CN201713742U - 一种埋入式连续桩板结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程结构技术领域，具体涉及一种埋入式连续桩板结构。全线铺设无砟轨道，要求路基工后沉降不得大于15mm，如此严格的沉降控制标准是前所未有的，因此路基地段的湿陷性黄土地基处理是郑西客专的关键技术难题。本实用新型包括沿地基纵向连续布设的钢筋混凝土顶板、设置在钢筋混凝土顶板下方且与之连接的支撑钢筋混凝土桩基，钢筋混凝土顶板采用一块没有断缝的钢筋混凝土板，钢筋混凝土顶板设置在于基床表层的下部，钢筋混凝土顶板与无砟轨道之间设置有级配碎石缓冲层。本实用新型的钢筋混凝土顶板的接缝很少，满足道岔区无砟轨道技术要求；结构刚度大，抗变形能力强，连续结构的变形均匀，对列车的平稳运行非常有利。

Description

一种埋入式连续桩板结构 

技术领域

本实用新型属于工程结构技术领域，具体涉及一种埋入式连续桩板结构。 

背景技术

郑西铁路客运专线是我国，也是世界上在黄土地区修建的第一条设计时速350公里的无砟轨道客运专线。湿陷性黄土是该线遇到的主要特殊岩土问题，在全线均有分布，其湿陷程度从轻微(Ⅰ级)到很严重(Ⅳ级)，涵盖了我国湿陷性黄土的全部等级。全线铺设无砟轨道，要求路基工后沉降不得大于15mm，如此严格的沉降控制标准是前所未有的，因此路基地段的湿陷性黄土地基处理是郑西客专的关键技术难题。 

新华山、新临潼站地层上部为湿陷性黄土，下部为厚层粉质黏土，且地下水位较高，埋深为4～10m，经分析常规的地基处理方法不能满足无砟轨道工后沉降控制的要求。 

道岔是客运专线铁路运输的薄弱环节，如果道岔区设置在桥上及路桥过渡段，温度应力引起梁的收缩变形、列车荷载作用于梁产生的挠曲变形、制动力在道岔区叠加，将影响道岔的正常功能。 

桩板结构在国外已有应用，荷兰-比利时高速铁路阿姆斯特丹至布鲁塞尔线、德国纽伦堡-英戈尔施塔特高速铁路、意大利米兰-都灵高速铁路都有工程实例；国内在高速铁路上也采用了几处桩板结构，遂渝铁路在无砟轨道综合试验段采用了桩板结构(《遂渝铁路无碴轨道桩板结构路基大比例动态模型试验 研究》(铁道建筑技术.2007(1).-1-5)、《桩板路基结构及双块式无碴轨道施工技术》(铁道建筑.2007(2).-92-94))，京津城际铁路有桩板结构，在郑西客专灵宝～省界区间地段也有桩板结构(“深厚湿陷性黄土路基地基结构”公开(公告)号：CN101173495)。 

这些桩板结构的型式都不尽相同，主要用于区间路基。其顶板的设置位置主要有以下三种情况：轨道承载板下、轨道水硬性支承层下和路堤基底；顶板板长受结构受力、混凝土张缩变形及施工等因素控制，一般10～60m；板与板的连接采用构造连接、搭接、托梁连接和断开形式。顶板位于轨道水硬性支承层下时，板必须与轨道结构进行复杂连接，施工工序多，难度大；顶板位于路基底地面时，桩受力条件较好，施工简易，但路堤填土较高时，处理范围较宽，桩板工程数量较大，其经济性相对较差。 

为了将温度变化引起的混凝土伸缩变形限定在可控制范围内，目前的桩板结构将桩板结构中的单块板长一般控制在30m左右，其短板间的接缝较多。无砟轨道由于结构复杂，对其下部结构的刚度及变形极为敏感，在短板接缝处板端产生的水平向位移、竖向转角和竖向差异沉降无疑会对无砟轨道的正常使用产生影响。而车站不同于区间的主要问题在于增加了道岔，同时并行的轨道较多，道岔对其基础的刚度、变形均匀性要求更加严格，因此这些结构形式并不完全适用于高速铁路的车站路基。 

因此这些结构形式并不完全适用于高速铁路的车站路基。 

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种用于深厚层湿陷性黄土、松软土地基的结构简单、工程造价低的埋入式连续桩板结构。 

为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案： 

本实用新型的特殊之处在于：包括沿地基纵向连续布设的钢筋混凝土顶板、设置在钢筋混凝土顶板下方且与之连接的支撑钢筋混凝土桩基，钢筋混凝土顶板采用一块没有断缝的钢筋混凝土板，钢筋混凝土顶板设置在于基床表层的下部，钢筋混凝土顶板与无砟轨道之间设置有级配碎石缓冲层。 

