CN110144767B - 帮宽路基结构和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种帮宽路基结构和施工方法，所述帮宽路基结构包括邻近营业线路堤坡脚的承台、斜板、支撑结构、压力计和用于减少所述斜板向所述营业线路堤坡面产生变形的锚固结构，所述斜板向所述营业线路堤坡面方向向上倾斜地刚性连接在所述承台上；所述支撑结构刚性连接在所述承台上，并与所述斜板相对设置；所述锚固结构的两端分别安装在所述斜板和所述支撑结构上；所述压力计位于所述斜板和所述营业线路堤坡面之间。压力计和锚固结构配合能够监测帮宽路基结构施工过程中对营业线的影响，并动态调整帮宽路基结构内力，控制和基本消除对营业线的影响。
Description
技术领域
本发明涉及道路或铁路的建筑，特别涉及一种帮宽路基结构和施工方法。
背景技术
以铁路，特别地，以高速铁路为例，随着高铁骨干网络的完成，线路扩能改造、引入新线、增建二线等不可避免需要在邻近营业线范围内进行路基设计和施工。营业线对线路的平顺性有严格的要求，高速铁路对变形控制要求十分高，如何在保证营业线正常安全运营的同时进行邻近营业线帮宽路基的施工仍然是工程界的主要课题。如果在软土地区，当帮宽路基股道紧邻营业线股道时，帮宽路基本体和新增轨道列车荷载将直接作用在营业线路堤边坡上，引起营业线路基本体和地基的额外变形，超出工务安全管理的控制标准，甚至危及营业线运营安全。因此，邻近营业线设计和施工中应充分考虑帮宽路基对营业线的影响，做好稳定和沉降控制。
目前，邻近营业线的路基结构在实施过程中，对营业线路堤边坡会产生较大影响，对营业线运营存在安全隐患。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种帮宽路基结构和施工方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种帮宽路基结构，所述帮宽路基结构包括邻近营业线路堤坡脚的承台、斜板、支撑结构、压力计和用于减少所述斜板向所述营业线路堤坡面产生变形的锚固结构，所述斜板向所述营业线路堤坡面方向向上倾斜地刚性连接在所述承台上；所述支撑结构刚性连接在所述承台上，并与所述斜板相对设置；所述锚固结构的两端分别安装在所述斜板和所述支撑结构上；所述压力计位于所述斜板和所述营业线路堤坡面之间。
上述方案中，所述帮宽路基结构还包括向地基内延伸的加固桩，所述加固桩刚性连接在所述承台的下方。
上述方案中，所述支撑结构为面板；
或所述支撑结构为支撑柱；
或所述支撑结构包括至少两个支撑柱和连接相邻两个所述支撑柱的挡土板，所述锚固结构安装在所述支撑柱上；
或所述支撑结构包括面板和与所述面板相连的扶壁，所述锚固结构安装在所述面板或/和所述扶壁上。
上述方案中，所述锚固结构包括钢绞线，所述钢绞线两端分别锚固在所述斜板和所述支撑结构上；所述钢绞线为多个，多个所述钢绞线分层设置。
上述方案中，所述压力计位于横向或/和纵向的两个所述钢绞线之间。
上述方案中，所述锚固结构还包括套设在所述钢绞线外的套管，所述套管与所述钢绞线一一对应。
上述方案中，所述斜板或所述支撑结构的高度由下式计算：
H＝(X+B/2.0+Ytanθ)/(m+tanθ)
其中，H为所述斜板或所述支撑结构的高度，单位：米；X为营业线路堤坡脚点与帮宽线路中心线的水平距离，单位：米；当帮宽线路荷载中心在营业线路堤坡面内时取正值，否则取负值；Y为营业线路堤坡脚点与帮宽线路路肩高程之差，单位：米；B为帮宽线路的荷载分布宽度，单位：米；θ为帮宽线路的荷载扩散角，单位：弧度；m为营业线路堤坡面的坡度系数，当帮宽线路分布有多线荷载时，选取距营业线最近的线路来计算确定高度H。
上述方案中，所述斜板的坡率大于等于所述营业线路堤坡面的坡率。
上述方案中，所述压力计安装在所述斜板朝向所述营业线路堤坡面的一侧，或所述压力计埋设在所述营业线路堤坡面内。
本发明实施例还提供了一种施工方法，所述施工方法包括以下步骤：
S10、施工形成上述任一种帮宽路基结构；
S20、调整所述锚固结构的预应力以使所述压力计的测量结果为零值；
S30、向所述承台上方填筑路基材料，填筑过程中使所述压力计的测量结果满足预设测量值；
S40、填筑完毕后，将所述锚固结构张拉至设计荷载。
上述方案中，所述步骤S30包括：填筑高度每增加预设高度，根据所述压力计的测量结果，调整所述锚固结构的预应力，使所述压力计的测量结果满足所述预设测量值。
