CN109235158A - 铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构 - Google Patents
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Abstract
铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，既满足铁路浸水区段高填方路堤边坡的安全稳定性要求，又能解决深厚软土地基处理问题和路基两侧放坡受限的极端情况，同时还能方便施工、增强高填路堤结构的整体稳定性。包括呈台阶状上下叠置的上部包裹对拉式加筋土构筑体、下部包裹对拉式加筋土构筑体，上部包裹对拉式加筋土构筑***于涌水线以上，其两侧上层面板、下层面板后设置反滤层、包裹体，两侧包裹体之间分层填筑上部路基本体、下部路基本体，上部路基本体和下部路基本体内分层设置对包裹体形成反卷包裹的包裹式对拉土工格栅；所述上层面板坐落在设置于下部路基本体顶部的上层钢筋混凝土基础上，下层面板坐落在设置于加固地基表面的下层钢筋混凝土基础上；所述上层面板、下层面板均是由预制挡土墙砌块、泄水孔砌块横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体。
Description
技术领域
本发明涉及铁路高填方路堤复合支挡结构，特别涉及一种针对浸水高填软土地基且整体性要求高的新型支挡结构。
背景技术
随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，在建设过程中对经济性和适应性的要求越来越高。特别是在地形地貌受限、结构物属性受限的地方，例如桥头高填方路基放坡受限的条件。上述情况如采用延伸桥梁段或采用重力式(衡重式)挡土墙收坡的方案必然会增加较大的投资，同时重力式(衡重式)挡土墙对地基承载力要求较高。因此为了降低投资，又能满足适用性并确保路基稳定性，加筋土挡土墙的设计思路被越来越多地应用到填方边坡设计工作中。面板、拉筋和填筑体形成的一种复合结构物也应运而生，其具有可预制性、适应性强、经济效益好、造型美观等特点。
传统的加筋土挡土墙是由墙面板、拉筋、拉接件、填料、基础和帽石等组成，其设计思路是将拉筋受到荷载竖向作用产生的锚固摩擦力直接传递到面板上，用来平衡荷载横向作用力，从而使填筑体形成一个紧固的整体。这样一来，力系直接作用在面板上，对面板整体性、稳定性要求非常高，一旦面板损坏，整个结构物便失效，风险较大，国内已经出现公路加筋土挡土墙工点破坏的情况。并且，该类加筋土挡墙单级高度一般不会太高。考虑到铁路车辆运行速度快、等效荷载大、振动加速度影响范围广的特点，有必要研究新型加筋土挡土墙结构用以适应并推动铁路事业的发展。
目前，具有一定运用性的包裹式加筋挡土墙，是将包裹体土工格栅的锚固摩擦力传递到包裹体上，用来平衡荷载横向作用力，使得包裹体作为替代面板成为受荷结构，以降低加筋土挡墙风险，进一步增强了加筋土挡墙的适用性。在该类型结构的使用过程中往往伴随着在浸水条件下耐久性差、施工过程繁琐复杂等缺点，有待于对其结构形式进行进一步的研究。
实际上，加筋土挡土墙除了是支挡结构以外，它还是路基本体结构的一部分，需要考虑地基实际情况，要达到满足其设计承载力的要求。同时，桥头区段涌水位较高，需同步考虑抗冲刷能力及侧向水压力作用，以及长期浸水的结构物耐久性问题。目前，国内外关于U型槽基础加筋土挡土墙在浸水高填路基工程的应用与研究未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，既满足铁路浸水区段高填方路堤边坡的安全稳定性要求，又能解决深厚软土地基处理问题和路基两侧放坡受限的极端情况，同时还能方便施工、增强高填路堤结构的整体稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：包括呈台阶状上下叠置的上部包裹对拉式加筋土构筑体、下部包裹对拉式加筋土构筑体，上部包裹对拉式加筋土构筑***于涌水线以上，其两侧上层面板、下层面板后设置反滤层、包裹体，两侧包裹体之间分层填筑上部路基本体、下部路基本体，上部路基本体和下部路基本体内分层设置对包裹体形成反卷包裹的包裹式对拉土工格栅；所述上层面板坐落在设置于下部路基本体顶部的上层钢筋混凝土基础上，下层面板坐落在设置于加固地基表面的下层钢筋混凝土基础上；所述上层面板、下层面板均是由预制挡土墙砌块、泄水孔砌块横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体。
本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：
一、相比于普通包裹对拉式直墙型加筋土挡墙，包裹对拉式台阶型加筋土挡墙的结构整体稳定性有提高。普通包裹对拉式直墙型加筋土挡墙采用单级墙体结构，当填方较高时，易存在路堤结构整体失稳问题。而包裹对拉式台阶型加筋土挡墙采用其下宽上窄的上下两级台阶型构造，在路堤填方较高的情况下，仍能使路堤具有较高的整体稳定性。
二、相比于普通包裹对拉式直墙型加筋土挡墙，包裹对拉式台阶型加筋土挡墙分上下两级进行施工，可以减小各级填方高度，施工更加安全、方便，灵活性更高。同时，台阶处可以进行植草、种植灌木等工程绿化活动，有利于形成绿色路堤工程。
三、在水位较高地区，可将上级结构设置在水位以上，浸水的下级结构因采用包裹对拉式加筋土挡墙，其整体性好，能有效抵抗横向涌水作用力。同时，目前常用的加筋土挡墙依靠填料与筋带之间的摩擦作用保持路堤稳定，水位的变化及长期浸泡对填料与筋带间的摩擦性质有明显不利影响，而采用包裹对拉式加筋土挡墙，其主要依靠筋带自身的抗拉强度使路堤稳定，故能有效减少外界不良环境对路堤性能的侵蚀作用，有利于维持路堤结构长期稳定性。
