一种高速铁路预应力路堤填筑体结构及其施工方法与流程

本发明涉及岩土工程，特别涉及缺乏优质填料的高速铁路路堤结构及其施工方法。

背景技术：

高速铁路具有独特的运输优势，近年来发展非常迅速，世界各国均有意建设高速铁路的意愿。由于高速铁路需要具有高平顺性、稳定性和舒适性，对路基工程来说需要严格控制路基的变形，故高速铁路建设中对路基工程的填料类型和压实标准提出了很高的要求。高速铁路路基工程相对于桥梁和隧道工程来说具有较大的经济优势，当级配碎石、AB组填料及C组碎石砾石类填料丰富时，修建高速铁路路堤工程技术难度不大，但当缺乏路基优质填料，而普遍存在粉质粘土、粉土及粉砂等一般填料土时，修建高速铁路路基工程成为了必须要解决技术难题，且还应具有较好的经济优势。故在缺乏路基优质填料的地区修建高速铁路路堤工程，迫切需要一种新的路基结构和施工方法来解决存在的问题，且应具有经济、施工方便、安全、环保等特点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速铁路预应力路堤填筑体结构，以满足在缺乏路基优质填料的地区修建高速铁路路堤工程的需要，且具有很好的经济性。

本发明解决该技术问题采用技术方案如下：

本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构，包括：下部填筑体，采用普通路基填料分层压实填筑在地基上；路堤基床表层，采用级配碎石分层填筑在下部填筑体顶部；预应力加筋层，分层设置在下部填筑体之中；U型土工棒，分层间隔设置，其开口端向下穿过预应力加筋层，插入下部填筑体之中。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的施工方法，该方法包括如下步骤：

①在地基上采用普通填料分层压实填筑第一分层下部填筑体；

②在第一分层下部填筑体上铺设预应力加筋层；

③采用张拉机械在路堤横断面两侧张拉预应力加筋层；

④布设U型土工棒，U型土工棒间隔穿过预张拉的预应力加筋层，插入第一分层下部填筑体，插入深度超过其底部不小于5cm；

⑤施工完成步骤④中所有U型土工棒，解除预应力加筋层的张拉力；

⑥重复步骤①至步骤⑤步，直至完成所有分层下部填筑体填筑；

⑦分层填筑路堤基床表层。

本发明的有益效果是，采用普通填料替代高速铁路路堤填筑所需优质填料，通过增大普通填料填筑路堤的侧向约束压力，以实现普通填料填筑体在较大围压约束作用下具有较高的抗变形能力和较高的稳定性，达到高速铁路路堤工程需要满足的功能，从而可以节约工程投资，同时满足环保要求，在优质填料缺乏地区具有很好的经济性。

附图说明

本说明书包括如下六幅附图：

图1是本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的断面示意图。

图2是本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的复合土工膜预应力加筋层与U型土工棒平面布置示意图。

图3是本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的土工格栅预应力加筋层与U型土工棒平面布置示意图。

图4是本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的预应力加筋层与U型土工棒布置连接示意图。

图5是现有路堤填筑体结构的作用机理示意图。

图6是本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的作用机理示意图。

图中示出构件名称及所对应的标记：下部填筑体1、路堤基床表层2、预应力加筋层3、U型土工棒4。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

参照图1、图2、图3和图4，本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构包括：下部填筑体1，采用普通路基填料分层压实填筑在地基上；基床表层2，采用级配碎石分层填筑在下部填筑体1顶部；预应力加筋层3，分层设置在下部填筑体1之中；U型土工棒4，分层间隔设置，其开口端向下穿过预应力加筋层3，插入下部填筑体1之中。

所述下部填筑体1可采用粉质粘土、粉土等常见土体填筑，要求分层填筑达到其最佳密实度，用以解决传统优质填料缺乏的问题，并节约工程投资。

路堤基床表层2采用级配碎石分层填筑在下部填筑体1顶部，主要为高速铁路提供高强度结构表层，用以抵抗高速列车动应力作用。

预应力加筋层3可采用强度较高的土工格栅或复合土工膜等材料，在U型土工棒4的作用下使得下部填筑体1形成块状的带围压填筑体，从而使得采用普通填料填筑的下部填筑体1在较高围压的约束作用下具有较高的抗变形能力，能满足高速铁路路堤工程的要求。预应力加筋层3打破了传统土工材料的外拉被动受力模式，能有效发挥其主动收缩受力模式，且不存在受力失效情况，同时对下部填筑体1还具有加筋作用，能提高路堤稳定性。U型土工棒4不但发挥了对预应力加筋层3的固定作用，对下部填筑体1还产生有利的侧向约束作用。

参照图1，所述下部填筑体1分层填筑厚度一般为0.3m，所述U型土工棒4高度一般比下部填筑体1分层填筑厚度大0.05m。参照图1、图2、图3，所述U型土工棒4在预应力加筋层3顶部间隔交错设置，同一分层横向间距一般取0.5～1.0m，纵向间距一般为0.3m。

参照图1，所述预应力加筋层3双向抗拉强度一般不小于50kN/m，可采用土工格栅或复合土工膜等土工材料。

参照图1，本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构的施工方法，包括如下步骤：

①在地基上采用普通填料分层压实填筑第一分层下部填筑体1；

②在第一分层下部填筑体1上铺设预应力加筋层3；

③采用张拉机械在路堤横断面两侧张拉预应力加筋层3；

④布设U型土工棒4，U型土工棒4间隔穿过预张拉的预应力加筋层3，插入第一分层下部填筑体1，插入深度超过其底部不小于5cm；

⑤施工完成步骤④中所有U型土工棒4，解除预应力加筋层3的张拉力；

⑥重复步骤①至步骤⑤步，直至完成所有分层下部填筑体填筑1；

⑦分层填筑路堤基床表层2。

参照图1，所述步骤①中，下部填筑体1分层填筑厚度一般取0.3m。所述步骤③中，预应力加筋层3的预张拉力不小于30kN，分层设置间距增大，其所需张拉力相应加大。

图5为现有路堤填筑体结构单元，由于其侧向约束围压F较小，其在上部荷载作用下变形较大，故高速铁路要求采用优质填料填筑才能满足要求。图5为本发明的路堤结构单元，由于在预应力加筋层3和U型土工棒4的作用下具有较高的侧向约束围压F’，其在上部荷载作用下变形很小，即使采用普通填料填筑路堤也能满足高速铁路的变形要求，从而可以做到采用普通填料替代缺乏的优质填料建造高速铁路的目的，并大大节约工程投资。

以上所述只是用图解说明本发明一种高速铁路预应力路堤填筑体结构及其施工方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和施工方法适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。