專利名稱：：高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及高速鐵路的地基-路基構(gòu)造，特別涉及一種用于高速鐵路液化土地基-路基的抗震加固構(gòu)造。
背景技術(shù)：
：我國幅員遼闊，飽和粉土、飽和砂土、飽和粉砂土、黃土分布范圍廣泛，這種土質(zhì)地基在地震作用下，極易發(fā)生液化，導致地基失效，危害建造在其上構(gòu)筑物的安全。華東等沿海地區(qū)分布大量的砂土粉土地基，如京滬高速鐵路沿線經(jīng)過的徐州地區(qū)則是飽和粉砂土區(qū)，西北華北大部分地區(qū)則是黃土分布區(qū)，其中的二級階地地下水位較高，存在較大范圍的飽和黃土，如鄭西客運專線所經(jīng)過的渭河二級階地就是典型的飽和黃土區(qū)域。在這些地區(qū)修建高速鐵路，就必須考慮到液化土地基路基抗震加固的問題。液化土地基的液化、側(cè)向流動及路堤破壞所引起的路堤沉降是高速鐵路發(fā)生破壞的最主要原因，在完善現(xiàn)有的地基抗地震液化破壞加固技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分考慮高速鐵路的地質(zhì)、土質(zhì)條件，建立液化土地基_路堤結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法具有極其重要的意義。我國高速鐵路建設(shè)規(guī)模大，線路長，相當一部分的線路經(jīng)過液化土地區(qū)和高烈度地震區(qū)，迫切需要一種切實可行的液化土地基_路基抗震加固方法和地基_路基抗震結(jié)構(gòu)形式，這種新的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)該具備施工工藝簡單、造價合理且符合環(huán)保要求等條件。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高速鐵路液化土地基_路基抗震加固構(gòu)造，具有強度高、剛度大、抗震穩(wěn)定性好的特點。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是它包括加固樁，在地基內(nèi)沿縱向、橫向間隔布置，其樁端穿過地基液化土層深入非液化土層；水泥級配碎石加筋墊層，鋪設(shè)于地基面與加固樁樁頂之間；加筋土路堤，鋪設(shè)于水泥級配碎石加筋墊層之上。作為對上述技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，所述加固樁還包括在加筋土路堤坡腳外兩側(cè)加布的至少兩排護樁；各加固樁樁端深入非液化土層的深度不小于1.0m，樁徑為0.50.8m，樁間距為35倍樁徑。本實用新型的有益效果是，綜合了樁-水泥級配碎石加筋墊層結(jié)構(gòu)和加筋土路堤的各自特點，樁_水泥級配碎石加筋墊層_土三者的共同作用，使上部荷載更加合理的傳遞和分配于樁和樁間土上；水泥級配碎石加筋墊層提高了墊層的強度、剛度、水平約束力、隔水性能，防止褥墊層失效現(xiàn)象，地震時能更加有效的將上部荷載傳遞于樁上，同時提高路基地基的整體抗震穩(wěn)定性；加筋土路堤提高了路基本體的橫向約束力和整體抗震穩(wěn)定性。整套的方案使得樁-水泥級配碎石加筋墊層結(jié)構(gòu)地基和路基本體聯(lián)結(jié)成一個相互作用的有機整體，增加了地震時地基-水泥級配碎石加筋墊層-路基的變形協(xié)調(diào)性，大大提高了地基路基的整體抗震性能。本說明書包括如下四幅附圖圖1是本實用新型高速鐵路液化土地基_路基抗震加固構(gòu)造的縱向斷面示意圖；圖2是本實用新型高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造中水泥級配碎石加筋墊層的縱向斷面示意圖；圖3是本實用新型高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造中加筋土路堤的示意圖4是本實用新型高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造中水泥級配碎石加筋墊層的級配碎石顆粒級配曲線圖。圖中示出部位名稱及所對應(yīng)的標記加筋土路堤10、第一層路基填料11a、第二層路基填料11b、第三層路基填料11c、第四層路基填料11d、第一層單向高強土工格柵12a、第二層單向高強土工格柵12b，第三層單向高強土工格柵12c、單向低強土工格柵13、水泥級配碎石加筋墊層20、第一層水泥級配碎石21a、第二層水泥級配碎石21b、第三層水泥級配石21c、第一層雙向高強土工格柵22a、第二層雙向高強土工格柵22b、加固樁3Q、護樁30a。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。參照圖l，本實用新型的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造包括加固樁30，在地基內(nèi)沿縱向、橫向間隔布置，其樁端穿過地基液化土層深入非液化土層；水泥級配碎石加筋墊層20，鋪設(shè)于地基面與加固樁30樁頂之間；加筋土路堤IO，鋪設(shè)于水泥級配碎石加筋墊層20之上。