本发明提供了一种帮宽路基结构和施工方法，帮宽路基结构邻近营业线设计和施工，其中，承台用于承载位于其上填筑的路基材料，以及新线荷载。锚固结构和支撑结构均位于营业线路堤坡面的外侧，斜板倾斜设计，这种帮宽路基结构减少了新填筑的路基材料和新线荷载传递至营业线路堤及其对应的地基。施工过程中，锚固结构能够控制斜板的变形量，减少帮宽路基结构和新线荷载对营业线产生的影响。压力计和锚固结构配合能够在施工过程中监测通过斜坡向营业线传递的作用，进一步控制和基本消除对营业线的影响。
附图说明
图1为本发明实施例中帮宽路基结构一个可选的结构示意图；
图2为本发明实施例帮宽路基结构与营业线的横断面平面示意图。
附图标记：帮宽路基结构100；承台110；斜板120；支撑结构130；支撑柱131；挡土板132；锚固结构140；压力计150；加固桩160；路基材料170；营业线200；营业线路基210；营业线路堤坡面211；营业线地基加固区220。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“水平”、“竖直”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，其中水平方向与横向方向平行。“多个”指两个以上。
本发明实施例提供了一种帮宽路基结构，帮宽路基结构100包括邻近营业线200路堤坡脚的承台110、斜板120、压力计150和用于减少斜板120向营业线路堤坡面211产生变形的锚固结构140，斜板120向营业线200的路堤坡面211方向向上倾斜地刚性连接在承台110上；支撑结构130刚性连接在承台110上，并与斜板120相对设置；锚固结构140的两端分别安装在斜板120和支撑结构130上；压力计150位于斜板120和营业线路堤坡面211之间。
如图2所示，图2中路基上各虚线中，a表示帮宽线路中心线，b表示营业线线路中心线；营业线200路基下方为营业线地基加固区220，营业线200路堤两侧为营业线路堤坡面211，帮宽路基结构100设置在营业线路堤坡面211外。可以在营业线200一侧进行单侧帮宽，也可以是如图2所示的在营业线200两侧的双侧帮宽；每侧的帮宽线路可以分布有多线载荷，即可以有多个帮宽线路中心a。承台110邻近营业线200路堤坡脚点，承台110可以是框架式，也可以是板式，图1和图2示例性地示出了水平设置的板式承台110。新填筑的路基材料170位于承台110上方。斜板120刚性连接在承台110上，并自营业线200坡脚点沿着营业线路堤坡面211向上延伸。
优选地，斜板120的坡率大于等于营业线路堤坡面211的坡率，从而斜板120对营业线200路基无荷载，或者斜板120对营业线200路基的荷载在预设范围内。锚固结构140可进一步减少甚至消除施工过程中，或者新增荷载通过斜板120对营业线路堤坡面211产生的变形影响。
具体地，可以通过调整锚固结构140的预应力来减小甚至消除斜板120的变形，进而减小甚至消除帮宽路基结构100对营业线200的路基，特别是对营业线路堤坡面211的影响。锚固结构140可以选用本领域技术人员所熟知的预应力锚固结构或拉锚式支护结构等。压力计150能够进一步监测帮宽路基结构100对营业线200的影响，保证营业线200的变形在可控范围内。
如图1所示，在本发明一些实施例中，帮宽路基结构100还包括向地基内延伸的加固桩160，加固桩160刚性连接在承台110的下方。新填筑的路基材料和新增荷载通过承台110传递给加固桩160，以进一步提高帮宽路基结构100的稳固性。加固桩160向帮宽路基下方的地基内延伸，用于提高天然地基的承载力，避免新建的帮宽路基对营业线200产生侧向挤压，提高帮宽路基的稳固性。加固桩160根据地基条件、承载力等因素可以选择灌注桩，或素混凝土桩、CFG(Cement Fly-ash Gravel，水泥粉煤灰碎石)桩等，加固桩160的方向可以为沿竖直方向向下，也可以根据不同的地质条件与竖直方向成夹角设计。
每个承台110下方设置两个以上的加固桩160，相邻加固桩160间隔设置。以灌注桩为例，如图1所示，承台110下方间隔设置四个沿竖直方向向下的灌注桩，四个灌注桩排列在矩形的四个拐角处，每个灌注桩的桩径一般为0.6～1.2m，如：桩径为0.6m、0.8m、0.9m、1.0m、1.2m。桩间距一般采用3～5倍桩径，桩长根据沉降控制标准检算确定。
在本发明一些实施例中，锚固结构140包括钢绞线(未图示)，钢绞线两端分别锚固在斜板120和支撑结构130上；钢绞线为多个，多个钢绞线分层设置。如图2所示，支撑结构130和斜板120之间的四个钢绞线在竖直方向分两层设置，其中每层包括相对设置的两个。可以理解的是，钢绞线的具体数量和具体分布位置可根据需要进行调整。
