一种高地下水位低填浅挖膨胀土路基施工方法与流程

本发明涉及轨道路基结构技术领域，具体地指一种高地下水位低填浅挖膨胀土路基施工方法。

背景技术：

高地下水位下高速铁路低填浅挖膨胀土路基一般采用对基床范围换填渗水土，地基采用桩网复合地基处理。该处理措施能满足路基沉降控制要求，但对于变形要求为毫米级的高速铁路，仍存在一些问题：目前一些运营的高速铁路因膨胀土吸水膨胀已相继发生一些上拱病害，桩网复合地基未充分考虑抗上拱作用，高地下水位下膨胀土受饱水作用更易发生膨胀变形，换填处理后填土重量不能抵抗上拱荷载时路基易上拱，严重的还造成轨道结构挤裂破坏，威胁行车安全；同时高地下水位下基床受水浸泡，在列车高速动载往复作业下易发生翻浆冒泥病害，造成路基外挤和轨道下沉，影响高铁列车的平稳性。

有专利号为“cn106049196a”的名为“柔性桩与桩筏同断面组合无砟轨道路基施工方法”的中国发明专利，该专利介绍了一种带有桩筏结构的路基施工方法，该方法施工的桩筏结构可以对路基下方的地下水进行部分隔绝，避免因桩筏下方的地下水浸泡膨胀土膨胀后直接作用到路基上。但该结构实际上仅仅考虑路基正下方的地下水作用，由于地下水的流动性，路基两侧的地下水同样会对路基产生不利影响，易发生翻浆冒泥病害，而且该专利使施工的结构实际就是将地下水拦截在桩筏下方，但这样的封堵实际上并不利于整个路基的安全，桩筏浸泡在地下水中，承受到土壤膨胀作用力、水浮力以及路基压力，作用力较为复杂，需增加更密更长的桩并加大工程造价，很容易造成整个路基病害。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术中提到的现有桩筏结构应用于高地下水位地区时容易造成路基病害的问题，提供一种高地下水位低填浅挖膨胀土路基施工方法。

本发明的技术方案为：一种高地下水位低填浅挖膨胀土路基施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1、挖除地基土至路基基床底面，开挖临时排水结构排除地基渗水；

2、在路基基床底面钻孔，下放钢筋笼，浇筑灌注钢筋混凝土桩；

3、找平开挖地基面，绑扎筏板钢筋网，浇筑钢筋混凝土筏板并将其与钢筋混凝土桩连接为一体；

4、在钢筋混凝土筏板上端面位于轨道荷载影响范围内浇筑承载板；

5、在钢筋混凝土筏板以及承载板两侧位于轨道荷载影响范围外回填渗水土；

6、于承载板的上端面开始填筑基床底层填料层及基床表层填料层形成轨道路基；

7、在渗水土远离路基的一侧地基上施工排水沟，连通排水沟与渗水土，排放钢筋混凝土筏板下方以及两侧的地下水使承载板上的填料处于干燥状态。

进一步的所述的步骤3中，连接钢筋混凝土筏板和钢筋混凝土桩的方法为：绑扎筏板钢筋网，将钢筋混凝土桩上端钢筋笼与筏板钢筋网连接，然后浇筑混凝土将钢筋混凝土桩顶部及上端钢筋和筏板钢筋网浇筑于一体。

进一步的所述的步骤4中，浇筑承载板的方法为：在钢筋混凝土筏板的上端面浇筑无钢筋骨架的混凝土形成承载板，使承载板上端面高出地下水最高水位不小于0.2m。

进一步的所述的承载板在浇筑过程中，在承载板的上端面浇筑出中间高、两侧低的具有至少2％坡度的流水坡。

进一步的所述的步骤4中，回填渗水土的方法为：在钢筋混凝土筏板和承载板两侧回填渗水土，使回填的渗水土的上端面与承载板上端面最低处齐平。

进一步的所述的步骤6中，填筑基床底层填料层的方法为：在承载板的上端面填筑基床底层填料层，使基床底层填料层的上端面形成中间高、两侧低的具有至少4％的坡度。

进一步的填筑基床表层填料层的方法为：按照基床表层压实标准填筑基床表层填料，路基面形状按照高速铁路轨道型式设置。进一步的所述的步骤7中，连通排水沟与渗水土的方法为：在排水沟面向路基的一侧侧壁上沿路基纵向间隔开挖多个泄水孔，泄水孔沿路基横向延伸进入到渗水土内，其高度不高于承载板的上端面。

