高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造制造技术

本发明专利技术公开了一种高速铁路液化土地基－路基抗震加固构造，旨在提高路基的强度、刚度和抗震稳定性。它包括：加固桩（３０），在地基内沿纵向、横向间隔布置，其桩端穿过地基液化土层深入非液化土层；水泥级配碎石加筋垫层（２０），铺设于地基面与加固桩（３０）桩顶之间；加筋土路堤（１０），铺设于水泥级配碎石加筋垫层（２０）之上。本发明专利技术将桩－水泥级配碎石加筋垫层结构地基和路基本体联结成一个相互作用的有机整体，增加了地震时地基－水泥级配碎石加筋垫层－路基的变形协调性，大大提高了地基路基的整体抗震性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速铁路的地基_路基构造，特别涉及一种用于高速铁路 液化土地基-路基的抗震加固构造。
技术介绍
我国幅员辽阔，饱和粉土、饱和砂土、饱和粉砂土、黄土分布范围广 泛，这种土质地基在地震作用下，极易发生液化，导致地基失效，危害建 造在其上构筑物的安全。华东等沿海地区分布大量的砂土粉土地基，如京 沪高速铁路沿线经过的徐州地区则是饱和粉砂土区，西北华北大部分地区 则是黄土分布区，其中的二级阶地地下水位较高，存在较大范围的饱和黄 土，如郑西客运专线所经过的渭河二级阶地就是典型的饱和黄土区域。在这些地区修建高速铁路，就必须考虑到液化土地基路基抗震加固的 问题。液化土地基的液化、侧向流动及路堤破坏所引起的路堤沉降是高速 铁路发生破坏的最主要原因，在完善现有的地基抗地震液化破坏加固技术 的基础上，充分考虑高速铁路的地质、土质条件，建立液化土地基一路堤 结构的抗震设计方法具有极其重要的意义。我国高速铁路建设规模大，线路长，相当一部分的线路经过液化土地 区和高烈度地震区，迫切需要一种切实可行的液化土地基-路基抗震加固 方法和地基-路基抗震结构形式，这种新的结构形式应该具备施工工艺筒 单、造价合理且符合环保要求等条件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高速铁路液化土地基-路基 抗震加固构造，具有强度高、刚度大、抗震稳定性好的特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是本专利技术的高速铁路液化 土地基-路基抗震加固构造，其特征是它包括加固桩，在地基内沿纵向、 横向间隔布置，其桩端穿过地基液化土层深入非液化土层；水泥级配碎石 加筋垫层，铺设于地基面与加固桩桩顶之间；加筋土路堤，铺设于水泥级配碎石加筋垫层之上。作为对上述技术方案的进一步优化，所述加固桩还包括在加筋土路堤 坡脚外两侧加布的至少两排护桩；各加固桩桩端深入非液化土层的深度不小于1.0m,桩径为0.5 ~ 0.8 m,才庄间距为3 ~ 5倍冲庄径。本专利技术的有益效果是，综合了桩-水泥级配碎石加筋垫层结构和加筋 土路堤的各自特点，桩-水泥级配碎石加筋垫层-土三者的共同作用，使 上部荷载更加合理的传递和分配于桩和桩间土上；水泥级配碎石加筋垫层 提高了垫层的强度、刚度、水平约束力、隔水性能，防止褥垫层失效现象， 地震时能更加有效的将上部荷载传递于桩上，同时提高路基地基的整体抗 震稳定性；加筋土路堤提高了路基本体的横向约束力和整体抗震稳定性。 整套的方案使得桩-水泥级配碎石加筋垫层结构地基和路基本体联结成一 个相互作用的有机整体，增加了地震时地基-水泥级配碎石加筋垫层-路基 的变形协调性，大大提高了地基路基的整体抗震性能。附图说明本说明书包括如下四幅附图图1是本专利技术高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造的纵向断面 示意图2是本专利技术高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造中水泥级配 碎石加筋垫层的纵向断面示意图3是本专利技术高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造中加筋土路提的示意图。图4是本专利技术高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造中水泥级配 碎石加筋垫层的级配^f争石颗粒级配曲线图。图中示出部位名称及所对应的标记加筋土路堤10、第一层路基填 料11a、第二层路基填料11b、第三层路基填料11c、第四层路基填料11d、 第一层单向高强土工格栅12a、第二层单向高强土工格栅121),第三层单 向高强土工格栅12c、单向低强土工格栅13、水泥级配碎石加筋垫层20、 第一层水泥级配^f争石21a、第二层水泥级配^f爭石2化、第三层水泥级配石 21c、第一层双向高强土工格栅22a、第二层双向高强土工格栅22b、加固 桩30、护桩30a。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参照图1,本专利技术的高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造包括 加固桩30,在地基内沿纵向、横向间隔布置，其桩端穿过地基液化土层 深入非液化土层；水泥级配碎石加筋垫层20,铺设于地基面与加固桩30 桩顶之间；加筋土路堤10,铺设于水泥级配碎石加筋垫层20之上。综合 了桩网结构和加筋土路堤的各自特点，桩-水泥级配碎石加筋垫层-土三 者的共同作用，使上部荷载更加合理的传递和分配于桩和桩间土上；水泥 级配碎石加筋垫层20提高了垫层的强度、刚度、水平约束力、隔水性能， 防止褥垫层失效现象，地震时能更加有效的将上部荷载传递于桩上，同时 提高路基地基的整体抗震稳定性；加筋土路堤10提高了路基本体的横向 约束力和整体抗震稳定性。整套的方案使得桩-水泥级配碎石加筋垫层结 构地基和路基本体联结成一个相互作用的有机整体，增加了地震时地基-水泥级配碎石加筋垫层-路基的变形协调性，大大提高了地基路基的整体 抗震性能。所述加固桩30可采用水泥搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)等 半刚性桩或钢筋混凝土桩等刚性桩。地基内加固桩30的布设除满足承载 力、沉降变形、稳定性要求外，还要满足抗震设计的要求，各加固桩30 桩端深入非液化土层的深度不小于l.Om，桩径为0.5 ~ 0.8 m,桩间距为3 ~ 5倍桩径。参照图1,为进一步提高地基-路基的抗震能力，所述加固桩30 还包括在加筋土路堤10坡脚外两侧加布的至少两排护桩30a。参照图2,所述水泥级配碎石加筋垫层20的厚度为60~80cm，由压 实的水泥级配碎石填料和在其内竖向间隔铺设的双向高强土工格栅构成。 水泥级配碎石填料中普通硅酸盐水泥的掺量为级配碎石重量的4~6% ， 压实系数不小于0.95，空隙率不大于28%。水泥级配碎石填料可起到如 下两方面的作用①增强级配碎石颗粒间的黏结力，限制垫层的侧向位移， 提高垫层的刚度，防止地震作用下因桩间土承载力失效下陷引起的垫层级 配碎石下落，使水泥级配碎石加筋垫层20能够继续维持其荷载分担和协 调变形的能力；②增加级配碎石加筋垫层20的隔水性能，阻止地震作用 下地基孔隙水上升渗入路基本体，有效防止路基抗变形能力下降引起的坍塌破坏。因而提高了级配碎石垫层的刚度和整体稳定性，从而更加有效的保证地震时将上部荷载传递于桩上，同时提高了路基整体抗震稳定性。各级配碎石由粗细碎石和石屑按一定比例组成的混合料，应符合密实级配要求， 一般由开山石或天然卵石、砾、石经破碎、筛选而成，级配碎石的颗粒级配要良好，混合料的配合比颗粒级配需满足图4所示的要求。双向高强土工格栅沿液化土地基横向通长铺设，其极限抗拉强度大于100kN/m,标称强度延伸率不大于10%,网孔尺寸80~ 150mm。由级配良好的水泥级配碎石与双向高强土工^4册组成的水泥级配^f争石加筋垫层20是上部加筋土路堤10与下部加固桩30的过渡区，起调整桩土竖向荷载分担比与桩土应力比作用，从而使桩-水泥级配碎石加筋垫层-土形成有机整体共同承担荷载及减小沉降。同时，级配^f爭石中加入4 ~ 6 %的普通水泥和双向高强土工格栅，提高了垫层的强度、刚度、水平约束力、隔水性能，防止褥垫层失效现象，能更加有效的保证地震时将上部荷载传递于桩上，提高路基地基的整体抗震稳定性。图2所示的是水泥级配碎石加筋垫层20的一种典型配置结构，即水泥级配碎石加筋垫层20由从下到上依次铺设的第一层水泥级配碎石21a、第一层双向高强土工格栅22a、第二层水泥级配碎石21b、第二层双向高强土工格栅22b和第三层水泥级配碎石21c本文档来自技高网...