綜合了樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)和加筋土路堤的各自特點，樁-水泥級配碎石加筋墊層-土三者的共同作用，使上部荷載更加合理的傳遞和分配于樁和樁間土上；水泥級配碎石加筋墊層20提高了墊層的強度、剛度、水平約束力、隔水性能，防止褥墊層失效現(xiàn)象，地震時能更加有效的將上部荷載傳遞于樁上，同時提高路基地基的整體抗震穩(wěn)定性；加筋土路堤io提高了路基本體的橫向約束力和整體抗震穩(wěn)定性。整套的方案使得樁-水泥級配碎石加筋墊層結(jié)構(gòu)地基和路基本體聯(lián)結(jié)成一個相互作用的有機整體，增加了地震時地基_水泥級配碎石加筋墊層_路基的變形協(xié)調(diào)性，大大提高了地基路基的整體抗震性能。所述加固樁30可采用水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)等半剛性樁或鋼筋混凝土樁等剛性樁。地基內(nèi)加固樁30的布設(shè)除滿足承載力、沉降變形、穩(wěn)定性要求外，還要滿足抗震設(shè)計的要求，各加固樁30樁端深入非液化土層的深度不小于1.Om，樁徑為0.50.8m，樁間距為35倍樁徑。參照圖1，為進一步提高地基-路基的抗震能力，所述加固樁30還包括在加筋土路堤10坡腳外兩側(cè)加布的至少兩排護樁30a。參照圖2，所述水泥級配碎石加筋墊層20的厚度為6080cm，由壓實的水泥級配碎石填料和在其內(nèi)豎向間隔鋪設(shè)的雙向高強土工格柵構(gòu)成。水泥級配碎石填料中普通硅酸鹽水泥的摻量為級配碎石重量的46%，壓實系數(shù)不小于0.95，空隙率不大于28%。水泥級配碎石填料可起到如下兩方面的作用①增強級配碎石顆粒間的黏結(jié)力，限制墊層的側(cè)向位移，提高墊層的剛度，防止地震作用下因樁間土承載力失效下陷引起的墊層級配碎石下落，使水泥級配碎石加筋墊層20能夠繼續(xù)維持其荷載分擔和協(xié)調(diào)變形的能力；②增加級4配碎石加筋墊層20的隔水性能，阻止地震作用下地基孔隙水上升滲入路基本體，有效防止路基抗變形能力下降引起的坍塌破壞。因而提高了級配碎石墊層的剛度和整體穩(wěn)定性，從而更加有效的保證地震時將上部荷載傳遞于樁上，同時提高了路基整體抗震穩(wěn)定性。各級配碎石由粗細碎石和石屑按一定比例組成的混合料，應(yīng)符合密實級配要求，一般由開山石或天然卵石、礫石經(jīng)破碎、篩選而成，級配碎石的顆粒級配要良好，混合料的配合比顆粒級配需滿足圖4所示的要求。雙向高強土工格柵沿液化土地基橫向通長鋪設(shè)，其極限抗拉強度大于100kN/m，標稱強度延伸率不大于10%，網(wǎng)孔尺寸80150mm。由級配良好的水泥級配碎石與雙向高強土工格柵組成的水泥級配碎石加筋墊層20是上部加筋土路堤10與下部加固樁30的過渡區(qū)，起調(diào)整樁土豎向荷載分擔比與樁土應(yīng)力比作用，從而使樁-水泥級配碎石加筋墊層_土形成有機整體共同承擔荷載及減小沉降。同時，級配碎石中加入46%的普通水泥和雙向高強土工格柵，提高了墊層的強度、剛度、水平約束力、隔水性能，防止褥墊層失效現(xiàn)象，能更加有效的保證地震時將上部荷載傳遞于樁上，提高路基地基的整體抗震穩(wěn)定性。圖2所示的是水泥級配碎石加筋墊層20的一種典型配置結(jié)構(gòu)，即水泥級配碎石加筋墊層20由從下到上依次鋪設(shè)的第一層水泥級配碎石21a、第一層雙向高強土工格柵22a、第二層水泥級配碎石21b、第二層雙向高強土工格柵22b和第三層水泥級配碎石21c構(gòu)成；第一層水泥級配碎石21a、第二層水泥級配碎石21b和第三層水泥級配碎石21c的厚度均不小于100mm。在加固樁30的上方鋪設(shè)第一層水泥級配碎石21a后再鋪設(shè)第一層雙向高強土工格柵22a，可有限地避免樁頂邊緣對土工格柵的切割作用。參照圖3，所述加筋土路堤10由壓實的路基填料和在其內(nèi)豎向間隔鋪設(shè)的單向高強土工格柵，以及在相鄰兩層單向高強土工格柵之間豎向間隔鋪設(shè)的單向低強土工格柵13構(gòu)成，土工格柵層的加入，約束了路基土的側(cè)向變形，提高了路基本體的強度和剛度，增強了路基的整體穩(wěn)定性。單向高強土工格柵沿路基橫向通長鋪設(shè)，其極限抗拉強度要求大于100kN/m，標稱強度延伸率不大于10%，網(wǎng)孔尺寸80150mm。單向低強土工格柵13鋪設(shè)于兩側(cè)邊坡1.21.6m范圍內(nèi)，其極限抗拉強度要求4060kN/m，標稱強度延伸率不大于10%，網(wǎng)孔尺寸60160mm。圖3所示的是加筋土路堤10的一種典型配置結(jié)構(gòu)，即加筋土路堤10包括從下到上依次鋪設(shè)的第一層路基填料11a、第一層單向高強土工格柵12a、第二層路基填料11b、第二層單向高強土工格柵12b、第三層路基填料11c、第三層單向高強土工格柵12c和第四層路基填料lld，按此規(guī)律依次往上鋪設(shè)，直至路基頂面，以及在相鄰兩層單向高強土工格柵之間豎向間隔鋪設(shè)的單向低強土工格柵13，各單向低強土工格柵13之間、單向低強土工格柵13與相鄰單向高強土工格柵之間豎向間隔30cm。