要工程和经济意义。

技术实现要素：

本实用新型目的在于：针对高速铁路在膨胀岩路堑地段一方面面临开挖后地基易出现上拱变形，采用桩板结构、锚索等加固措施控制上拱变形效果不佳、保证率较低、经济性较差；另一方面面临膨胀岩路堑边坡支挡结构挡土墙受膨胀岩作用位移较大，存在潜在安全隐患的同时，截面尺寸过大、墙高太低，收坡效果不理想，路堑土石方开挖太大，经济性较差的双重问题，以及400km/h及以上高速铁路采用以上加固措施将存在更大的安全隐患，不能满足400km/h及以上高速铁路对安全性、舒适性、变形等及其严格控制要求，提供一种膨胀岩路堑地段整体支挡结构，该整体支挡结构由地基上拱变形加固措施和边坡支挡结构一体化构成，在有效控制膨胀岩路堑基底上拱变形的同时，改善膨胀岩路堑边坡支挡结构受力条件，减小挡土墙位移变形，减小截面尺寸，增加墙高，改善收坡效果，减少路堑边坡土石方开挖，整体支挡结构经济性大大提高，同时通过设置减振降噪回填层提高高速行驶下舒适性，满足高速铁路对安全性、舒适性、变形等的严格控制要求，降低工程造价。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种膨胀岩路堑地段整体支挡结构，包括设置在膨胀岩路堑开挖基底面的拱肋，所述拱肋为板式结构且向下弯曲，在所述拱肋的下方还铺设有弹性压缩层，在所述拱肋两侧膨胀岩路堑坡脚设置挡土墙，所述拱肋与所述挡土墙通过刚性连接构成整体支挡结构，还包括朝挡土墙下方地基中打设的若干根预应力锚索，所述预应力锚索锚固于所述挡土墙上。

本实用新型通过在膨胀岩路堑开挖基底面设置拱肋，拱肋两侧膨胀岩路堑边坡坡脚设置挡土墙，预应力锚索锚固在挡土墙中，增强挡土墙的抗拔力，挡土墙作为拱肋在两端的支座，拱肋和挡土墙通过刚性连接形成整体支挡结构，形成新的整体受力与传力体系，一方面膨胀岩路堑基底膨胀力经弹性压缩层吸收部分后传递至挡土墙，通过整体支挡结构承受和有效地传递到深层稳定边坡中，从而控制基底的上拱变形；另一方面膨胀力传至挡土墙后可改善挡土墙的受力，减小挡土墙位移，增强结构安全性，同时可减小挡土墙截面尺寸，增加墙高，改善收坡效果，减少路堑土石方开挖，整体支挡结构经济性大大提高，满足高速铁路及400km/h及以上高速铁路对安全性、舒适性、变形等的严格控制要求，降低工程造价，施工方便，具有推广应用前景，且符合环保要求。

作为本实用新型的优选方案，所述拱肋上方设置有减振降噪回填层，所述减振降噪回填层上方设置有复合排水防渗层。通过设置减振降噪回填层对拱肋上方进行回填，有利于提高列车高速行驶下的舒适性，而复合排水防渗层能有效的将路基基床的水排出，阻断水流向地基的通道，减少地基的膨胀变形，减小膨胀力。

作为本实用新型的优选方案，所述复合排水防渗层上方依次设置有基床底层和基床表层。

作为本实用新型的优选方案，还包括设置在路堑结构两侧的排水侧沟。通过排水侧沟能迅速排走地表水，减小对膨胀岩石地基的影响。

作为本实用新型的优选方案，所述排水侧沟的底部设置有纵向盲沟。通过纵向盲沟排出浅层地下水，进一步减少地基的膨胀变形。

作为本实用新型的优选方案，所述复合排水防渗层为中粗砂、复合排水板及防水材料组成。

作为本实用新型的优选方案，所述拱肋和挡土墙为钢筋混凝土结构，且所述拱肋与挡土墙整体浇筑。如此设置，可以使拱肋与两侧挡土墙形成整体构造，有利于提升整体结构稳定性。

作为本实用新型的优选方案，所述挡土墙处的预应力锚索倾斜向下打设至边坡中。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