四、地基处理结构形式选择灵活多样，可采用水泥搅拌桩、CFG桩、打入桩、混凝土灌注桩等结构进行地基处理。
五、面板采用直立或近直立型式，在用地界限受制约时有良好的收坡效果，在征地拆迁困难地段，可有效减少拆迁投资，减缓征拆压力，有利于工程顺利推进。
附图说明
本说明书包括如下十五幅附图：
图1是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构的横断面图；
图2是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构侧视图；
图3是图1中A节点的大样图；
图4是图1中B节点的大样图；
图5是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构的局部放大图
图6是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构泄水孔大样图；
图7是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中预制砌块的立体图；
图8是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中预制砌块的立面图；
图9是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中预制砌块的正面图；
图10是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中预制砌块的俯视图；
图11是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中预制砌块的俯视图；
图12是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中预埋钢筋的大样图；
图13是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中土工格栅与砌块钢筋连接方式示意图；
图14是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构中土工格栅包裹体大样图；
图15是本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构砌块连接钢筋安装示意图。
图中示出构件和对应的标记：基床表层1、基床底层2、上部路基本体3、下部路基本体4、加固地基5、钢筋混凝土U型槽基础6、上层钢筋混凝土基础11a、下层钢筋混凝土基础11b、上层面板12a、下层面板 12b、帽石13、预制砌块14、凹槽14a、凸榫14b、安装孔14c、泄水孔砌块15、反滤层16、包裹体18、黏土或混凝土隔水层19、包裹式对拉土工格栅20、面板连接格栅21、泄水孔22、排水管23、连接钢筋24、灌注水泥砂浆25、预埋钢筋26、镀锌钢筋27、土工棒28、透水性土工布 29、积水槽30、沉降缝31、地面线D1、墙趾线D2、墙顶设计线D3、路肩设计线D4、涌水线D5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1、图2和图5，本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，包括呈台阶状上下叠置的、下部包裹对拉式加筋土构筑体，上部包裹对拉式加筋土构筑***于涌水线D5以上，其两侧上层面板12a、下层面板12b后设置反滤层16、包裹体18，两侧包裹体18之间分层填筑上部路基本体3、下部路基本体4，上部路基本体3和下部路基本体4内分层设置对包裹体18形成反卷包裹的包裹式对拉土工格栅20。所述上层面板12a坐落在设置于下部路基本体4顶部的上层钢筋混凝土基础11a 上，下层面板12b坐落在设置于加固地基5表面的下层钢筋混凝土基础 11b上。所述上层面板12a、下层面板12b均是由预制挡土墙砌块14、泄水孔砌块15横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体。
参照图1，相比于普通包裹对拉式直墙型加筋土挡墙，包裹对拉式台阶型加筋土挡墙的结构整体稳定性有提高。普通包裹对拉式直墙型加筋土挡墙采用单级墙体结构，当填方较高时，易存在路堤结构整体失稳问题。而包裹对拉式台阶型加筋土挡墙采用其下宽上窄的上下两级台阶型构造，在路堤填方较高的情况下，仍能使路堤具有较高的整体稳定性。
参照图2、图3和图4，所述面板拼装体的上端固定设置帽石13，，面板拼装体内纵向间隔设置连接钢筋24，连接钢筋24竖向穿过拼装体的安装孔14c，其下端与钢筋混凝土基础11固定连接，上端锚入帽石13中。所述安装孔14c内灌注水泥砂浆25封闭连接钢筋24。参照图4，所述包裹体18的最底层置于黏土或混凝土隔水层19之上。
参照图1、图3和图4，所述上部路基本体3、下部路基本体4中竖向间隔设置水平的面板连接格栅21、包裹式对拉土工格栅20，面板连接格栅21两侧端头与同侧预制挡土墙砌块14、泄水孔砌块15连接，包裹式对拉土工格栅20的两端环绕包裹同侧包裹体18。所述包裹式对拉土工格栅20作为结构格栅，以其抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使上层面板12a、下层面板12b不受荷载作用，面板连接格栅21仅作为构造结构。
