[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

说明书

本发明公开了一种高铁路基下膨胀土地基加固构造，包括仿生桩体结构、侧向减胀功能体结构、膨胀土地基、双绞六边形格宾网叠合层结构和高铁基床结构；膨胀土地基内设置有多个仿生桩体结构和侧向减胀功能体结构，膨胀土地基包括下部的膨胀土地基稳定区和上部的膨胀土地基活动区；仿生桩体结构沿长度方向竖向穿过膨胀土地基活动区，延伸至膨胀土地基稳定区内；侧向减胀功能体结构竖向设置在膨胀土地基活动区内；在膨胀土地基活动区范围内的仿生桩体结构的表面设置有呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶；侧向减胀功能体结构包括均匀混合的柔性散体材料和刚性散体材料。本发明还公开了一种前述高铁路基下膨胀土地基加固构造的施工方法。

技术领域

本发明属于岩土工程膨胀土地基加固处置技术领域，具体涉及一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法。

背景技术

根据《高速铁路设计规范(TB 10621-2014)》规定，高铁路基允许的沉降量小于15mm，而受限于扣件调整范围，路基隆起变形量应小于4mm。可见，高速铁路对路基隆起变形与沉降变形的控制要求十分严苛。然而，膨胀土是一种在含水率变化情况下具有显著胀缩变形特点的特殊土。受膨胀土的胀缩变形特性影响，膨胀土地区高铁路基的隆起变形与沉降变形容易超过规范的控制要求，引发路基变形灾害。工程实践表明，即便是微膨胀性土体也可引发路基变形病害。因此，提出合理措施控制路基隆起变形与沉降变形十分必要，这将关系到膨胀土地区高铁路基的运行安全。受线路标高、纵坡坡度、地形地貌及周边环境等条件影响，修建于膨胀土地区的高铁路基工程，其基床结构坐落在膨胀土地基上。因此，避免高铁路基产生过大隆起变形与沉降变形的关键技术问题为高铁路基下膨胀土地基隆起变形和沉降变形的控制措施。

而传统的控制措施，如：物理化学改良法、水平减胀层、深层渗水盲沟、全封闭防排水层、CFG桩加固法等，虽然可在一定程度上抑制和减缓膨胀土地基的变形发展，但在复杂气候与地质环境中，膨胀土地基变形的长期控制效果仍无法满足高铁路基工程的高标准要求，路基变形病害依旧不断产生。

专利文献CN201710609816公开了一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构及施工方法，它包括：水泥粉煤灰碎石桩，横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基中形成复合地基，其设置深度超过膨胀土大气影响厚度；弹性土工型材，设置在横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩之间的膨胀土地基表层中，沿膨胀土地基纵向延伸；垫层结构，分层填筑在复合地基顶部；基床底层和基床表层，基床底层分层填筑在垫层结构顶部，基床表层分层填筑在基床底层顶部；排水侧沟，设置在路堑结构两侧，在其底部设置纵向盲沟。该专利依靠弹性土工型材的弹性性能直接释放膨胀土地基的竖向变形，继而降低膨胀土的隆起变形，但存在释放竖向变形过量的问题，极容易适得其反，反而使得膨胀土地基沉降变形超标。

专利文献CN201810424707公开了一种膨胀软质岩无砟轨道路堑基床的抗隆起结构及施工方法，包括填筑于膨胀软质岩基底上的路堑基床底层、路堑基床表所述膨胀软质岩基底的岩体内横向、纵向间隔设置深消能孔、浅消能孔，各深消能孔、浅消能孔内填塞设置消能体，其上端口压入封口塞形成密封。所述深消能孔、浅消能孔之间设置锚入膨胀软质岩基底岩体内的变形监测元件。该专利的消能孔的存在降低了膨胀土地基的承载能力，从而使得对膨胀土地基沉降变形控制无法满足。

专利文献CN201911168759公开了一种含无砟轨道路基的膨胀土地基构造及施工方法，包括多孔管桩、膨胀土地基、土工合成材料加筋垫层和无砟轨道路基，所述多孔管桩和膨胀土地基设置在最下部，其上方从下至上依次设置土工合成材料加筋垫层和无砟轨道路基；所述膨胀土地基内竖向设置有多根多孔管桩，所述多孔管桩包括空心多孔桩体和填充在其内的弹性体材料，所述空心多孔桩体为空心的钢筋混凝土结构，所述多孔管桩还包括在径向上贯通空心多孔桩体内外壁的径向通孔。该专利可实现膨胀土地基的隆起变形和沉降变形的同时控制，但只适用于膨胀土土颗粒粒径较小的土质环境。