一种穿越活动断层的路基结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及路基结构领域，具体涉及一种穿越活动断层的路基结构及其施工方法，包括填筑体，填筑体底部依次设有顶板和底板，顶板和底板之间平滑连接，底板固定在断盘上，顶板和底板通过限位键固定连接。顶板和底板将路基填筑体和可能引起破坏的地面运动尽可能分离开，避免了路基结构直接受地面运动影响而开裂或者导致轨道变形，提高了路基结构的抗震性能。顶板和底板通过限位键实现限位，但当走滑断层错位活动或地震烈度超过一定阈值，限位键断裂、丧失限位功能，打破顶板和底板相对固定的状态，启动滑移机构，断盘带动底板相对顶板水平位移，适应活动断层运动。

【技术实现步骤摘要】
一种穿越活动断层的路基结构及其施工方法
本专利技术涉及路基结构领域，特别是一种穿越活动断层的路基结构及其施工方法。
技术介绍
断层是破裂面两侧岩块发生显著相对位移的断裂构造。按断层位移性质可以将断层分为走滑断层和倾向滑动断层，其中走滑断层是指岩石块沿相反的水平方向移动的断层。地震与断层有密切联系，地震发生促成了断层的生成与发育，过去运动但如今稳定的断层叫休眠断层。通常将在近代地质时期(一万年)内有过较强烈地震活动或近期正在活动、在将来(今后一百年)可能继续活动的断裂定为活动性断裂。如图1，活动断层的错位能够直接剪切破坏建筑物，对工程危害极大，通常情况下工程建设都要避开断层影响范围。但近年来随着我国基础设施特别是铁路、公路的快速发展，部分工程不得不穿越活动断层，给工程防治带了极大的困难。如正在规划和建设中的川藏铁路，先后穿越多条活动断裂带，线路距离最近的断裂带仅约100m。普通路基结构直接填筑于地面上，受地面运动的影响大，且抗震能力有限，在断层活动断裂作用下会出现路基错位、滑塌，轨道扭曲变形等问题。由于桥隧工程一旦受损，修复极为困难，因此对于穿越活动断裂带的线路，通常需要采用较为简单、易修复的路基结构。为此，申请号为CN207130545的专利文件提出了一种通过断裂带的高速铁路路基结构，其在活动断层区域路基中分层铺设土工格栅，将路基设置成柔性结构来应对活动断裂的错动，但其只适用于变形较小的蠕滑错位。还有申请号为CN110804919的专利文件也提出了一种跨越活动断层的新型路基结构，该方案采用位移监测系统和归位顶推系统来使路基处于初始位置；系统涉及机械与信号控制，较为复杂，需要日常精细养护，并且需要建设箱涵，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术路基结构受地面运动影响大，不能适应活动走滑断层所造成的较大的水平变形的问题，提供一种穿越活动断层的路基结构及其施工方法，能够穿越活动断层，避免路基结构开裂及轨道变形。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种穿越活动断层的路基结构，包括填筑体，填筑体底部依次设有顶板和底板，顶板和底板之间平滑连接，底板固定在断盘上，顶板和底板通过限位键固定连接。填筑体是用来承担荷载的主体结构。在填筑体底部通过设置顶板和底板，将路基填筑体和可能引起破坏的地面运动尽可能分离开，避免了路基结构直接受地面运动影响而开裂或者导致轨道变形，提高了路基结构的抗震性能。顶板和底板通过限位键固定连接，是为了保证当列车正常运行或者在小地震作用下，顶板和底板不会发生相对移动，或者路基结构能够顺利施工。由于顶板和底板之间平滑连接、具有足够小的摩擦系数，当走滑断层错位活动或地震烈度超过一定阈值，限位键断裂、丧失限位功能，打破顶板和底板相对固定的状态，启动滑移机构，断盘带动底板就会发生水平位移，而断盘不足以带动顶板上方的填筑体随同水平运动，或者顶板仅发生很小的水平位移；待限位键断裂后，需要进行二次维护才能实现新的限位功能。因此，该种路基结构能够承受较大的地震破坏，适应活动断层运动，不会因为活动断裂作用而错位，避免了路基结构开裂及轨道变形，从而确保了填筑体穿越活动断层带的稳定性。作为本专利技术的优选方案，顶板和底板之间设有滑移层，顶板与底板之间通过滑移层实现平滑连接。滑移层包括滑层一和滑层二，滑层一和顶板连接，滑层二和底板连接，滑层一和滑层二之间设有润滑剂。采用此种结构形式，材料易搭配组合、方便选材，以达到既能方便施工，又能确保顶板和底板之间能够平滑连接、具有足够小摩擦系数的目的。其中，顶板和底板可采用钢筋混凝土类的表面粗糙程度大的结构，滑层一和滑层二可选择表面相对光滑的材料，通过润滑剂进一步降低摩擦副的摩擦阻力、冷却散热。作为本专利技术的优选方案，滑层一和滑层二之间的摩擦系数小于0.08。作为本专利技术的优选方案，滑层一为聚四氟乙烯板或不锈钢板，滑层二为聚四氟乙烯板或不锈钢板。采用表面相对光滑的聚四氟乙烯板和不锈钢板作为滑移层，能够适应走滑断层所产生的较大水平变形，且材料来源广，经济环保。作为本专利技术的优选方案，润滑剂为硅脂，润滑作用好，来源广，经济环保。