一种岩溶区防突然塌陷路基结构及施工方法与流程

本发明涉及岩土工程，特别涉及一种岩溶区防突然塌陷路基结构及施工方法。

背景技术：

岩溶地质在我国分布广泛，特别是我国的广西、贵州、云南等地极易塌陷的岩溶地基十分常见，在这种地区修建高等级道路，特别是高速铁路是十分困难的，如果全部以桥梁形式通过，那么工程投资将十分巨大，如果以路基通过，由于岩溶的不确定性，岩溶地基的加固处理十分困难，即使进行了岩溶地基注浆加固处理，也有小范围岩溶塌陷的情况发生，并且注浆加固处理后的地基由于地下水环境的改变，难以避免长期地下水作用下形成新的岩溶通道，从而可能重新形成新的岩溶塌陷区。在工程实践中，有的对基岩上覆土层进行了复合地基加固或对软土地基采用桩基础结构进行加固，并在复合地基或桩基础上部设置了桩帽或者框架格梁层并辅以碎石垫层夹土工格栅缓冲层，这些措施的设置对局部岩溶突然塌陷有一定的缓解作用，但由于设置的土工格栅与桩帽或格梁是自由接触，土工格栅在较小的约束作用下仍然会较快发生较大的下沉变形，并能很快的传递到路基表层。对于高速铁路来说，即使小的变形也是难以接受的，突然性的塌陷更是灾难性的，可见提出一种岩溶区防突然塌陷路基结构及施工方法具有必要性和急迫性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种岩溶区防突然塌陷路基结构，以有效防止岩溶区地基发生突然塌陷影响上部列车运行安全的问题。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的一种岩溶区防突然塌陷路基结构，包括填筑于岩溶加固地基上的填筑体，其特征是：所述岩溶加固地基表层开槽嵌固钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土框架结构由横向间隔设置的纵向梁和纵向间隔设置的横向梁，且于纵向梁、横向梁交汇的节点处固结为一体；于加固地基表面、钢筋混凝土框架结构顶面上铺设高强土工材料，各纵向梁上方设置纵向延伸的预制压力梁，纵向间隔设置的固定棒穿预制过压力梁、高强土工材料与纵向梁固定连接，在高强土工材料与预制压力梁、纵向梁的接触面上将其夹紧固定；所述填筑体分层填筑于高强土工材料之上。

所述纵向梁的顶面具有纵向延伸的弧形凹槽，弧形凹槽的底部纵向间隔设置固定孔；所述预制压力梁的底面为与弧形凹槽相匹配的弧形面，预制压力梁内纵向间隔设置与固定孔相对应的安装孔；所述固定棒下部穿过安装孔和高强土工材料进入固定孔内，固定棒与安装孔、固定孔形成紧配合连接。

所述高强土工材料上纵向、横向间隔设置岩溶塌陷报警装置，各岩溶塌陷报警装置位于钢筋混凝土框架结构网格的中央。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述一种岩溶区防突然塌陷路基结构的施工方法。该方法包括如下步骤：

①对岩溶地基进行加固处理，形成岩溶加固地基；

②在岩溶加固地基表层开挖嵌固钢筋混凝土框架结构的施工槽；

③在施工槽中架设钢筋和浇注混凝土形成钢筋混凝土框架结构，且在纵向梁上预留设置固定孔；

④待框架结构达到设计强度，在框架结构顶面和岩溶加固地基表面上铺设高强土工材料，并拉紧绷直；

⑤先于位于中间的纵向梁上方设置预制压力梁，并在安装孔内插入固定棒，锤击固定棒使其下部穿过高强土工材料进入固定孔内，且与安装孔、固定孔形成紧配合连接；

⑥在中间纵向梁两侧的其他纵向梁上方设置预制压力梁，并完成所有预制压力梁、固定棒安装完成；

⑦于钢筋混凝土框架结构网格的中央在高强土工材料上安装固定岩溶塌陷报警装置；

⑧在高强土工材料上填筑填筑体第一分层，高强土工材料横向两端回折反包第一分层并采用u型土钉固定；

⑨在第一分层上依次填筑填筑体其它分层。

本发明的有益效果是，在岩溶加固地基表层设置钢筋混凝土框架结构，并在溶加固地基表面和钢筋混凝土框架结构顶面铺设高强土工材料，高强土工材料与钢筋混凝土框架结构固定连接，整体性好、强度高，从而有效解决岩溶加固地基出现的局部突然塌陷造成上部填筑体漏空或发生较大的下沉变形，故可以避免对上部高速运行列车造成不可预警的灾难性后果；提出的施工方法不同于传统的框架结构顶部设置碎石垫层夹土工材料缓冲层，该施工方法可以保证钢筋混凝土框架结构与高强土工材料之间长期处于拉紧高强度作用状态，从而使得局部突然塌陷难以快速传递至填筑体的顶面，具有较长的预警时间；该结构及施工方法具有施工效率高，质量易控制、工程投资低等特点，可大规模推广应用。

