專利名稱::無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本實(shí)用新型涉及一種鐵路路基,特別涉及一種高速鐵路無(wú)碴軌道路基。
背景技術(shù):
:隨著列車運(yùn)行速度不斷提高,對(duì)路基結(jié)構(gòu)的形式提出了新的要求。以往高速鐵路無(wú)碴軌道多鋪設(shè)在隧道內(nèi)、高架結(jié)構(gòu)和橋梁上,后來(lái)逐步擴(kuò)大到土質(zhì)路基上。由于高速鐵路對(duì)線路的高平順性、穩(wěn)定性、耐久性等均提出了新的要求,對(duì)路基地基的總沉降、工后沉降及差異沉降量都有嚴(yán)格限制。傳統(tǒng)的路基結(jié)構(gòu),采用高路提時(shí),總沉降及工后沉降量較大、差異沉降難以控制;而采用低路堤結(jié)構(gòu),動(dòng)力對(duì)地基的影響顯著,由于動(dòng)力對(duì)地基的影響,工后沉降及差異沉降難以控制。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案只是將路基方案改為橋梁結(jié)構(gòu),以橋代路。相比而言,橋梁結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性方面較差,尤其在曲線段上,橫向穩(wěn)定性問(wèn)題成為設(shè)計(jì)考慮的主要因素。我國(guó)高速鐵路建設(shè)規(guī)模大、線路長(zhǎng),區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜,若采用橋梁結(jié)構(gòu)則造價(jià)太高,將嚴(yán)重影響高速鐵路的發(fā)展速度。因此,在資金投入有限的前提下,迫切需要尋求一種強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性和耐久性好,并且的新結(jié)構(gòu)路基,這種新結(jié)構(gòu)路基的施工工藝應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單、適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)成本并符合環(huán)保的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是它包括帶帽鋼筋混凝土樁,沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置;加筋墊層,鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁的上方;土質(zhì)路基,填筑于加筋墊層之上。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案,所述鋼筋混凝土樁的頂端固結(jié)有樁帽。樁帽的設(shè)置可充分發(fā)揮鋼筋混凝土樁樁頂和承載范圍,從而進(jìn)一步減小路基的差異沉降。作為對(duì)上述優(yōu)選方案的進(jìn)一步優(yōu)化,所述加筋墊層由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級(jí)配碎石層、第一層土工格柵層、第二層級(jí)配碎石層、第二層土工格柵層、第三層級(jí)配碎石層構(gòu)成,;或者,所述加筋墊層由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級(jí)配碎石層、第一層土工格柵層、第二層配碎石層、復(fù)合土工膜層、第三層配碎石層、第二層土工格柵層和第四層級(jí)配碎石層構(gòu)成。本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基綜合了雙塊式軌枕埋入式無(wú)碴4九道和譯反式無(wú)碴4九道與復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的各自特點(diǎn),充分利用樁-網(wǎng)-土三者的共同作用原理來(lái)滿足無(wú)碴軌道的強(qiáng)度與沉降變形要求,克服了髙路堤結(jié)構(gòu)沉降量及差異沉降量大而低路堤結(jié)構(gòu)動(dòng)力影響程度大的缺點(diǎn),具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、堅(jiān)固耐用,軌道變形小,且累積變形小等優(yōu)點(diǎn),有利于高速行車,可大大減小養(yǎng)護(hù)維修工作量、降低養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)強(qiáng)度和改善養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。作為一種剛性路基,既可用于無(wú)碴軌道鐵路深厚軟弱地基加固,也可用于舊線改造中已建土質(zhì)錄J是的加固、無(wú)碴軌道道岔區(qū)等。施工工藝簡(jiǎn)單,能有效地降低建設(shè)成本,并符合環(huán)保的要求,因而具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。本說(shuō)明書包括有如下六幅附圖圖1是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的橫斷面示意圖;圖2是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的橫斷面的局部放大示意圖;圖3是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的加筋墊層的一種結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的加筋墊層的另一種結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在高路堤情況時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖6是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的加筋墊層級(jí)配碎石要求的顆粒級(jí)配曲線圖。