一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构及施工方法技术

一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构及施工方法，以有效控制软岩地区高速铁路深路堑持续上拱变形，且可调整岩体应力分布和加固临近边坡，从而有利于降低工程造价。包括构筑于软岩基床之上的无砟轨道路基，所述无砟轨道路基的两侧于右侧坡体、左侧坡体上分别沿线路方向间隔设置右侧抗力桩、左侧抗力桩，右侧抗力桩、左侧抗力桩深入基床标高以下一定深度。软岩基床的顶面上设置沿路基中心线对称且下凹的钢筋混凝土弧形板，该钢筋混凝土弧形板的横向两侧分别与右侧抗力桩、左侧抗力桩刚性连接为一体；所述钢筋混凝土弧形板顶面上设置隔水垫层，无砟轨道路基填筑于该隔水垫层之上。

A kind of deformation control structure and construction method for the upper arch of soft rock deep cutting of high-speed railway

A control structure and construction method for the deformation of the upper arch of the soft rock deep cutting of the high-speed railway is provided, which can effectively control the continuous deformation of the upper arch of the deep cutting of the high-speed railway in the soft rock area, and can adjust the stress distribution of the rock mass and strengthen the adjacent slope, so as to reduce the project cost. It includes the ballastless track subgrade built on the soft rock subgrade bed. The two sides of the ballastless track subgrade are respectively set with the right resistance pile and the left resistance pile along the line direction on the right slope and the left slope. The right resistance pile and the left resistance pile penetrate into a certain depth below the subgrade bed elevation. The top surface of the soft rock foundation bed is provided with a reinforced concrete arc-shaped slab symmetrical and concave along the center line of the subgrade, and the transverse sides of the reinforced concrete arc-shaped slab are rigidly connected with the right resistance pile and the left resistance pile as a whole; the top surface of the reinforced concrete arc-shaped slab is provided with a water barrier layer, and the ballastless track subgrade is filled on the water barrier layer.