附图说明

本说明书包括如下五幅附图：

图1是本发明一种岩溶区防突然塌陷路基结构的断面图；

图2是图1中a局部的放大图；

图3是本发明一种岩溶区防突然塌陷路基结构中框架结构的俯视图；

图4是本发明一种岩溶区防突然塌陷路基结构中框架结构纵向梁的断面图；

图5是本发明一种岩溶区防突然塌陷路基结构中图压力梁的断面图。

图中示出构件名称及所对应的标记：填筑体10、纵向梁11、横向梁12、弧形凹槽13、固定孔14、预制压力梁15、安装孔16、固定棒17、岩溶塌陷报警装置18、高强土工材料20、岩溶加固地基d。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

参照图1和图2，本发明的一种岩溶区防突然塌陷路基结构，包括填筑于岩溶加固地基d上的填筑体10。所述岩溶加固地基d表层开槽嵌固钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土框架结构由横向间隔设置的纵向梁11和纵向间隔设置的横向梁12，且于纵向梁11、横向梁12交汇的节点处固结为一体。于加固地基d表面、钢筋混凝土框架结构顶面上铺设高强土工材料20，各纵向梁11上方设置纵向延伸的预制压力梁15，纵向间隔设置的固定棒17穿过预制压力梁15、高强土工材料20与纵向梁11固定连接，在高强土工材料20与预制压力梁15、纵向梁11的接触面上将其夹紧固定；所述填筑体10分层填筑于高强土工材料20之上。本发明通过在岩溶加固地基d表层设置钢筋混凝土框架结构，并在溶加固地基d表面和钢筋混凝土框架结构顶面铺设高强土工材料20，高强土工材料20与钢筋混凝土框架结构固定连接，整体性好、强度高，钢筋混凝土框架结构与高强土工材料20之间长期处于拉紧高强作用状态，从而有效解决岩溶加固地基d出现的局部突然塌陷造成上部填筑体漏空或发生较大的下沉变形，故可以避免对上部高速运行列车造成不可预警的灾难性后果。

参照图3和图4，所述纵向梁11的顶面具有纵向延伸的弧形凹槽13，弧形凹槽13的底部纵向间隔设置固定孔14。所述框架结构中纵向梁11设置间距一般为5-10m，横向梁12设置间距一般为3-5m，其截面尺寸为0.3-0.5m。参照图5，所述预制压力梁15的底面为与弧形凹槽13相匹配的弧形面，预制压力梁15内纵向间隔设置与固定孔14相对应的安装孔16。参照图2，所述固定棒17下部穿过安装孔16和高强土工材料20进入固定孔14内，固定棒17与安装孔16、固定孔14形成紧配合连接。

参照图1，高强土工材料20可采用高强土工格栅或高强土工布，其横向两端在填筑体10第一分层回折反包的长度不小于2m，回折反包段与第一分层之间采用u型土钉固定。所述高强土工材料20上纵向、横向间隔设置岩溶塌陷报警装置18，各岩溶塌陷报警装置18位于钢筋混凝土框架结构网格的中央。由于可以保证钢筋混凝土框架结构与高强土工材料20之间长期处于拉紧高强作用状态，从而使得局部突然塌陷难以快速传递至填筑体的顶面，具有较长的预警时间.

参照图1和图2，本发明一种岩溶区防突然塌陷路基结构的施工方法，包括如下步骤：

①对岩溶地基进行加固处理，形成岩溶加固地基d；

②在岩溶加固地基d表层开挖嵌固钢筋混凝土框架结构的施工槽；

③在施工槽中架设钢筋和浇注混凝土形成钢筋混凝土框架结构，且在纵向梁11上预留设置固定孔14；

④待框架结构达到设计强度，在框架结构顶面和岩溶加固地基d表面上铺设高强土工材料2，并拉紧绷直；

⑤先于位于中间的纵向梁11上方设置预制压力梁15，并在安装孔16内插入固定棒17，锤击固定棒17使其下部穿过高强土工材料20进入固定孔14内，且与安装孔16、固定孔14形成紧配合连接；

⑥在中间纵向梁11两侧的其他纵向梁11上方设置预制压力梁15，并完成所有预制压力梁15、固定棒17安装完成；

⑦于钢筋混凝土框架结构网格的中央在高强土工材料20上安装固定岩溶塌陷报警装置18；

⑧在高强土工材料20上填筑填筑体10第一分层，高强土工材料20横向两端回折反包第一分层并采用u型土钉固定；

⑨在第一分层上依次填筑填筑体10其它分层。

以上所述只是用图解说明本发明一种岩溶区防突然塌陷路基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。