圖中標(biāo)記及所對(duì)應(yīng)的部件、部位鋼軌1、混凝土基礎(chǔ)2、軌道板3、土拱4、加筋墊層10、第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112、復(fù)合土工膜層113、第一層級(jí)配碎石層121、第二層級(jí)配碎石層122、第三層級(jí)配碎石層123、第四層級(jí)配Jf石層124、鋼筋混凝土才莊20、^f莊帽201、擴(kuò)展角度0、土質(zhì)路基30、原筑土質(zhì)路基301。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1,本實(shí)用新型的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,它包括鋼筋混凝土樁20,沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置;加筋墊層10,鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁20的上方;土質(zhì)路基30,填筑于加筋墊層,o之上。本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基綜合了雙塊式軌枕埋入式無(wú)碴軌道和板式無(wú)碴軌道與復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的各自特點(diǎn),充分利用樁-網(wǎng)-土三者的共同作用原理來(lái)滿足無(wú)碴軌道的強(qiáng)度與沉降變形要求,克服了高路堤結(jié)構(gòu)沉降量及差異沉降量大而低路堤結(jié)構(gòu)動(dòng)力影響程度大的缺點(diǎn),具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、堅(jiān)固耐用,軌道變形小,且累積變形小等優(yōu)點(diǎn),有利于高速行車,可大大減小養(yǎng)護(hù)維修工作量、降低養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)強(qiáng)度和改善養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。作為一種剛性路基,既可用于無(wú)碴軌道鐵路深厚軟弱地基加固,也可用于舊線改造中已建土質(zhì)路堤的加固、無(wú)碴軌道道岔區(qū)等。為充分發(fā)揮鋼筋混凝土樁樁頂和承載范圍,從而進(jìn)一步減小路基的差異沉降,參照?qǐng)D1,所述鋼筋混凝土樁20的頂端固結(jié)有樁帽201。所述樁帽201的橫截面通常呈圓形或方形,其直徑或邊長(zhǎng)為鋼筋混凝土樁20樁體直徑的23倍,參照?qǐng)D3,樁帽201的擴(kuò)展角度0宜為40-60°。所述加筋墊層10的厚度一般為40~50cm,其構(gòu)成通常可采用后述兩種典型的配置形式參照?qǐng)D3,所述加筋墊層10由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級(jí)配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層級(jí)配碎石層122、第二層土工格柵層112、第三層級(jí)配碎石層123構(gòu)成;參照?qǐng)D4,所述加筋墊層10由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級(jí)配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層配石爭(zhēng)石層122、復(fù)合土工膜層113、第三層配碎石層123、第二層土工格柵層112和第四層級(jí)配碎石層124構(gòu)成。在鋼筋混凝土樁20的上方鋪設(shè)第一層級(jí)配碎石層121后再鋪設(shè)第一層土工格柵層111,可有限地避免鋼筋混凝土樁樁頂邊緣對(duì)土工格柵的切割作用第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112均應(yīng)采用低應(yīng)變高強(qiáng)度雙向土工格柵,其極限抗拉強(qiáng)度不小于80KN/m,標(biāo)稱強(qiáng)度延伸率不大于10%,網(wǎng)孔尺寸80~150mm。所述加筋墊層10中鋪設(shè)復(fù)合土工膜層113,能很好地起到隔水的作用,以有效地避免地基中的水對(duì)土質(zhì)路基30部分的浸入。復(fù)合土工膜層113宜采用"土工布--土工膜一土工布"結(jié)構(gòu)的復(fù)合土工膜,其土工布為無(wú)紡?fù)凉げ?,每平方重量不小?00g,土工膜的厚度不小于0.4mm。所述加筋墊層10的各級(jí)配碎石由粗細(xì)碎石和石屑按一定比例組成的混合料,應(yīng)符合密實(shí)級(jí)配要求,一般由開(kāi)山石或天然卵石、礫石經(jīng)破碎、篩選而成。級(jí)配碎石的顆粒級(jí)配要良好,混合料的配合比顆粒級(jí)配需滿足圖6所示的要求。由級(jí)配良好的級(jí)配碎石與土工格柵(和復(fù)合土工膜)組成的加筋墊層10是上部土質(zhì)路基30與下部樁土加固區(qū)的過(guò)渡區(qū),起調(diào)整樁土豎向荷載分擔(dān)比與樁土應(yīng)力比作用,從而使樁-網(wǎng)-土形成有機(jī)整體共同承擔(dān)荷載及減小沉降。為滿足列車高速運(yùn)行時(shí)的安全性、舒適性要求,最大限度地實(shí)現(xiàn)線路少維修甚至免維修,鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計(jì)應(yīng)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、縱橫向穩(wěn)定性,各組成部分的耐久性、減振性以及實(shí)現(xiàn)線路高平順性等方面作為設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵。列車荷載選用標(biāo)準(zhǔn)荷載。