本发明涉及岩土工程，特别涉及高速无砟轨道铁路膨胀岩石路堑工程抗膨胀上拱结构和施工方法。
背景技术：
高速铁路特别是无砟轨道铁路对路基的变形控制非常严格，通常情况下高速铁路路基是解决下沉降变形的问题，但当其以路堑形式通过膨胀岩石地基时，膨胀岩石地基在水分增加时，会产生向上的膨胀力，从而造成高速铁路无砟轨道出现上拱变形，当上拱变形较大时将严重影响高速铁路的运营安全，并且上拱变形目前技术条件下难以修复和采取有效措施解决。因此，迫切需要一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构来解决存在的问题，且应具有经济、施工方便、安全、环保等特点。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构，以有效避免高速无砟轨道铁路通过膨胀岩石路堑发生上拱变形，满足高速无砟轨道对线路平顺性的要求。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构，其特征是它包括：卸压孔，间隔设置在受大气影响深度范围内的膨胀岩石地基中；预应力锚索和锚拉板，预应力锚索成排间隔设置在膨胀岩石地基中，其锚固段位于受大气影响深度范围以下的膨胀岩石地基中，锚拉板设置在膨胀岩石地基上，并与预应力锚索张拉固定连接；基床底层和基床表层，基床底层分层填筑在锚拉板之上，基床表层填筑在基床底层之上；排水侧沟，设置在路堑结构两侧，排水侧沟底部设置纵向肓沟。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用以上无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构的施工方法，该方法包括如下步骤：①分级开挖路堑边坡并及时对其进行加固防护，直至达到设置锚拉板高程；②施工纵向肓沟；③施工排水侧沟；④在膨胀岩石地基上钻孔施工预应力锚索，并高压注浆形成预应力锚索加固结构；⑤在膨胀岩石地基中钻孔形成卸压孔，并在孔内喷满泡沫胶；⑥分段绑扎锚拉板钢筋，张拉分段内的预应力锚索，采用连接钢筋将预应力锚索与锚拉板主筋固定连接；⑦浇筑分段锚拉板混凝土；⑧重复步骤①至步骤⑦，直至完成所有锚拉板混凝土浇筑；⑨待锚拉板混凝土达到强度要求后，分层填筑基床底层；⑩填筑基床表层。
本发明的有益效果是，采用间隔设置的预应力锚索用于抵抗膨胀岩石的膨胀力，设置卸压孔为膨胀岩石产生膨胀力且向上变形受限时提供变形空间，从而有效避免高速无砟轨道铁路通过膨胀岩石路堑发生上拱变形，满足高速无砟轨道对线路平顺性的要求；施工简单，工程投资低，具有推广应用前景，且符合环保的要求。
附图说明
本说明书包括如下一幅附图：
图1是本发明一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构的断面示意图。
图中示出构件名称及所对应的标记：预应力锚索1、卸压孔2、锚拉板3、基床底层4、基床表层5、排水侧沟6、纵向肓沟7，路堑边坡a、大气影响深度h。
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，本发明的一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构包括：卸压孔2，间隔设置在受大气影响深度h范围内的膨胀岩石地基中；预应力锚索1和锚拉板3，预应力锚索1成排间隔设置在膨胀岩石地基中，其锚固段位于受大气影响深度h范围以下的膨胀岩石地基中，锚拉板3设置在膨胀岩石地基上，并与预应力锚索1张拉固定连接；基床底层4和基床表层5，基床底层4分层填筑在锚拉板3之上，基床表层5填筑在基床底层4之上；排水侧沟6，设置在路堑结构两侧，排水侧沟6底部设置纵向肓沟7。
参照图1，间隔设置的预应力锚索1用于抵抗膨胀岩石的膨胀力，从而避免路基发生上拱变形。在受大气影响深度h范围内的膨胀岩石地基中设置卸压孔2，为膨胀岩石产生膨胀力且向上变形受限时提供变形空间，从而有效释放膨胀力，减小对预应力锚索1以及锚拉板3的上拱作用力，从而不会对上部路基产生上拱变形。在卸压孔2内喷满泡沫胶，可以避免地下水进入卸压孔2内，同时泡沫胶具有变形大可回弹等功能。以锚拉板3作为预应力锚索1的上部受力支撑结构，同时其与膨胀岩土地基具有较大的接触面积，使路基上部路基结构具有较好的变形协调作用，避免了因设置卸压孔2造成的地基承载能力不均匀性。基床底层4和基床表层5作为上部轨道结构的受力支撑结构，同时其自身重量可以抵抗一部分膨胀上拱力。排水侧沟6快速排出地表水，减小对膨胀岩石地基的影响。纵向肓沟7排出浅层地下水，减小膨胀岩石的膨胀力。该结构有效解决了高速无砟轨道铁路通过膨胀岩石路堑发生上拱变形的问题，具有施工简单、工程投资低等特点，具有推广应用前景，且符合环保的要求。
所述预应力锚索1设置间距及锚固段长度根据膨胀力大小计算确定。所述卸压孔2采用地质钻机成孔，间距为1-2m，孔径为40-50mm，设置深度一般为膨胀岩石受大气剧烈影响深度，孔内喷满泡沫胶。所述锚拉板3可采用钢筋混凝土结构，其主筋与预应力锚索1顶部张拉固定连接。所述基床底层4设置厚度一般为1.0-1.5m，采用a、b组填料填筑。所述基床表层5厚度一般为0.4m，采用级配碎石填筑。
参照图1，采用上述一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑结构的施工方法，包括如下步骤：
①分级开挖路堑边坡a并及时对其进行加固防护，直至达到设置锚拉板3高程；
②施工纵向肓沟7；
③施工排水侧沟6；
④在膨胀岩石地基上钻孔施工预应力锚索1，并高压注浆形成预应力锚索1加固结构；
⑤在膨胀岩石地基中钻孔形成卸压孔2，并在孔内喷满泡沫胶；
⑥分段绑扎锚拉板3钢筋，张拉分段内的预应力锚索1，采用连接钢筋将预应力锚索1与锚拉板3主筋固定连接；
⑦浇筑分段锚拉板3混凝土；
⑧重复步骤①至步骤⑦，直至完成所有锚拉板3混凝土浇筑；
⑨待锚拉板3混凝土达到强度要求后，分层填筑基床底层4；
⑩填筑基床表层5。
以上所述只是用图解说明本发明一种无砟轨道铁路膨胀岩石路堑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。