[发明专利]一种基于协调变形的加筋式桩板墙及其设计、施工方法

说明书

一种基于协调变形的加筋式桩板墙，以实现锚固桩和加筋体的协调受力与变形，充分发挥土工格栅的加固作用，从而更经济、有效的控制支挡结构变形。包括桩板墙墙体、加筋体和设置于两者之间的反滤层，桩板墙墙体由翼缘桩和挡土板构成，加筋体由分层填筑压实形成的墙背土体和分层铺设于其内的土工格栅构成。所述翼缘桩桩背处设置竖向间隔连接栓，各连接栓的两端分别通过预埋件固定在相邻两根翼缘桩上。所述土工格栅通过上下相邻的两根连接栓形成反包，实现桩板墙墙体与土工格栅的连接，分层铺设过程中对土工格栅逐层施加一定的初始拉拔力，使土工格栅处于拉紧状态且产生部分变形。在分层填筑墙后填筑体的同时，同步分层施作反滤层。

技术领域

本发明属于铁路工程领域，涉及一种基于协调变形的加筋式桩板墙及其设计、施工方法。

背景技术

桩板墙适用性强、可靠性高，是目前铁路工程中运用最为广泛的支挡结构型式之一，具有不可替代的作用。当在铁路路堤地段设置桩板墙时，若填方较高，通常会在路堤填土中铺设土工格栅以提高路堤填土的物理力学性能，减小设计桩截面积。近年来，随着铁路运行速度的不断提升，对铁路路基支挡结构的变形控制要求也愈发严格，土工格栅作为柔性材料，需要有足够的变形才能充分发挥效果。现有的加筋式桩板墙，由于没有明确的设计方法，桩的刚度较大，造成土工格栅变形较小，土工格栅的作用未能充分发挥，桩承担了绝大部分荷载，未能实现桩和土工材料的协同受力，造成了浪费。

因此，急需一种能充分发挥土工格栅加固作用，并且整体性好、经济性好、施工便捷的具有推广应用前景的加筋式桩板墙结构，以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于协调变形的加筋式桩板墙，以实现锚固桩和加筋体的协调受力与变形，充分发挥土工格栅的加固作用，从而更经济、有效的控制支挡结构变形。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种基于协调变形的加筋式桩板墙，包括桩板墙墙体、加筋体和设置于两者之间的反滤层，桩板墙墙体由翼缘桩和挡土板构成，翼缘桩沿线路方向单侧设置，挡土板挂设在相邻翼缘桩的翼缘上，加筋体由分层填筑压实形成的墙背土体和分层铺设于其内的土工格栅构成，其特征是：所述翼缘桩桩背处设置竖向间隔连接栓，各连接栓的两端分别通过预埋件固定在相邻两根翼缘桩上；所述土工格栅通过上下相邻的两根连接栓形成反包，实现桩板墙墙体与土工格栅的连接，分层铺设过程中对土工格栅逐层施加一定的初始拉拔力，使土工格栅处于拉紧状态且产生部分变形；在分层填筑墙后填筑体的同时，同步分层施作反滤层；所述土工格栅采用纵向拉伸强度≥40kN/m的双向塑料土工格栅，且标称伸长率≤15％，土工格栅的初始拉拔力为5～10kN/m。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述一种基于协调变形的加筋式桩板墙的设计方法。该设计方法包括如下步骤：

S01.计算假定条件

(1)假定每根翼缘桩承受相邻两桩“中-中”岩土侧向压力，作用于桩上的力主要有岩土侧向压力、土工格栅筋材拉力及翼缘桩锚固段桩周岩土作用力，不计桩体自重、桩底反力及桩与岩土间摩阻力；

(2)将翼缘桩、翼缘桩锚固段桩周岩土及土工格栅视作为一整体，翼缘桩桩简化为受横向变形约束的弹性地基梁，连接点翼缘桩的位移与土工格栅拉拔位移相；

(3)考虑土工格栅的拉拔位移，假定坡体内潜在破裂面为库伦破裂面，土压力按库伦主动土压力计算，土压力分布简化为梯形和三角形；

(4)假定土工格栅拉拔力与拉拔位移成正比例关系，其比例系数通过现场拉拔试验确定；

S02.计算确定土工格栅拉拔力

根据变形协调原理，按地基系数法确定土工格栅拉拔力及翼缘桩桩身内力，翼缘桩锚固段O点处的剪力Q₀及弯矩M₀计算如下：