[发明专利]一种膨胀土路堑结构

说明书

本发明公开了一种膨胀土路堑结构，包括三跨一联的桩板结构、低密度泡沫轻质土垫层、桩土零摩擦装置和路堑纵向渗排水系统组成，本发明在路堑两侧设置纵向渗排水系统，减小环境水文条件对路堑宽度范围内膨胀土的影响，尤其在承台板底部、托梁底部及侧面的区域铺设一层低密度泡沫轻质土，利用低密度泡沫轻质土具有低强度的特点，在桩板结构施工期间作为底模，以及在线路运营期间在膨胀土膨胀力作用下易产生压溃的原理，消化膨胀土向上的膨胀量，从而解决膨胀土膨胀作用导致高速铁路线路隆起恶化线路平顺性的问题。

技术领域

本发明涉及岩土路基变形控制技术领域，具体涉及一种膨胀土路堑结构。

背景技术

膨胀土在我国很多省份都有分布，地域比较广泛。为了保证线路在较长时间内路基的稳定和线路的平顺性，达到安全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土造成的一系列工程质量问题。

膨胀土的黏粒成分主要由强亲水性黏土矿物(比如蒙脱石和伊利石)，这些矿物具有较大的膨胀性能和相对较高的塑限和液限。因此，膨胀土具有吸水膨胀的性质，在遇水情况下会吸水膨胀，失水情况下会失水收缩。这两种变化对膨胀土(岩)地区线路的平顺性造成严重的影响。

为了解决上述问题，一些高速铁路线路在膨胀土(岩)地区采用桩板路堑结构，通过在桩板结构承台板下设置空腔，这种空腔消化膨胀土(岩)向上的膨胀量。但这种空腔也会带来以下三个方面的问题：1.承台板下面预留的空腔是封闭的，当列车高速通过时，会形成“鼓”的效应，加载轨道-桩板结构振动和噪音加大；此外，能量波会在封闭空腔中不断反射，这种发射会放大能量波对桩板结构的影响。2.不是所有的地段都有膨胀土(岩)，而且沿线路分布的膨胀土(岩)的膨胀量也不一样，如果全部在承台板下预留空腔，是一种控制膨胀土(岩)对线路影响的极端措施，并且也会加大第1个问题的影响。3.承台板下面预留的空腔高度较小，会造成托梁和承台板施工后脱模施工作业困难。

随着我国铁路网发展，目前许多铁路都不可避免的穿过膨胀土(岩)地区，穿越膨胀土(岩)地区建造铁路路基的关键技术难题即为消除膨胀土(岩)产生的膨胀变形和膨胀力的问题。本次发明利用泡沫轻质土的特性代替预留空腔消除膨胀土(岩)向上的膨胀量，并且解决预留空腔所带来的负面影响。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种膨胀土路堑结构，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种膨胀土路堑结构，包括三跨一联的桩板结构、低密度泡沫轻质土垫层、桩土零摩擦装置和路堑纵向渗排水系统组成，三跨一联的桩板结构由桩基、托梁和承台板组成；低密度泡沫轻质土垫层设置于承台板下方和托梁底部及侧边的区域；桩土零摩擦装置设置于膨胀土强胀缩深度范围内的桩基上部的外围；路堑纵向渗排水系统由地下渗排水结构和地面排水设施组成。

优选的，所述的承台板之间根据规范留有足够的伸缩缝宽度。

优选的，所述的承台板底部、托梁底部和侧面的区域中浇筑低密度泡沫轻质土。

优选的，所述的低密度泡沫轻质土垫层作为托梁和承台板浇筑基础，应根据当地的膨胀土产生的向上的膨胀量来确定低密度泡沫轻质土垫层厚度，如其厚度不超过0.8m，则一次性浇筑完成，如其厚度超过0.8m，则分层现浇形成，分层厚度在30-100cm之间，低密度泡沫轻质土的密度为400-450kg/m3。

优选的，所述地下渗排水结构由地下渗排水结构渗水层和装配式渗排水管，地下渗排水结构渗水层选粒径为20mm-40mm的石子铺填，地下渗排水结构渗水层下面是装配式渗排水管，主要由HDPE双壁波纹管和PVC管双管组成，用于排除透过渗水层渗入装配式渗排水管内部的水。