路基填料及壓實標準如下表1-3。表1加筋土路基基床表層的壓實標準[0024]<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2加筋土路基基床底層填料及壓實標準<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[0027]表3加筋土路基基床以下填料及壓實標準<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是它包括加固樁(30)，在地基內(nèi)沿縱向、橫向間隔布置，其樁端穿過地基液化土層深入非液化土層；水泥級配碎石加筋墊層(20)，鋪設(shè)于地基面與加固樁(30)樁頂之間；加筋土路堤(10)，鋪設(shè)于水泥級配碎石加筋墊層(20)之上。2.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是所述加固樁(30)還包括在加筋土路堤(10)坡腳外兩側(cè)加布的至少兩排護樁(30a);各加固樁(30)樁端深入非液化土層的深度不小于1.Om，樁徑為0.50.8m，樁間距為35倍樁徑。3.如權(quán)利要求2所述的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是所述加固樁(30)采用的是水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁或鋼筋混凝土樁。4.如權(quán)利要求2所述的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是所述水泥級配碎石加筋墊層(20)的厚度為6080cm，由壓實的水泥級配碎石填料和在其內(nèi)豎向間隔鋪設(shè)的雙向高強土工格柵構(gòu)成，雙向高強土工格柵沿液化土地基橫向通長鋪設(shè)。5.如權(quán)利要求4所述的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是所述水泥級配碎石加筋墊層(20)由從下到上依次鋪設(shè)的第一層水泥級配碎石(21a)、第一層雙向高強土工格柵(22a)、第二層水泥級配碎石(21b)、第二層雙向高強土工格柵(22b)和第三層水泥級配碎石(21c)構(gòu)成；第一層水泥級配碎石(21a)、第二層水泥級配碎石(21b)和第三層水泥級配碎石(21c)的厚度均不小于100mm。6.如權(quán)利要求2所述的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是所述加筋土路堤(10)由壓實的路基填料和在其內(nèi)豎向間隔鋪設(shè)的單向高強土工格柵，以及在相鄰兩層單向高強土工格柵之間豎向間隔鋪設(shè)的單向低強土工格柵(13)構(gòu)成；單向高強土工格柵沿路基橫向通長鋪設(shè)；單向低強土工格柵(13)鋪設(shè)于兩側(cè)邊坡1.21.6m范圍內(nèi)。7.如權(quán)利要求6所述的高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，其特征是所述加筋土路堤(10)包括從下到上依次鋪設(shè)的第一層路基填料(11a)、第一層單向高強土工格柵(12a)、第二層路基填料(11b)、第二層單向高強土工格柵(12b)、第三層路基填料(11c)、第三層單向高強土工格柵(12c)和第四層路基填料(lld)，按此規(guī)律依次往上鋪設(shè)，直至路基頂面，以及在相鄰兩層單向高強土工格柵之間豎向間隔鋪設(shè)的單向低強土工格柵(13)，各單向低強土工格柵(13)之間、與單向低強土工格柵(13)與相鄰單向高強土工格柵之間豎向間隔30cm。專利摘要本實用新型公開了一種高速鐵路液化土地基-路基抗震加固構(gòu)造，旨在提高路基的強度、剛度和抗震穩(wěn)定性。它包括加固樁(30)，在地基內(nèi)沿縱向、橫向間隔布置，其樁端穿過地基液化土層深入非液化土層；水泥級配碎石加筋墊層(20)，鋪設(shè)于地基面與加固樁(30)樁頂之間；加筋土路堤(10)，鋪設(shè)于水泥級配碎石加筋墊層(20)之上。本實用新型將樁-水泥級配碎石加筋墊層結(jié)構(gòu)地基和路基本體聯(lián)結(jié)成一個相互作用的有機整體，增加了地震時地基-水泥級配碎石加筋墊層-路基的變形協(xié)調(diào)性，大大提高了地基路基的整體抗震性能。文檔編號E01C3/06GK201530968SQ20092017687公開日2010年7月21日申請日期2009年9月18日優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日發(fā)明者張俊兵,李華明,王景芝,程文斌,蔣關(guān)魯,韓磊申請人:西南交通大學;中鐵三局集團有限公司