在通過(guò)大量的室內(nèi)大比例動(dòng)態(tài)模型試驗(yàn)、離心機(jī)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車走行試驗(yàn)及長(zhǎng)期測(cè)試試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)行車的實(shí)測(cè)結(jié)果,確定鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的各項(xiàng)系數(shù),當(dāng)路堤高度小于或等于土拱4高度時(shí),該無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的動(dòng)載分項(xiàng)系數(shù)為1.4,沖擊動(dòng)力系數(shù)為0.5,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1;當(dāng)路堤高度大于土拱4高度時(shí),動(dòng)載分項(xiàng)系數(shù)為l.0,不考慮沖擊動(dòng)力的影響,沖擊動(dòng)力系數(shù)為O,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為l.O。恒載與動(dòng)栽都按靜栽考慮。上述參數(shù)為鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力仿真計(jì)算和設(shè)計(jì)提供參考。從高速鐵路設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)實(shí)踐以及實(shí)測(cè)結(jié)果看,根據(jù)此設(shè)計(jì)荷載系數(shù)確定的軌道板/道床板、鋼筋混凝土基礎(chǔ),及加筋墊層的設(shè)計(jì)承載能力可滿足高速鐵路無(wú)碴軌道的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求,并具有一定的安全儲(chǔ)備。參照?qǐng)D1和圖2,用于安裝鋼軌1的軌道板3與鋼筋混凝土基礎(chǔ)2固結(jié),然后直接置于土質(zhì)路基30上。與軌道板3固結(jié)并位于軌道板3下的鋼筋混凝土基礎(chǔ)2根據(jù)設(shè)計(jì)荷載大小,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足強(qiáng)度和彈性要求并考慮足夠的安全儲(chǔ)備來(lái)確定。既有線提速及在建的普速鐵路設(shè)計(jì)方案改為高速鐵路時(shí)必然設(shè)計(jì)到對(duì)已填筑的路基進(jìn)行強(qiáng)化處理。處理原則是將工后沉降控制在較小的范圍。處理措施可采用從已填筑的路基高度處設(shè)置鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,,處理深度應(yīng)根據(jù)工點(diǎn)工程地質(zhì)條件、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)等綜合考慮。圖4是本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基用于處理已填高路堤情況的橫斷面示意圖,參照該圖,無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的鋼筋混凝土樁20從原筑土質(zhì)路基301處鉆孔灌注,完畢后鋪設(shè)加筋墊層10,之后再填筑剩余的土質(zhì)路基30。本實(shí)用新型的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)筑步驟及施工要求如下1、沿路基縱橫向間隔布設(shè)灌注的鋼筋混凝土樁20根據(jù)地質(zhì)條件及施工要求,鋼筋混凝土樁20采用鉆孔灌注或預(yù)制打入工藝成樁。成孔方法可采用機(jī)械鉆孔;樁身主筋宜采用HPB235鋼筋;鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于6.0cm;根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件(包括地形、地質(zhì)、持力層埋深及傾斜情況、地下水的腐蝕情況)合理確定混凝土材料,一般選用C25~C30。施工工藝為先將下部路堤墊平填實(shí),鉆機(jī)按設(shè)計(jì)樁位就位,鉆孔到設(shè)計(jì)深度,清孔,鋼筋籠制作及吊放,導(dǎo)管法灌注混凝土。鋼筋混凝土樁20的的直徑或邊長(zhǎng)為0.40~0.6m,混凝土等級(jí)為C203(),樁身通長(zhǎng)或至少在樁身上部5m范圍布置構(gòu)造鋼筋。樁帽201的橫截面呈圓形或方形,其直徑或邊長(zhǎng)宜為鋼筋混凝土樁20樁體直徑的2~3倍。樁帽201的高度宜為樁體直徑的1~2倍。樁帽201的擴(kuò)展角度0宜為40~60°。2、鋪設(shè)加筋墊層10第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112應(yīng)密排放置、連接牢固,在鋪設(shè)上層土工格柵時(shí),應(yīng)使上下層接頭錯(cuò)開(kāi)距離不小于0.5m,土工格柵應(yīng)拉直、繃緊,不得有褶皺和破損。施工填筑的順序?yàn)殇佋O(shè)第一層級(jí)配碎石層121、第一層土工格柵層111、第二層級(jí)配碎石層122、第二層土工格柵層112、第三層級(jí)配碎石層123;或者鋪設(shè)第一層級(jí)配碎石層121、第一層土工檔4冊(cè)層111、第二層級(jí)配^4石層121、復(fù)合土工膜層113、第三層級(jí)配碎石層123、第二層土工格柵層"2和第四層級(jí)配碎石層124。級(jí)配碎石鋪筑松鋪系數(shù)可按l.15考慮,對(duì)攤鋪的級(jí)配碎石遵循"先兩側(cè)后中央,先靜壓后振動(dòng),時(shí)速2km/h,作業(yè)面上壓路機(jī)械不調(diào)頭、不轉(zhuǎn)彎,,的原則進(jìn)行全斷面靜壓,人工處理坑洼和集料窩。鋼筋混凝土樁20樁頂至第一層土工格柵層111間的第一層級(jí)配碎石層121的高度應(yīng)大于10cm,第一層土工格柵層111、第二層土工格柵層112間的第二層級(jí)配碎石層122的高度應(yīng)大于10cm;第一層土工格柵層111與復(fù)合土工膜層113之間鋪設(shè)的第二層級(jí)配碎石層122的高度應(yīng)大于5cm,復(fù)合土工膜層113與第二層土工格柵層112之間鋪設(shè)的第三層配碎石層123的高度應(yīng)大于5cm;第二層土工格柵層112之上的第三層配碎石層123或第四層級(jí)配碎石層124的高度應(yīng)大于10cm;加筋墊層10的壓實(shí)系數(shù)不小于0.95,空隙率不大于28%。各級(jí)配碎石層的顆粒級(jí)配要良好,混合料的配合比顆粒級(jí)配需滿足圖6所示的要求。