一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造的制作方法

本实用新型涉及一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造，可用于铁路工程、公路工程等领域，特别适用于岩溶地区、采空区地段高速铁路路基工程。

背景技术：

可溶岩地层在我国分布面积广，岩溶地区地下水丰富、岩溶孔洞分布无规律等特性，在其上修建高速铁路路基面临岩溶塌陷的风险，常规的处理措施是以桩板结构通过，或者对岩溶空洞进行注浆加固。以桩板结构通过时，存在工程造价高、钻孔成桩困难、设计桩长不易确定、桩底完整基岩厚度不易确定等难题；若单纯依靠对岩溶空洞进行注浆加固，其效果不易满足高速铁路特别是无砟轨道高速铁路的要求，且无砟轨道路基的修复十分困难，一旦发生突然塌陷或者较大变形，将直接威胁铁路的运营安全。本实用新型提出一种易于施工、造价低、带预警功能且易于修复的路基构造，很好的解决了岩溶地区路基修建的上述难题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有预警功能的高速铁路岩溶路基构造，以有效解决传统高速铁路单一岩溶路基面临塌陷风险高、加固效果不佳、溶洞无法精准定位、工程成本高及二次修复困难等技术难题。

本实用新型解决上述技术所采用的的技术方案如下：

本实用新型的一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造，其特征是：包括第一高强土工布隔离层、轻质混凝土填筑体和基床，第一高强土工布隔离层铺设于地基上，轻质混凝土填筑体填筑于第一高强土工布隔离层之上，基床填筑于轻质混凝土填筑体之上；轻质混凝土填筑体底面和顶面分别设置第一多点沉降观测系统、第二多点沉降观测系统；路基塌陷预警系统设置于路基坡脚附近，用于采集和处理第一多点沉降观测系统、第二多点沉降观测系统所观测的路基沉降数据，当路基变形有超限趋势时自动预警；轻质混凝土填筑体内设置预留后注浆修复系统。

本实用新型的有益效果是，充分发挥轻质混凝土层自重轻、自身强度高等特点，不仅大幅度降低列车及上覆填土作用于地基土上的附加应力，还能结合高强土工布隔离层，对上部路基起承载和缓冲作用，大幅度降低地基塌陷对高速铁路路基面的变形影响；通过预埋的多点沉降观测系统和路基塌陷预警系统能实时监测岩溶路基的塌陷；通过预留后注浆修复系统解决了高速无砟轨道路基地基塌陷修复困难的问题。该构造及修复方法具有易于施工、造价低、可靠性高的优点，应用前景广泛，极具推广价值。

附图说明

本说明书包括如下两幅附图：

图1是本实用新型一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造的横断面图；

图2是本实用新型一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造的纵断面图。

图中示出标记及所对应的名称：基岩A、覆盖层B、地层分界线C、地面线D、溶洞E、水位线F、路基面G、轻质混凝土填筑体10、第一高强土工布隔离层11、第二高强土工布隔离层12、基床20、横向注浆通道 31、竖向注浆通道32、第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42、路基塌陷预警系统43。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图进一步说明本实用新型。

参照图1和图2，本实用新型的一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造包括第一高强土工布隔离层11、轻质混凝土填筑体10和基床20，第一高强土工布隔离层11铺设于地基上，轻质混凝土填筑体10填筑于第一高强土工布隔离层11之上，基床20填筑于轻质混凝土填筑体10之上。轻质混凝土层10设置于基床20以下部位，代替传统路基填料，不仅大幅度降低列车及上覆填土作用于地基上的附加应力，还能对上部路基起承载作用，大幅度降低地基塌陷对高速铁路路基面的变形影响。当岩溶地基发生塌陷时，第一高强土工布隔离层11对上部路基有承载和缓冲作用，可防止上部路基出现瞬时塌陷破坏。

参照图1和图2，轻质混凝土填筑体10底面和顶面分别设置第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42。路基塌陷预警系统42 设置于路基坡脚附近，用于采集和处理第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42所观测的路基沉降数据，当路基变形有超限趋势时自动预警。第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42采用现有多节点的自动沉降监测系统，精度应达到0.5mm。路基塌陷预警系统 43可采用现有具有数字统计、预测功能的后处理系统，并具备利用手机网络信号自动传输数据的功能。

参照图1和图2，轻质混凝土填筑体10内设置预留后注浆修复系统，预留后注浆修复系统包括沿线路延伸方向间隔设置的横向注浆通道31，各横向注浆通道31上间隔设置竖向注浆通道32，竖向注浆通道32的下端向下越过地基内水位线F。横向注浆通道31和竖向注浆通道32间距一般为3.5m左右，竖向注浆通道32的长度由覆盖层B厚度、地基土参数及溶洞E分布状况计算确定。当地基发生塌陷时，通过预留后注浆修复系统往路基内部及地基覆盖层一定深度内注浆，在修复塌陷路基的同时，通过调节注浆压力，还能使沉降的路基抬升。

参照图1，所述轻质混凝土填筑体10的下部于第一多点沉降观测系统41之上铺设第二高强土工布隔离层12。所述第一高强土工布隔离层11、第二高强土工布隔离层12采用设计强度为200kN/m～600kN/m的土工布。

所述轻质混凝土填筑体10的顶面及坡面喷涂设置防水层，防水层外表面上上面加铺一层防渗土工膜。防水层可采用高分子材料喷涂，厚度一般为5mm。防渗土工膜可采用高密度聚乙烯(HDPE)防渗土工膜。所述轻质混凝土填筑体10每隔一定长度设置一道横向伸缩缝，缝宽一般为 2cm，横向伸缩缝内采用高密度泡沫板填充，外表面铺设一层横向背贴式止水带。

本实用新型充分发挥轻质混凝土层自重轻、自身强度高等特点，不仅大幅度降低列车及上覆填土作用于地基土上的附加应力，还能结合高强土工布隔离层对上部路基起承载作用，大幅度降低地基塌陷对高速铁路路基面的变形影响。通过预埋的多点沉降观测系统和路基塌陷预警系统能实时监测岩溶路基的塌陷，通过预留后注浆修复系统解决了高速无砟轨道路基地基塌陷修复困难的问题。

参照图1，采用本实用新型一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造的修复方法，按以下步骤进行：

①通过路基塌陷预警系统42处理第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42所观测的处理路基沉降数据，当路基沉降超限值时发出预警；

②通过预留后注浆修复系统向地基内注浆对路基进行抬升修复，控制注浆压力并结合第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42实时观测路基变形数据，并得到路基抬升变形修复值；

③当路基路基抬升变形修复值等于路基沉降超限值时，停止注浆，通过第一多点沉降观测系统41、第二多点沉降观测系统42实时采集路基变形数据并判定其是否稳定，如数据稳定则路基修复结束。

所述步骤②中的注浆压力与路基填高、横向注浆通道31和竖向注浆通道32间距及填料与地基土的渗透系数有关，可通过现场试验及理论计算综合确定。

以上所述只是采用图解说明本实用新型一种具预警功能的高速铁路岩溶路基构造及其修复方法的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。