本发明中的上部结构是一种对传统包裹式加筋土挡土墙的改进。通过包裹体对拉土工格栅20的抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使包裹体 18实际上成为了传统意义上的面板，而真正的砌块式上层面板12a、下层面板12b不受荷载作用，让面板连接土工格栅21成为构造结构，从而提高了上层面板12a、下层面板12b的安全性，降低了上层面板12a、下层面板12b破坏的风险，同时该结构稳定性的加强更有利于在软弱地基中的使用，抗倾覆抗滑动能力超过单侧包裹式加筋土挡土墙。
参照图6至图14，所述预制挡土墙砌块14、泄水孔砌块15顶部设置凹槽14a，底部设置与之对应的凸榫14b，内部设置闭环结构的预埋钢筋26和横向间隔设置竖向的安装孔14c，预埋钢筋26延伸出预制挡土墙砌块14的后侧壁形成外露端。通过凹槽14a和凸榫14b的咬合及连接钢筋24竖向固定，更加加强了上层面板12a、下层面板12b的稳定性。所述预埋钢筋26外露端与镀锌钢筋27连接，所述包裹式对拉土工格栅20 和面板连接格栅21分别穿过包裹体18和镀锌钢筋27后回折并再次环绕土工棒28形成固结，与包裹体18和面板12形成有效连接。所述泄水孔砌块15在顶部一侧设置缺口，相邻泄水孔砌块15的缺口形成泄水孔22，泄水孔22内固定安装排水管23，排水管23里端位于反滤层16内且孔口包裹透水性土工布包裹29，外端则伸出泄水孔砌块15外。
参照图1，所述下部路基本体4由粗粒填料分层填筑而成，上部路基本体3由普通合格填料分层填筑而成，上部路基本体3顶面以上依次填筑基床底层2、基床表层1。
以上所述只是用图解说明本发明铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (8)
1.铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：包括呈台阶状上下叠置的、下部包裹对拉式加筋土构筑体，上部包裹对拉式加筋土构筑***于涌水线(D5)以上，其两侧上层面板(12a)、下层面板(12b)后设置反滤层(16)、包裹体(18)，两侧包裹体(18)之间分层填筑上部路基本体(3)、下部路基本体(4)，上部路基本体(3)和下部路基本体(4)内分层设置对包裹体(18)形成反卷包裹的包裹式对拉土工格栅(20)；所述上层面板(12a)坐落在设置于下部路基本体(4)顶部的上层钢筋混凝土基础(11a)上，下层面板(12b)坐落在设置于加固地基(5)表面的下层钢筋混凝土基础(11b)上；所述上层面板(12a)、下层面板(12b)均是由预制挡土墙砌块(14)、泄水孔砌块(15)横向成排拼装、纵向交错拼装形成的面板拼装体。
2.如权利要求1所述的铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述面板拼装体的上端固定设置帽石(13)，面板拼装体内纵向间隔设置连接钢筋(24)，连接钢筋(24)竖向穿过拼装体的安装孔(14c)，其下端与钢筋混凝土基础(11)固定连接，上端锚入帽石(13)中；所述安装孔(14c)内灌注水泥砂浆(25)封闭连接钢筋(24)。
3.如权利要求2所述的铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述上部路基本体(3)、下部路基本体(4)中竖向间隔设置水平的面板连接格栅(21)、包裹式对拉土工格栅(20)，面板连接格栅(21)两侧端头与同侧预制挡土墙砌块(14)、泄水孔砌块(15)连接，包裹式对拉土工格栅(20)的两端环绕包裹同侧包裹体(18)；所述包裹式对拉土工格栅(20)作为结构格栅，以其抗拉强度承载抵消荷载水平分力，使上层面板(12a)、下层面板(12b)不受荷载作用，面板连接格栅(21)仅作为构造结构。
4.如权利要求1所述铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述包裹体(18)的最底层置于黏土或混凝土隔水层(19)之上。
5.如权利要求1所述铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述预制挡土墙砌块(14)、泄水孔砌块(15)顶部设置凹槽(14a)，底部设置与之对应的凸榫(14b)，内部设置闭环结构的预埋钢筋(26)和横向间隔设置竖向的安装孔(14c)，预埋钢筋(26)延伸出预制挡土墙砌块(14)的后侧壁形成外露端。
6.如权利要求5所述铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述预埋钢筋(26)外露端与镀锌钢筋(27)连接，所述包裹式对拉土工格栅(20)和面板连接格栅(21)分别穿过包裹体(18)和镀锌钢筋(27)后回折并再次环绕土工棒(28)形成固定结。
7.如权利要求5所述铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述泄水孔砌块(15)在顶部一侧设置缺口，相邻泄水孔砌块(15)的缺口形成泄水孔(22)，泄水孔(22)内固定安装排水管(23)，排水管(23)里端位于反滤层(16)内且孔口包裹透水性土工布(29)，外端则伸出泄水孔砌块(15)外。
8.如权利要求1所述铁路高填方路堤包裹对拉式台阶型加筋土结构，其特征是：所述下部路基本体(4)由粗粒填料分层填筑而成，上部路基本体(3)由普通合格填料分层填筑而成，上部路基本体(3)顶面以上依次填筑基床底层(2)、基床表层(1)。
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