上述的钢筋混凝土顶板的顶面设置有排水人字坡。 

上述的钢筋混凝土顶板连续长度为1km，宽度为10.5m～23m。 

上述的支撑钢筋混凝土桩基直径为1～1.25m，长度为38～50m，间距为7～9m。 

上述的桩板结构的钢筋混凝土顶板通过设置在桥台台背的牛腿连接，钢筋混凝土顶板与台背之间设置有伸缩缝，其内设置有弹性材料层；所述的桩板结构的端部增设一根桩。 

上述的桩板结构的钢筋混凝土顶板设置在涵洞的上部，且两者之间设置有土层或混凝土层。 

上述的的桩板结构的钢筋混凝土顶板通过设置分别在涵洞两侧的涵背的牛腿连接。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果： 

本实用新型的钢筋混凝土顶板的接缝很少，满足道岔区无砟轨道技术要求；结构刚度大，抗变形能力强，连续结构的变形均匀，对列车的平稳运行非常有利；钢筋混凝土顶板上部设置级配碎石缓冲层，埋入式结构即使出现不均匀沉降，也不致直接反映至无砟轨道***上。 

在无砟轨道铁路客运专线建设中，本实用新型适用于区间及车站范围所有填、挖方路基，尤其对沉降难以控制的深厚层湿陷性黄土、松软土地基，以及 两桥之间或桥隧之间刚度和不均匀沉降差异大的短路基效果更为显著，同时，本实用新型工程费用可比桥梁工程低20％以上，具有很好的推广应用前景。 

附图说明

图1为本实用新型的结构横断面图； 

图2为本实用新型的结构纵断面图； 

图3为本实用新型与桥台连接的结构示意图； 

图4为本实用新型与涵洞连接的实施例1结构示意图； 

图5为本实用新型与桥台连接的实施例2结构示意图； 

图6为本实用新型与桥台连接的实施例3结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。 

参见图1～2，本实用新型包括沿地基纵向间隔布设的钢筋混凝土顶板2、设置在钢筋混凝土顶板2下方且与之连接的支撑钢筋混凝土桩基1，钢筋混凝土顶板2采用一块没有断缝的钢筋混凝土板，钢筋混凝土顶板2设置在于基床表层3的下部，钢筋混凝土顶板2与无砟轨道之间设置有级配碎石缓冲层4。 

简化了无砟轨道***与桩板结构的联接方式，无砟轨道结构形式与路基地段相同，有利于无砟轨道铺设施工和维修；钢筋混凝土顶板2设置于级配碎石缓冲层4下部，正线和道岔区轨道结构不同的高度要求可以通过级配碎石缓冲层4厚度调整，使结构顶面纵、横向保持平顺、一致；车站内股道、道岔较多，钢筋混凝土顶板2设置于级配碎石缓冲层4下部，基床表层3在站区范围可保持连续性，下部结构宽度可以根据道岔位置和线间距灵活调整，既满足道岔区的技术要求，又可保证列车过渡运行的平稳、安全性； 

钢筋混凝土顶板2埋设于级配碎石缓冲层4底面下，温度变化对连续结构的影响会大幅度减小，对采用较长的连续结构创造了条件，而连续结构无论是在构造处理，还是在调整地基不均匀沉降方面都是最佳的结构形式，由于钢筋混凝土顶板2的接缝很少，满足道岔区无砟轨道技术要求；结构刚度大，抗变形能力强，连续结构的变形均匀，对列车的平稳运行非常有利；钢筋混凝土顶板2上部设置级配碎石缓冲层4，埋入式结构即使出现不均匀沉降，也不致直接反映至无砟轨道***上。 

钢筋混凝土顶板2的顶面设置有排水人字坡，，排除路基面有可能出现的渗水。 

钢筋混凝土顶板2的厚度、支撑钢筋混凝土桩基1的间距通过结构受力分析计算确定，在最不利荷载组合情况下，结构内受弯、拉、压、剪切、冲切等承载力及变形、裂缝等均应满足规范要求，同时要经济适用，否则需调整桩结构布置。 

支撑钢筋混凝土桩基1的长度由单桩承载力和沉降来控制。 

钢筋混凝土顶板2埋入级配碎石层下后，温度变化对顶板的影响大大减少，混凝土的收缩可以通过调整混凝土配合比、掺入添加剂、改变施工工序等方式加以调整和限制，以此实现结构的超长连续。 