进一步的在排水沟面向路基的一侧侧壁上沿路基纵向间隔1～2m开挖多个泄水孔。

进一步的在排水沟面向路基一侧的侧壁距离沟底0.3m以上的位置开挖泄水孔。

进一步的在钢筋混凝土筏板上端面浇筑厚度为0.3～1.0m的承载板。

本发明的优点有：1、本发明的路基结构充分整合利用桩及筏板整体结构、设置填料置换及排水限高结构，成功解决了膨胀土受饱水作用膨胀上拱风险和基床的翻浆冒泥病害；

2、本发明的路基结构避免了病害风险，保障了高速铁路的顺畅平稳运行，社会效益和经济效益明显，同时相比较于采用桥梁形式的桩及板梁结构进行架空处理更为节约费用并降低施工难度；

3、本发明的路基结构耐受雨季考验，路基结构稳定，具有良好的使用状态。

附图说明

图1：本发明的路基结构示意图；

其中：1—钢筋混凝土桩；2—钢筋混凝土筏板；3—承载板；4—基床底层填料层；5—基床表层填料层；6—排水沟；7—渗水土；8—泄水孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

针对郑万高铁路线穿行的黄淮平原及南阳盆地高阶地区，为高地下水位膨胀土地基结构，为了避免路基受膨胀土吸水膨胀力作用上拱，本实施例在路基填料层下方浇筑有桩筏结构。

如图1所示，本实施例的桩筏结构包括多根沿竖向支撑于路基填料层下方的钢筋混凝土桩1和固定在钢筋混凝土桩1上端的钢筋混凝土筏板2。钢筋混凝土桩1为钻孔灌注桩，桩径为0.6～1.0m。钢筋混凝土筏板2位于路基填料层的正下方，为表面平整的板状结构，其厚度为0.5～0.8m。钢筋混凝土筏板2能够将路基填料层与下方地下水隔绝开来，避免下方土体上拱力作用到填料层上。

本实施例在钢筋混凝土筏板2上端面浇筑有承载板3，作为路基结构的承载基础，承载板3是无钢筋骨架的素混凝土板状结构，可以有效降低施工和建筑成本。承载板3的上端面为中间高两侧低的具有至少2％坡度的坡面结构。承载板3为上端面高出地下水最高水位不小于0.2m，板厚为0.3～1.0m。

如图1所示，路基填料层包括填筑在承载板3上端面的基床底层填料层4和填筑于基床底层填料层4上的基床表层填料层5，基床底层填料层3的下端面高度不低于渗水土7的上端面。基床底层填料层4的上端面为中间高两侧低的具有至少4％坡度的坡面结构。

为了排放钢筋混凝土筏板2下方及两侧的地下水，保证路基填料层始终处于干燥状态，以此减少路基病害。本实施例在钢筋混凝土筏板2两侧设置有排水结构。如图1所示，包括于路基两侧开挖的排水沟6以及回填于排水沟6与钢筋混凝土筏板2之间的渗水土7。本实施例的渗水土7位具有孔隙的疏松土体结构，能够通过顺畅的孔隙水流动将钢筋混凝土筏板2下方及两侧的地下水排放到排水沟6中。渗水土7的上端面不超出承载板3的上端面。

排水沟6面向路基的一侧侧壁上开设有多个连通渗水土7的泄水孔8，相邻泄水孔8沿路基纵向间隔1～2m，泄水孔8一端连通排水沟6，另一端沿路基横向方向延伸至渗水土7内，泄水孔8下端距离排水沟6沟底至少0.3m，上端低于承载板3的上端面。

实际施工包括以下步骤：1、挖除地基土至路基基床底面，与路基两侧分别开挖一条宽度为0.2m、深度为0.3m的临时排水沟排除地基渗水；

2、在路基基床底面钻孔，下放钢筋笼，浇筑灌注钢筋混凝土桩1；

3、找平开挖地基面，绑扎筏板钢筋网，将钢筋混凝土桩1上端钢筋笼与筏板钢筋网绑扎固定连接，然后浇筑混凝土将筏板钢筋网与钢筋混凝土桩1顶部0.1～0.2m及上端钢筋浇筑于一体，形成钢筋混凝土筏板2；

4、在钢筋混凝土筏板1上端面位于轨道荷载影响范围内浇筑承载板3；

5、在钢筋混凝土筏板2以及承载板3两侧位于轨道荷载影响范围外回填渗水土7，回填至渗水土7的上端面与承载板3的上端面齐平；

6、于承载板3的上端面开始填筑基床底层填料层4及基床表层填料层5形成轨道路基，按照基床底层压实标准填筑基床底层填料层4，按照基床表层压实标准填筑基床表层填料层5，路基面形状按照高速铁路轨道型式设置；

7、在渗水土7远离路基的一侧地基上采取切割法开挖两侧侧沟基坑，绑扎侧沟钢筋，浇筑侧沟混凝土形成排水沟6，连通排水沟6与渗水土7，排放钢筋混凝土筏板2下方以及两侧的地下水使承载板3上的填料处于干燥状态。

如图1所示，本实施例的路基纵向指图1中垂直纸面的方向，路基横向指图1中的上下方向，竖直方向指图1中的左右方向。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。