多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基及其施工方法技术

技术编号：44242457 阅读：12 留言：0更新日期：2025-02-11 13:41

本发明专利技术公开一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基及其施工方法，涉及铁路路基技术领域，片块石桩板结构路基包括桩板结构桩基、桩板结构托梁、桩板结构承台板、片块石路基和基床表层，片块石路基包括自下而上依次设置的砂砾石下垫层、片石层、碎石上垫层、中粗砂反滤层和路基填土层。本发明专利技术通过在桩板结构承台板下方铺设片块石路基，起到了主动保护多年冻土的目的；通过桩板结构和下部的片块石路基协同承载，部分荷载通过桩板结构承台板与桩板结构托梁传递到桩板结构桩体，再扩散到基底，部分荷载通过桩板结构承台板与桩板结构托梁传递至片块石路基，在扩散到地基土体，从而达到控制片块石路基沉降变形的目的，确保了铁路路基的平稳性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路路基，尤其涉及一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基及其施工方法。

技术介绍

1、中国是世界上第三大冻土国，多年冻土约占我国国土面积的22.4％，主要分布在青藏高原、大兴安岭以及天山等高纬度和高海拔地区。严寒的气候条件和多年冻土的存在，使得多年冻土地区的路基工程病害与一般地区有所不同，多年冻土地区路基的病害种类多。路基活动层土体每年一次的冻、融循环过程，是多年冻土地区路基冻、融病害产生的根本原因。因多年冻土融化而引起的融沉是多年冻土区路基变形和破坏的主要原因。其中铁路工程施工过程中，人为活动不可避免地使进入多年冻土层的热量增加，引起地温升高，导致多年冻土层的融化，直接威胁到铁路路基的稳定，尤其在高温冻土区和厚层地下冰发育地区极有可能发生融沉病害。

2、冻土区工程中目前应用最广泛的设计原则是保护多年冻土设计原则。片石气冷路基是在青藏铁路多年冻土路段已广泛应用的一种主动保护多年冻土路基。它是通过改变路堤结构而改变传热方式，使传入堤中的热量，不仅只依靠土颗粒接触的导热传热，还通过人为制造的堤中介质间的空隙而形成以对流传热为主的传热机制。利用高原冻土区负积温远大于正积温的气候特征，改变堤中的温度场，达到降低基底温度，保护多年冻土的目的。

3、高速铁路设计需要考虑其高行车速度，还要保证工后沉降控制达到毫米级的要求。而现有的片石气冷路基则无法满足施工要求，为此，亟需提供一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基及其施工方法，以解决现有技术中的不足。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的是提供一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，包括：

3、桩板结构桩基，沿线路纵向间隔设置，所述桩板结构桩基的下部埋置于多年冻土上限以下；

4、桩板结构托梁，设置于所述桩板结构桩基的顶部，所述桩板结构托梁沿线路横向设置；

5、桩板结构承台板，水平设置在所述桩板结构托梁的上方，且所述桩板结构承台板位于天然地面的上方；

6、片块石路基，设置于所述桩板结构承台板与所述天然地面之间，所述片块石路基包括自下而上依次设置的砂砾石下垫层、片石层、碎石上垫层、中粗砂反滤层和路基填土层；

7、基床表层，设置于所述桩板结构承台板的顶部。

8、优选的，所述桩板结构桩基的桩径为1.25m，沿线路纵向间距为7m，沿线路横向间距为3.5m。

9、优选的，所述桩板结构桩基的纵筋通长布置，且在靠近冻土天然上限的一端通过箍筋进行加筋处理。

10、优选的，所述桩板结构桩基与所述桩板结构托梁刚性连接；所述桩板结构托梁与所述桩板结构承台板在中跨处位置刚性连接，所述桩板结构托梁与所述桩板结构承台板在边跨处位置铰接。

11、优选的，所述片石层中所采用的片块石单轴饱和抗压强度不小于30mpa，压碎值不大于25％，粒径为100mm～300mm，最小边长不小于150mm，且长细比不大于3。

12、优选的，所述片石层的铺砌厚度不小于1.0m。

13、优选的，所述片块石路基的高度≤2.5m时，所述片石层铺筑在天然地面以下0.3m～0.5m；

14、所述片块石路基的高度＞2.5m时，所述片石层铺筑在天然地面以上0.3m～0.5m。

15、优选的，所述砂砾石下垫层的填料砂砾石粒径为30mm～50mm，所述砂砾石下垫层的厚度为0.2m；所述碎石上垫层的填料碎石粒径为10mm～30mm，所述碎石上垫层的厚度为0.2m。