【技术实现步骤摘要】
一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构及施工方法
本专利技术涉及高速铁路路基，特别是一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构及施工方法。
技术介绍
近年来，我国高速铁路发展迅速，高速铁路存在大量软岩深路堑，软岩强度低，具有一定的膨胀性和流变性，并且随着工程建设施工，原始赋存环境改变，软岩的各种力学性能均会发生时效性的劣化现象，从而引起高速铁路深路堑的上拱病害。高速铁路对上拱变形极其敏感，扣件可调节变形能力低，且后期整治异常困难，因此必须通过有效的工程措施控制路基的上拱变形。目前，对于软岩深路堑上拱控制主采用两种方法：其一是挖除一定深度范围的岩土体，换填力学性能较好的岩土体，然后修筑路基；第二种是在基底一定深度内打入桩或者锚索、锚杆，形成复合地基结构，然后修筑路基。但是，这两种方法的设计都必须基于对基底上拱岩体深度(或者说是卸荷影响深度)和运营期上拱变形总量的准确预测，一旦对基底岩体上拱影响深度和上拱变形量预测失误，将面临线路运营期超限变形，并返工处理的风险。鉴于软岩力学性能的复杂性，并且高速铁路作为百年工程，其运营时间长，目前还无法做到路基上拱岩层深度和运营期上拱变形量的准确预测。从而，通过这两种方法要实现长期有效控制路基上拱变形，工程量将十分巨大且可靠性较差。根据专利技术人对软岩路基上拱机理的研究，造成高速铁路软岩路基持续上拱的内在原因是软岩的膨胀性和流变性，即在线路施工扰动后，原本稳定的岩体中应力场及地下水分布发生改变，在新的应力和水环境作用下软岩产生膨胀-流变耦合变形，引起路基上拱变形；同时，这种变形具有显著的时效性，在线路运营期很长一段时间内都很难收敛并且无法预测。鉴于当前对高速铁路软岩路基上拱控制的不足，基于引起软岩路基长期持续上拱的内在机理，本专利技术提出一种能够长期有效控制软岩路基上拱变形的结构，并且工程造价低、施工方便、同时兼具加固临近边坡的功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，以有效控制软岩地区高速铁路深路堑持续上拱变形，且可调整岩体应力分布和加固临近边坡，从而有利于降低工程造价。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：本专利技术的一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，包括构筑于软岩基床之上的无砟轨道路基，其特征是：所述无砟轨道路基的两侧于右侧坡体、左侧坡体上分别沿线路方向间隔设置右侧抗力桩、左侧抗力桩，右侧抗力桩、左侧抗力桩深入基床标高以下一定深度；软岩基床的顶面上设置沿路基中心线对称且下凹的钢筋混凝土弧形板，该钢筋混凝土弧形板的横向两侧分别与右侧抗力桩、左侧抗力桩刚性连接为一体；所述钢筋混凝土弧形板顶面上设置隔水垫层，无砟轨道路基填筑于该隔水垫层之上。所述钢筋混凝土弧形板的横向两侧呈沿线路方向延伸的梳齿状，齿端与对应的右侧抗力桩、左侧抗力桩刚性连接；相邻两齿之间的齿槽呈矩形，其长度不大于3.0m，且不进入无砟轨道路基范围。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供上述一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构的施工方法。该施工方法包括如下步骤：①施工软岩基床，开挖路堑边坡至距离软岩基床顶面2.0m位置标高，根据钢筋混凝土弧形板设计尺寸及位置，将软岩地基表面修整成与钢筋混凝土弧形板底面相适配的弧面；②施工抗力桩，在右侧坡体、左侧坡体上向下开挖矩形桩孔至桩底设计标高，并在与钢筋混凝土弧形板连接位置处布置横向连接钢筋，清孔后放入钢筋笼，将横向连接钢筋与钢筋笼纵向钢筋连接，灌注混凝土，形成右侧抗力桩、左侧抗力桩；③施工钢筋混凝土弧形板，在软岩基床顶面上搭建成型模板，绑扎钢筋，并在两侧与抗力桩预留横向钢筋连接，然后一次性浇筑混凝土，形成完整钢筋混凝土弧形板，其混凝土强度不小于C30；④隔水垫层施工，在钢筋混凝土弧形板顶面上依次铺设隔水土工布、中粗砂层；⑤施工无砟轨道路基，在隔水垫层之上分层填筑填料，形成无砟轨道路基，且在其横向两侧施工排水沟，排水沟底板位于隔水垫层以上的高度一般不小于0.5m。本专利技术的有益效果主要体现在如下几个方面：一、充分利用弧形板刚度大、抵抗变形能力强的特点，有效控制基底软岩长期膨胀和蠕变产生的上拱变形；二、利用弧形板传递荷载的能力，将软岩上拱压力转换为弧形板轴力，传递到两侧抗力桩，避免路基结构由于上拱产生超限变形或者开裂破坏等病害；三、弧形板传递到抗力桩的推力，通过抗力桩作用于边坡岩体，将有害的软岩上拱压力转换为有益于边坡稳定的抵抗力，起到边坡支护的作用；四、抗力桩作用于坡体的抵抗力可以有效调整坡体的应力状态，减小由于路堑开挖卸荷引起的基底岩体水平应力，从而减缓基底岩体在水平应力作用下产生的竖向蠕变上拱变形。五、在弧形板两侧预留的矩形齿槽可以有效转移由软岩吸水膨胀产生的变形，将基底岩体膨胀变形转移至无约束的矩形齿槽位置，允许岩体在齿槽位置鼓胀，减小基底膨胀压力和变形；六、与现行控制措施相比，本专利技术无需准确预测基底上拱岩体深度范围(或者卸荷影响范围)及运营期路基最终上拱变形量，而是通过控制上拱、转移压力、调整应力的原则，有效减小路基上拱变形的同时，实现岩体应力重分布，达到长期稳定的目的；七、上拱控制结构简单，施工方面，工程造价低，上拱变形控制可靠性强，并且可以实现预制拼装快速施工，非常适合于基底存在膨胀性和流变性软岩地区高速铁路路基工程，应用前景广阔。