附图说明

图1为本实用新型中的膨胀岩路堑地段整体支挡结构的横断面示意图。

图2为本实用新型中的膨胀岩路堑地段整体支挡结构的基底平面示意图。

图中标记：1-拱肋、2-预应力锚索、3-挡土墙、4-减振降噪回填层、5-纵向盲沟、6-排水侧沟、7-复合排水防渗层、8-基床底层、9-基床表层，10-弹性压缩层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本实施例提供一种膨胀岩路堑地段整体支挡结构；

如图1和图2所示，本实施例中的膨胀岩路堑地段整体支挡结构，包括设置在膨胀岩路堑开挖基底面的拱肋1，所述拱肋1为板式结构且向下弯曲，在所述拱肋1的下方还铺设有弹性压缩层10，在所述拱肋1两侧膨胀岩路堑坡脚设置挡土墙3，所述拱肋1与所述挡土墙3通过刚性连接构成整体支挡结构，还包括朝挡土墙3下方地基中打设的若干根预应力锚索2，所述预应力锚索2锚固于所述挡土墙3上。

本实施例中，所述拱肋1上方分层填筑有减振降噪回填层4，所述减振降噪回填层4上方设置有复合排水防渗层7，所述复合排水防渗层7上方依次设置有基床底层8和基床表层9，基床底层分层填筑在减振降噪回填层上，基床表层填筑在基床底层之上。通过设置减振降噪回填层对拱肋上方进行回填，有利于提高列车高速行驶下的舒适性，而复合排水防渗层能有效的将基床底层和基床表层的水排出路基，阻断水流向地基的通道，减少地基的膨胀变形，减小膨胀力。本实施例中，所述复合排水防渗层7为中粗砂、复合排水板及防水材料组成。

本实施例中，还包括设置在路堑结构两侧的排水侧沟6。通过排水侧沟能迅速排走地表水，减小对膨胀岩石地基的影响。所述排水侧沟6的底部设置有纵向盲沟5。通过纵向盲沟排出浅层地下水，进一步减少地基的膨胀变形。

本实施例中，所述拱肋1和挡土墙3为钢筋混凝土结构，且所述拱肋1与挡土墙3整体浇筑。如此设置，可以使拱肋与两侧挡土墙形成整体构造，有利于提升整体结构稳定性。

本实施例中，所述拱肋1的厚度及强度、挡土墙3的截面积及强度根据基底的膨胀力和拱肋1处的预应力锚索2承受膨胀力大小共同确定，挡土墙3处预应力锚索2的间距、束数、锚固长度等由挡土墙3所受的抗拔力计算确定。

本实施例中，所述挡土墙3处的预应力锚索2倾斜向下打设至边坡中。

具体的，本实施例中的膨胀岩路堑地段整体支挡结构可以按照以下步骤进行施工：

步骤一、分级开挖膨胀岩路堑边坡并及时进行坡面防护，直至达到弹性压缩层10底面设计标高，然后铺设基底弹性压缩层10，并固定在地基上；

步骤二、绑扎拱肋1钢筋骨架，并将连接钢筋伸入挡土墙3内，整体浇筑拱肋1和挡土墙3混凝土，并在挡土墙3内相应位置预留预应力锚索2孔；

步骤三、待混凝土强度达到设计要求后，通过挡土墙3上的预留孔进行钻孔、注浆及张拉等施工预应力锚索2，并将预应力锚索2锚固在挡土墙3上；

步骤四、在拱肋1上方分层回填减振降噪回填层4，减振降噪回填层4回填至基床底层8底面标高，且减振降噪回填层4表面形成排水横坡；

步骤五、施工路堑结构两侧的纵向盲沟5和排水侧沟6；

步骤六、在减振降噪回填层4表面施工复合排水防渗层7；

步骤七、在复合排水防渗层7上方分层填筑基床底层8；