【技术保护点】
高速铁路液化土地基－路基抗震加固构造，其特征是它包括：加固桩（３０），在地基内沿纵向、横向间隔布置，其桩端穿过地基液化土层深入非液化土层；水泥级配碎石加筋垫层（２０），铺设于地基面与加固桩（３０）桩顶之间；加筋土路堤（１０），铺设于水泥级配碎石加筋垫层（２０）之上。

【技术特征摘要】
1.高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造，其特征是它包括加固桩(30)，在地基内沿纵向、横向间隔布置，其桩端穿过地基液化土层深入非液化土层；水泥级配碎石加筋垫层(20)，铺设于地基面与加固桩(30)桩顶之间；加筋土路堤(10)，铺设于水泥级配碎石加筋垫层(20)之上。2. 如权利要求1所述的高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造， 其特征是所述加固桩(30 )还包括在加筋土赠J是(10 ) i皮脚外两侧加布 的至少两排护桩(30a);各加固桩(30)桩端深入非液化土层的深度不小 于l.Om，桩径为0.5 ~ 0.8 m，桩间3巨为3 ~ 5 4咅4庄径。3. 如权利要求2所述的高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造， 其特征是所述加固桩(30)采用的是水泥搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩或 钢筋混凝土桩。4. 如权利要求2所述的高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造， 其特征是所述水泥级配碎石加筋垫层(20)的厚度为60~80cm，由压 实的水泥级配碎石填料和在其内竖向间隔铺设的双向高强土工格栅构成； 水泥级配碎石填料中普通硅酸盐水泥的掺量为级配碎石重量的4 ~ 6% , 压实系数不小于0.95，空隙率不大于28%;双向高强土工格栅沿液化土 地基横向通长铺设，其极限抗拉强度大于100KN/m,标称强度延伸率不 大于10。/。，网孔尺寸80~ 150mm。5. 如权利要求4所述的高速铁路液化土地基-路基抗震加固构造， 其特征是所述水泥级配碎石加筋垫层(20)由从下到上依次铺设的第一 层水泥级配碎石(21a)、第一层双向高强土...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋关鲁，张俊兵，李华明，程文斌，韩磊，肖红兵，
申请(专利权)人：西南交通大学，中铁三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：90[]