进一步地，锚固结构140还包括套设在钢绞线外的套管(未图示)，套管与钢绞线一一对应。套管包括但不限于PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)套管、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)套管、PP(polypropylene，聚丙烯)套管、ABS(Acrylonitrile ButadieneStyrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)套管等。套管套设在钢绞线外，管径为60～90mm，沿纵向方向，每层套管的层间距为3～6m。套管提高了钢绞线的防腐保护，减少了张拉过程中预应力的摩擦损失，提高了钢绞线的耐疲劳能力。
支撑结构130用于固定锚固结构140，支撑结构130包括但不限于以下几种结构：第一种：支撑结构130为支撑柱，例如：承台110上垂直设置两个间隔设置的支撑柱，部分锚固结构140的一端锚固在其中一个支撑柱和斜板120之间，另一部分锚固结构140锚固在另一个支撑柱和斜板120之间。第二种：支撑结构130包括至少两个支撑柱131和连接相邻两个支撑柱131的挡土板132，锚固结构140安装在支撑柱131上。此处支撑柱131的结构可以和第一种情况中支撑柱结构相同。如图1所示，相邻两个支撑柱131之间可以设置多个挡土板132，随着施工的进行，挡土板132沿竖直方向依次向上叠放，支撑柱131断面纵向宽度可以1.0～1.5m，间距为2～3倍断面纵向宽度，挡土板132板厚可以为0.3～0.5m，板高以0.5m为宜。挡土板132用于挡土、收坡，避免填筑时浪费路基材料170，有助于减少帮宽填筑量。这种支撑结构130中，两个支撑柱131可以分别位于挡土板132的两个端部。第三种，支撑结构130为面板，即支撑结构130设计成整体式的面板，面板既用作挡土、收坡，也用于固定锚固结构140。第四种：支撑结构130包括面板和与面板相连的扶壁，锚固结构140安装在面板或/和扶壁上。
承台110与斜板120、支撑结构130和加固桩160之间刚性连接。例如，承台110、斜板120、支撑柱131和加固桩160之间均采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级不低于C30。优选地，承台110厚度0.5～1.0m，横向宽度应满足结构要求和线路技术指标要求。
压力计150用于测量帮宽路基结构100对营业线路堤坡面211产生的压力，压力计150可以安装在斜板120朝向营业线路堤坡面211的一侧，或者压力计150埋设在营业线路堤坡面211内。为了不影响测量，压力计150埋入深度不宜过深。一般地，压力计150的设置位置为斜板120在营业线路堤坡面211上的覆盖范围中的任意位置。但通常，钢绞线与斜板120通过锚头锚固，对钢绞线施加预应力以调节斜板120的变形量时，锚头所对应位置处的斜板120和营业线路堤坡面211之间的压力变化较为敏感，不够稳定。为了保证压力测量值更加准确，更加稳定，优选地，无论压力计150安装在斜板120上，还是安装在营业线路堤坡面211中，压力计150均位于横向或/和纵向两个钢绞线之间。
在纵向方向上，斜板120的高度可以与支撑结构130的高度相同。具体地，斜板120或支撑结构130的高度由下式计算：
H＝(X+B/2.0+Ytanθ)/(m+tanθ)
其中，H为斜板120或支撑结构130的高度，X为营业线路堤坡脚点与帮宽线路中心线的水平距离，单位：米；当帮宽线路荷载中心在营业线路堤坡面内时取正值，否则取负值；Y为营业线路堤坡脚点与帮宽线路路肩高程之差，单位：米；B为帮宽线路的荷载分布宽度，单位：米；θ为帮宽线路的荷载扩散角，单位：弧度；m为营业线路堤坡面的坡度系数。当帮宽线路分布有多线荷载时，选取距营业线最近的线路来计算确定高度H。
本发明实施例还提供了一种施工方法，施工方法包括以下步骤：
S10、施工形成上述任意一种帮宽路基结构100；
S20、调整锚固结构140的预应力以使压力计150的测量结果为零值；
S30、向承台110上方填筑路基材料170，填筑过程中使压力计150的测量结果满足预设测量值；
S40、填筑完毕后，将锚固结构张拉至设计荷载。
本发明实施例的施工方法，压力计150和锚固结构140配合能够监测帮宽路基施工过程中对营业线的影响，并动态调整帮宽路基结构内力，控制和基本消除了对营业线200的影响，使帮宽路基结构100对邻近营业线200的路基和地基的额外变形满足工务安全管理的控制标准，保证了营业线的安全。特别地，本发明实施例中帮宽路基结构100和施工方法能够满足高铁线路的扩能改造、引入新线、增建二线等。例如：高铁无砟轨道路基和桥梁桩基沉降或横向位移不超过1mm；有砟轨道铁路路基水平横向位移或垂向位移变化速率小于等于2mm每天，或累计水平(或垂直)变化量小于等于10mm。
