[发明专利]一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法

权利要求书

1.一种高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，包括仿生桩体结构(1)、侧向减胀功能体结构(2)、膨胀土地基(3)、双绞六边形格宾网叠合层结构(4)和高铁基床结构(5)；

所述膨胀土地基(3)内沿深度方向设置有多个仿生桩体结构(1)和侧向减胀功能体结构(2)，所述膨胀土地基(3)包括位于下部的膨胀土地基稳定区(32)和位于上部的膨胀土地基活动区(31)；所述仿生桩体结构(1)沿长度方向竖向穿过膨胀土地基活动区(31)，延伸至膨胀土地基稳定区(32)内；所述侧向减胀功能体结构(2)竖向设置在膨胀土地基活动区(31)内；

在膨胀土地基活动区(31)范围内的仿生桩体结构(1)的表面设置有呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶(11)；

所述侧向减胀功能体结构(2)包括均匀混合的柔性散体材料(21)和刚性散体材料(22)；

所述膨胀土地基(3)的顶面上设置有双绞六边形格宾网叠合层结构(4)；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构(4)的顶面上设置有高铁基床结构(5)；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构(4)包括双绞六边形格宾网(45)、柔性材料(43)和/或土填料(44)。

2.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述仿生桩体结构(1)采用钢筋混凝土预先浇筑而成，仿生桩体结构(1)外径不大于0.8m，呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶(11)的斜面与仿生桩体结构(1)长度方向呈夹角为2°～12°，每个排列台阶(11)在仿生桩体结构(1)长度方向的长度为0.10m～0.35m，相邻排列台阶(11)之间的重叠长度为0.05m～0.10m，在仿生桩体结构(1)桩径方向的最大凸出厚度为0.01m～0.05m。

3.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述仿生桩体结构(1)的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基(3)内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布；所述侧向减胀功能体结构(2)的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基(3)内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布，在相邻四个仿生桩体结构(1)围成的区域中心设置一个侧向减胀功能体结构(2)。

4.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述双绞六边形格宾网叠合层结构(4)包括设置在下部的柔性夹层(41)和设置在上部的刚性夹层(42)，柔性夹层(41)包括双绞六边形格宾网(45)和设置在双绞六边形格宾网(45)上方和下方的柔性材料(43)，刚性夹层(42)包括双绞六边形格宾网(45)和设置在双绞六边形格宾网(45)上方和下方的土填料(44)。

5.根据权利要求4所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述柔性夹层(41)厚度为0.15m～0.25m，所述刚性夹层(42)厚度为0.25～0.45m。

6.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述柔性材料(43)为无粘聚力的橡胶颗粒，且橡胶颗粒粒径大于0.005m；所述土填料(44)为符合《高速铁路设计规范》的A组填料。

7.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述双绞六边形格宾网(45)为由覆塑钢丝绞合成的具有六边形网孔的网片结构，其网孔尺寸的长度不大于0.12m，其网孔尺寸的宽度不大于0.10m，覆塑钢丝直径为2.2mm～5.0mm。

8.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述双绞六边形格宾网叠合层结构(4)的上表面设置成一定坡度用于排水，设置成用于排水的坡度为2.5％～5.5％，且在双绞六边形格宾网叠合层结构(4)的侧面设置有排水沟(6)。

9.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述侧向减胀功能体结构(2)中的柔性散体材料(21)与刚性散体材料(22)的质量之比为1：0.1～10。

10.一种高铁路基下膨胀土地基加固构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据施工现场膨胀土地基(3)的膨胀特性和水文地质资料，确定如权1-9中任意一项所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造的具体设计参数；

S2：在搅拌场，将柔性散体材料(21)和刚性散体材料(22)进行混合搅拌，制作侧向减胀功能体材料；

S3：在预制场，根据仿生桩体结构(1)表面的呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶(11)的参数，制作相应的仿生桩体结构(1)的模板，并完成模板组装；

S4：根据仿生桩体结构(1)的尺寸和布筋设计要求，绑扎钢筋，安放在组装好的仿生桩体结构(1)的模板中；浇筑混凝土并养护成型，待仿生桩体结构(1)的混凝土强度达到设计要求强度之后，拆除模板，并持续养护至混凝土设计强度，再利用运输工程车辆将仿生桩体结构(1)转移至施工现场；

S5：在施工现场修整膨胀土地基(3)，使膨胀土地基(3)达到施工前的场地工作要求；按照设计布局进行放线，利用钻孔机钻设深度不小于1.5m的引孔，将仿生桩体结构(1)放入钻好的引孔中，利用压桩机将仿生桩体结构(1)的整个长度压入膨胀土地基(3)内；仿生桩体结构(1)按照跳桩方式进行施工；

S6：按照设计的放线位置，利用旋挖钻机开设深度达到膨胀土地基稳定区(32)顶面的钻孔，然后在钻孔内填充满侧向减胀功能体材料，形成侧向减胀功能体结构(2)；

S7：在膨胀土地基(3)顶面铺设双绞六边形格宾网叠合层结构(4)；

S8：在双绞六边形格宾网叠合层结构(4)的顶面填筑基床填料并压实至设计压实度，形成高铁基床结构(5)。