16、优选的，相邻两所述桩板结构承台板之间设置有承台板伸缩缝，所述承台板伸缩缝与所述桩板结构托梁对应设置。

17、本专利技术提供了一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基的施工方法，包括以下步骤：

18、桩板结构桩基、桩板结构托梁和桩板结构承台板的预制，根据预制构件的预制、运输和吊装工艺，规划和布置预制场地；

19、对天然地面进行平整、压实；

20、采用沉入桩施工方式进行桩板结构桩基的施工；

21、分层填筑片块石路基，其中，片石层采用倾填方式，并一次性填筑至设计高度，找平填塞后压实；

22、确定桩板结构托梁的安装方式，其中，安装方式包括整体预制安装和/或分节段预制安装；桩板结构托梁安装前，检查桩板结构托梁上的安装位是否与桩板结构桩基上的安装位是否位置一致，并将片块石路基上对应的桩板结构托梁的安装位置处填筑体挖空；

23、桩板结构承台板的安装；

24、桩板结构承台板上方的基床表层填筑压实合格后铺设铁轨。

25、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：

26、1、本专利技术提供的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，桩板结构和下部的片块石路基协同承载，部分荷载通过桩板结构承台板与桩板结构托梁传递到桩板结构桩体，再扩散到基底，部分荷载通过桩板结构承台板与桩板结构托梁传递至片块石路基，在扩散到地基土体，从而达到控制片块石路基沉降变形的目的。片块石路基的片石层的“热半导体”作用和强迫对流作用，使得浅层地基冷储量增加，地温降低，进而保护多年冻土，多年冻土上限抬升有利于维持浅层桩板结构桩基的侧摩阻，以及减弱浅层冻土退化对桩板结构桩基产生负摩阻的不利影响。

27、2、桩板结构整体性强、稳定性好，具有设计相对简单、施工方便等优点，由于片石层的片块石对于桩板结构桩基热稳定性的维持以及片块石路基对于上覆荷载的分担可以适当降低桩板结构桩基桩长，大大减小施工难度以及桩板结构桩基施工对于冻土的热扰动，并且减少工程造价。

28、3、沿线路方向满铺的片块石，其主动冷却地温作用可以减少片块石路基纵向不均匀沉降导致的路面平整性受损问题，桩板结构的刚性承台板可以避免片块石路基横向不均匀变形导致的片块石路基开裂。

29、4、将桩板结构应用于多年冻土地区的路基，控制了地基沉降与变形破坏问题。同时，在桩板结构承台板下方铺设片块石路基，起到了主动保护多年冻土的目的。二者共同作用，确保了铁路路基的平稳性。

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【技术保护点】

1.一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述桩板结构桩基(1)的桩径为1.25m，沿线路纵向间距为7m，沿线路横向间距为3.5m。

3.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述桩板结构桩基(1)的纵筋通长布置，且在靠近冻土天然上限的一端通过箍筋进行加筋处理。

4.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述桩板结构桩基(1)与所述桩板结构托梁(2)刚性连接；所述桩板结构托梁(2)与所述桩板结构承台板(3)在中跨处位置刚性连接，所述桩板结构托梁(2)与所述桩板结构承台板(3)在边跨处位置铰接。

5.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述片石层(7)中所采用的片块石单轴饱和抗压强度不小于30MPa，压碎值不大于25％，粒径为100mm～300mm，最小边长不小于150mm，且长细比不大于3。

6.根据权利要求5所述的多年冻土区高

7.根据权利要求6所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述片块石路基(4)的高度≤2.5m时，所述片石层(7)铺筑在天然地面以下0.3m～0.5m；

8.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述砂砾石下垫层(6)的填料砂砾石粒径为30mm～50mm，所述砂砾石下垫层(6)的厚度为0.2m；所述碎石上垫层(8)的填料碎石粒径为10mm～30mm，所述碎石上垫层(8)的厚度为0.2m。

9.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，相邻两所述桩板结构承台板(3)之间设置有承台板伸缩缝(11)，所述承台板伸缩缝(11)与所述桩板结构托梁(2)对应设置。

10.一种权利要求1-9任一项所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，包括：

5.根据权利要求1所述的多年冻土区高速铁路片块石桩板结构路基，其特征在于，所述片石层(7)中所采用的片块石单轴饱和抗压强度不小于30mpa，压碎值不大于25％，粒径为100mm～300mm，最小边长不小于150mm，且长细比不...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斌，冉鉴华，徐志豪，陈明杰，李泓枢，肖瀚墨，邓平，曹山峰，张娇，雷达，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：

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