附图说明本专利技术包括如下四幅附图：图1是本专利技术一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构的立体示意图；图2是本专利技术一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构中的抗力桩－钢筋混凝土弧形板组合体的立体示意图；图3是本专利技术一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构的断面示意图；图4是图3中D局部放大图。图中示出构件、部位名称及所对应的标记：右侧坡体A、左侧坡体B、软岩基床C、右侧抗力桩11、左侧抗力桩12、钢筋混凝土弧形板20、隔水土工布21、中粗砂层22、齿槽23、无砟轨道路基30、排水沟31。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步阐述。参照图1、图2和图3，本专利技术的一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，包括构筑于软岩基床C之上的无砟轨道路基30。所述无砟轨道路基30的两侧于右侧坡体A、左侧坡体B上分别沿线路方向间隔设置右侧抗力桩11、左侧抗力桩12，右侧抗力桩11、左侧抗力桩12深入基床标高以下一定深度。软岩基床C的顶面上设置沿路基中心线对称且下凹的钢筋混凝土弧形板20，该钢筋混凝土弧形板20的横向两侧分别与右侧抗力桩11、左侧抗力桩12刚性连接为一体。所述钢筋混凝土弧形板20顶面上设置隔水垫层，无砟轨道路基30填筑于该隔水垫层之上。参照图1和图3，本专利技术的技术原理是通过钢筋混凝土弧形板20承受基底软岩基床C的上拱压力，发挥钢筋混凝土弧形板20刚度大的特点，有效控制基底上拱变形。同时，通过钢筋混凝土弧形板20的弧形结构将上拱压力传递至两侧右侧抗力桩11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，包括构筑于软岩基床(C)之上的无砟轨道路基(30)，其特征是：所述无砟轨道路基(30)的两侧于右侧坡体(A)、左侧坡体(B)上分别沿线路方向间隔设置右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)，右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)深入基床标高以下一定深度；软岩基床(C)的顶面上设置沿路基中心线对称且下凹的钢筋混凝土弧形板(20)，该钢筋混凝土弧形板(20)的横向两侧分别与右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)刚性连接为一体；所述钢筋混凝土弧形板(20)顶面上设置隔水垫层，无砟轨道路基(30)填筑于该隔水垫层之上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，包括构筑于软岩基床(C)之上的无砟轨道路基(30)，其特征是：所述无砟轨道路基(30)的两侧于右侧坡体(A)、左侧坡体(B)上分别沿线路方向间隔设置右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)，右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)深入基床标高以下一定深度；软岩基床(C)的顶面上设置沿路基中心线对称且下凹的钢筋混凝土弧形板(20)，该钢筋混凝土弧形板(20)的横向两侧分别与右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)刚性连接为一体；所述钢筋混凝土弧形板(20)顶面上设置隔水垫层，无砟轨道路基(30)填筑于该隔水垫层之上。


2.如权利要求1所述的一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，其特征是：所述无砟轨道路基(30)横向两侧外设置排水沟(31)，右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)布设于同侧排水沟(31)的外侧，且分别距离右侧坡体(A)、左侧坡体(B)坡脚2.0-5.0m位置处。


3.如权利要求2所述的一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，其特征是：所述右侧抗力桩(11)、左侧抗力桩(12)截面为矩形，截面尺寸不小于1.5m*1.5m，沿线路方向的桩间距不大于8.0m，深入基床标高以下的深度不小于15.0m。


4.如权利要求1所述的一种高速铁路软岩深路堑上拱变形控制结构，其特征是：所述钢筋混凝土弧形板(20)由纵横向构造钢筋和混凝土浇筑而成，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志彬，邓荣贵，李安洪，吴沛沛，吕蕾，姚裕春，周成，胡会星，陈裕刚，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51