3、填筑土質(zhì)路基30土質(zhì)路基30的填料應(yīng)能滿足高速鐵路所要求的填筑強(qiáng)度與密實(shí)度等要求,壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1所示。表l土質(zhì)路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本實(shí)用新型無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,施工工藝簡(jiǎn)單,能有效地降低建設(shè)成本,并符合環(huán)保的要求,因而具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。權(quán)利要求1.無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是它包括a.鋼筋混凝土樁(20),沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置;b.加筋墊層(10),鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁(20)的上方;c.土質(zhì)路基(30),填筑于加筋墊層(10)之上。2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是所述鋼筋混凝土樁(20)的頂端固結(jié)有樁帽(201)。3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是所述樁帽(201)的橫截面呈圓形或方形,其直徑或邊長(zhǎng)為鋼筋混凝土樁(20)樁體直徑的2~3倍;樁帽(201)的高度為樁體直徑的1~2倍;樁帽(201)的擴(kuò)展角度e為40~60。。4.如權(quán)利要求2所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是所述加筋墊層(10)由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級(jí)配碎石層(121)、第一層土工格柵層(111)、第二層級(jí)配碎石層(122)、第二層土工格柵層(112)、第三層級(jí)配碎石層(123)構(gòu)成。5.如權(quán)利要求2所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是所述加筋墊層(10)由從下到上依次鋪設(shè)的第一層級(jí)配碎石層(121)、第一層土工格柵層(111)、第二層配碎石層(122)、復(fù)合土工膜層(113)、第三層配碎石層(123)、第二層土工格柵層("2)和第四層級(jí)配碎石層(124)構(gòu)成。6.如權(quán)利要求4或5所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是所述土第一層土工格柵層(111)、第二層土工格柵層(112)采用低應(yīng)變高強(qiáng)度雙向土工格柵,其極限抗拉強(qiáng)度不小于80KN/m,標(biāo)稱強(qiáng)度延伸率不大于10%,網(wǎng)孔尺寸80~150mm。7.如權(quán)利要求5所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是所述復(fù)合土工膜層(113)采用"土工布--土工膜--土工布"結(jié)構(gòu)的復(fù)合土工膜,其土工布為無(wú)紡?fù)凉げ?,每平方重量不小?00g,土工膜的厚度不小于0,4mm。8.如權(quán)利要求1所述的無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,其特征是當(dāng)路堤高度小于或等于土拱(4)高度時(shí),該無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的動(dòng)載分項(xiàng)系數(shù)為1.4,沖擊動(dòng)力系數(shù)為O.5,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)l.l;當(dāng)路堤高度大于土拱(4)高度時(shí),動(dòng)載分項(xiàng)系數(shù)為l.O,不考慮沖擊動(dòng)力的影響,沖擊動(dòng)力系數(shù)為O,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為l.0。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)碴軌道鋼筋混凝土樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基,它包括鋼筋混凝土樁(20),沿路基縱向、橫向間隔設(shè)置;加筋墊層(10),鋪設(shè)于鋼筋混凝土樁(20)的上方;土質(zhì)路基(30),填筑于加筋墊層(10)之上。本實(shí)用新型充分利用樁-網(wǎng)-土三者的共同作用原理來(lái)滿足無(wú)碴軌道的強(qiáng)度與沉降變形要求,克服了高路堤結(jié)構(gòu)沉降量及差異沉降量大而低路堤結(jié)構(gòu)動(dòng)力影響程度大的缺點(diǎn),具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、堅(jiān)固耐用,軌道變形小,且累積變形小等優(yōu)點(diǎn),有利于高速行車,可大大減小養(yǎng)護(hù)維修工作量、降低養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)強(qiáng)度和改善養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。而且施工工藝簡(jiǎn)單,能有效地降低建設(shè)成本,并符合環(huán)保的要求,因而具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。文檔編號(hào)E01B1/00GK201095716SQ20072008135公開(kāi)日2008年8月6日申請(qǐng)日期2007年9月30日優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日發(fā)明者孫利琴,穎朱,李海光,宏肖,蔣關(guān)魯,魏永幸申請(qǐng)人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司