新填筑的路基材料170优选为轻质填料，轻质填料填筑帮宽路基可以降低帮宽路基的自重及其对地基的附加应力，进而降低帮宽部分路基的压缩变形和沉降变形，进而控制住新旧路基之间的差异沉降量。例如，新填筑的路基材料170为泡沫混凝土，干密度大于800kg/m3，并根据结构检算结果综合确定。
进一步地，步骤S30包括：填筑高度每增加预设高度，根据所述压力计150的测量结果，调整锚固结构140的预应力，使压力计150的测量结果满足预设测量值。预设高度可以为0.8m、1.0m、1.2m等。本发明实施例的施工方法通过依次填筑-监测-调整结构内力，动态施工直至填筑完毕，然后，将锚固结构张拉至设计荷载，有效消除了帮宽路基和新增荷载对营业线的影响。
根据本发明实施例的帮宽路基结构100的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种帮宽路基结构，其特征在于，所述帮宽路基结构包括邻近营业线路堤坡脚的承台、斜板、支撑结构、压力计和用于减少所述斜板向营业线路堤坡面产生变形的锚固结构，所述斜板向所述营业线路堤坡面方向向上倾斜地刚性连接在所述承台上；所述支撑结构刚性连接在所述承台上，并与所述斜板相对设置；所述锚固结构的两端分别安装在所述斜板和所述支撑结构上；所述压力计位于所述斜板和所述营业线路堤坡面之间；
其中，所述帮宽路基结构还包括向地基内延伸的加固桩，所述加固桩刚性连接在所述承台的下方。
2.根据权利要求1所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述支撑结构为面板；
或所述支撑结构为支撑柱；
或所述支撑结构包括至少两个支撑柱和连接相邻两个所述支撑柱的挡土板，所述锚固结构安装在所述支撑柱上；
或所述支撑结构包括面板和与所述面板相连的扶壁，所述锚固结构安装在所述面板或/和所述扶壁上。
3.根据权利要求1所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述锚固结构包括钢绞线，所述钢绞线两端分别锚固在所述斜板和所述支撑结构上；所述钢绞线为多个，多个所述钢绞线分层设置。
4.根据权利要求3所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述压力计位于横向或/和纵向的两个所述钢绞线之间。
5.根据权利要求3所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述锚固结构还包括套设在所述钢绞线外的套管，所述套管与所述钢绞线一一对应。
6.根据权利要求1所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述斜板或所述支撑结构的高度由下式计算：
H＝(X+B/2.0+Ytanθ)/(m+tanθ)
其中，H为所述斜板或所述支撑结构的高度，单位：米；X为营业线路堤坡脚点与帮宽线路中心线的水平距离，单位：米；当帮宽线路荷载中心在营业线路堤坡面内时取正值，否则取负值；Y为营业线路堤坡脚点与帮宽线路路肩高程之差，单位：米；B为帮宽线路的荷载分布宽度，单位：米；θ为帮宽线路的荷载扩散角，单位：弧度；m为营业线路堤坡面的坡度系数，当帮宽线路分布有多线荷载时，选取距营业线最近的线路来计算确定高度H。
7.根据权利要求1所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述斜板的坡率大于等于所述营业线路堤坡面的坡率。
8.根据权利要求1所述的帮宽路基结构，其特征在于，所述压力计安装在所述斜板朝向所述营业线路堤坡面的一侧，或所述压力计埋设在所述营业线路堤坡面内。
9.一种施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
S10、施工形成权利要求1至8任一项所述的帮宽路基结构；
S20、调整所述锚固结构的预应力以使所述压力计的测量结果为零值；
S30、向所述承台上方填筑路基材料，填筑过程中使所述压力计的测量结果满足预设测量值；
S40、填筑完毕后，将所述锚固结构张拉至设计荷载。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S30包括：填筑高度每增加预设高度，根据所述压力计的测量结果，调整所述锚固结构的预应力，使所述压力计的测量结果满足所述预设测量值。
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