桩板结构与桥台搭接使路桥过渡段结构刚度趋近一致，但还须满足两相邻不同结构物差异沉降和挠度要求，通过调整结构跨度、悬臂段长度、桩间距、改变涵洞基础形式和设置牛腿等方式，满足无砟轨道对下部不同结构的刚度、变形的要求，解决桩板结构与桥梁的连接关键问题，边跨长度按挠度计算控制。 

遇立交、灌溉涵洞时：涵洞孔径较小，涵顶标高低于顶板，只需在布桩时 避开涵洞即可；涵顶标高高于钢筋混凝土顶板2时，采用适当方式来降低涵洞顶标高；涵洞孔径较大，涵洞位于非道岔区，结构在此断开，增强涵洞基底处理措施；孔径较大涵洞位于道岔区时，调整涵顶标高，使其位于顶板下，对桩板结构顶板起到支撑作用，涵洞基底增加钻孔桩基础。 

参见图3，本实用新型与桥台的连接方式： 

本实用新型与桥台5搭接使路桥过渡段结构刚度趋近一直，但还须满足两相邻不同结构物差异沉降不大于5mm，板端向上挠度不大于1mm。 

为使沉降变形均匀，除满足计算要求外，在台背增设供支承顶板的牛腿6；桩板结构的端部增设一根桩，以增加结构刚度，约束纵向位移；钢筋混凝土顶板2与台背之间设置有伸缩缝7，缝内充填弹性材料，减小纵向变形对桥台的影响；边跨长度按挠度计算控制。 

参见图4、5、6，本实用新型与涵洞的连接方式： 

桩板结构范围涵洞密集，均为箱形框架，根据各类涵洞的孔跨、标高和处于车站的位置(是否位于道岔区)，与桩板结构的联接主要有以下几种情况： 

a.涵洞孔径较小：参见图4，桩板结构的钢筋混凝土顶板2设置在涵洞8的上部，且两者之间设置有土层或混凝土层。 

涵顶标高低于顶板，只需在布桩时避开涵洞即可，当涵洞顶与板底之间填土较薄时，改填混凝土；涵顶标高高于顶板，采用适当方式来降低涵洞顶标高，使涵顶标高低于顶板。 

b.涵洞孔径较大，位于非道岔区： 

参见图5，桩板结构的钢筋混凝土顶板2通过设置分别在涵洞8两侧的涵背的牛腿6连接。 

涵洞孔径较大时，桩板结构无法正常跨越，结构在此断开，在涵洞基底增加钻孔桩基础，在涵背增加牛腿，边跨桩结构也类同桥台侧。 

c.涵洞孔径较大，位于道岔区 

参见图6，由于道岔区无砟轨道结构的复杂和特殊性，对下部结构的刚度和变形极为敏感，轨道结构为整体，因而下部结构也应保持连续，否则会引起与轨道上部结构的相对纵向变形和竖向挠度，最终导致在钢轨内产生附加应力超过其允许值。采取的连接方式为：调整涵顶标高，使其位于钢筋混凝土顶板2下，对桩板结构顶板起到支撑作用，涵洞基底增加钻孔桩基础，保持沉降均匀。 

Claims (7)

1.一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：包括沿地基纵向连续布设的钢筋混凝土顶板(2)、设置在钢筋混凝土顶板(2)下方且与之连接的支撑钢筋混凝土桩基(1)，钢筋混凝土顶板(2)采用一块没有断缝的钢筋混凝土板，钢筋混凝土顶板(2)设置在于基床表层(3)的下部，钢筋混凝土顶板(2)与无砟轨道之间设置有级配碎石缓冲层(4)。

2.根据权利要求1所述的一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：所述的钢筋混凝土顶板(2)的顶面设置有排水人字坡。

3.根据权利要求1或2所述的一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：所述的钢筋混凝土顶板(2)连续长度为1km，宽度为10.5m～23m。

4.根据权利要求3所述的一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：所述的支撑钢筋混凝土桩基(1)直径为1～1.25m，长度为38～50m，间距为7～9m。

5.根据权利要求4所述的一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：所述的桩板结构的钢筋混凝土顶板(2)通过设置在桥台(5)台背的牛腿(6)连接，钢筋混凝土顶板(2)与台背之间设置有伸缩缝(7)，其内设置有弹性材料层；所述的桩板结构的端部增设一根桩。

6.根据权利要求4所述的一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：所述的桩板结构的钢筋混凝土顶板(2)设置在涵洞(8)的上部，且两者之间设置有土层或混凝土层。

7.根据权利要求4所述的一种埋入式连续桩板结构，其特征在于：所述的的桩板结构的钢筋混凝土顶板(2)通过设置分别在涵洞(8)两侧的涵背的牛腿(6)连接。 

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