作为本专利技术的优选方案，在顶板和底板的对应位置分别设有通孔，对应两个通孔内设有钢筋，通孔内的空隙充满注浆体，形成限位键，限位键连接顶板和底板。限位键用于暂时固定顶板及底板的相对位置，在正常使用情况下顶板和底板不会发生滑移，而在走滑断层活动时地震力能够剪断限位键、使顶板和底板具有发生滑移的能力。其中通孔可为圆孔，也可为腰型孔等形状。作为本专利技术的优选方案，填筑体为分层填筑结构，填筑体的相邻两层之间设有土工布，用来增强填筑体的整体强度及稳定性。作为本专利技术的优选方案，在走滑断层滑动方向的上游侧和/或下游侧，顶板超出填筑体的横向长度大于或者等于0.5m，便于填筑体施工；底板在走滑断层滑动方向的上游侧超出填筑体的横向长度大于或者等于3m、下游侧超出填筑体的横向长度大于或者等于0.5m。预留一定的安全距离，防止路基结构经滑动后顶板脱空。作为本专利技术的优选方案，底板包括若干块，若干块底板沿线路纵向方向布置，使得底板能够适应不同位置的不同变形，避免底板被地震力剪断。本专利技术另提供一种施工上述路基结构的方法，包括以下步骤：A.在施工场地铺设底板，底板预留通孔；B.在底板上固定连接滑层二；C.在滑层二表面涂抹润滑剂，在润滑剂上方铺设滑层一；D.在滑层一上方固定连接顶板，顶板对应预留通孔；E.向对应的两个通孔插入钢筋，在钢筋周边注浆注浆，形成限位键，连接顶板和底板；通过限位键将顶板与底板保持相对稳定，使顶板在施工过程中不发生滑移。F.在顶板上方设置填筑体。其中，顶板和底板可预制，也可施工现场立模现浇。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在填筑体底部通过设置顶板和底板，将路基填筑体和可能引起破坏的地面运动尽可能分离开，避免了路基结构直接受地面运动影响而开裂或者导致轨道变形，提高了路基结构的抗震性能。2、通过在顶板和底板之间设置滑移层，使顶板和底板能够平滑连接，本专利技术能够适应走滑断层所产生的较大水平变形，从而使铁路公路能够安全穿越活动走滑断层，避免长距离绕避，大幅降低了工程造价并缩短了客货运时间。3、本专利技术中的路基结构整体性好，填筑体穿越活动断层带的稳定性高，施工简便、经济性好。附图说明图1是活动走滑断层剪切破坏运动的示意图。图2是一种穿越活动走滑断层的减隔震路基结构在滑移前的断面示意图。图3是图2在滑移后的断面示意图。图4是滑移层的断面结构示意图。图5是底板的俯视结构示意图。图6是顶板的俯视结构示意图。图7是限位键的俯视结构示意图。图标：1-填筑体，11-土工布，2-顶板，3-滑移层，31-滑层一，32-滑层二，33-润滑剂，34-粘结剂，35-保护罩，4-底板，5-垫层，6-断盘，7-限位键，71-通孔，72本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿越活动断层的路基结构，其特征在于，包括填筑体(1)，所述填筑体(1)底部依次设有顶板(2)和底板(4)，所述顶板(2)和所述底板(4)之间平滑连接，所述底板(4)固定在断盘(6)上，所述顶板(2)和所述底板(4)通过限位键(7)固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种穿越活动断层的路基结构，其特征在于，包括填筑体(1)，所述填筑体(1)底部依次设有顶板(2)和底板(4)，所述顶板(2)和所述底板(4)之间平滑连接，所述底板(4)固定在断盘(6)上，所述顶板(2)和所述底板(4)通过限位键(7)固定连接。


2.根据权利要求1所述的路基结构，其特征在于，所述顶板(2)和所述底板(4)之间设有滑移层(3)，所述滑移层(3)包括滑层一(31)和滑层二(32)，所述滑层一(31)和所述顶板(2)连接，所述滑层二(32)和所述底板(4)连接，所述滑层一(31)和所述滑层二(32)之间设有润滑剂(33)。


3.根据权利要求2所述的路基结构，其特征在于，所述滑层一(31)和所述滑层二(32)之间的摩擦系数小于0.08。


4.根据权利要求2所述的路基结构，其特征在于，所述滑层一(31)为聚四氟乙烯板或不锈钢板，所述滑层二(32)为聚四氟乙烯板或不锈钢板。


5.根据权利要求2所述的路基结构，其特征在于，所述润滑剂(33)为硅脂。


6.根据权利要求1所述的路基结构，其特征在于，在所述顶板(2)和所述底板(4)的对应位置分别设有通孔(71)，对应两个所述通孔(71)内设有钢筋(72)，所述通孔(71)内的空隙充满注浆体(73)，形成所述限位键(7)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张东卿，薛元，刘菀茹，李安洪，王智猛，周波，张建文，沈均，周文洋，付正道，李睿，肖杭，
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