高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构及施工工艺的制作方法

本发明涉及机场工程和高铁工程的交叉领域，特别涉及一种高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构及施工工艺。

背景技术：

近年来综合交通枢纽工程日益增多，工程相互立体交错，且高速铁路和飞机在高速运行的情况下均对沉降较为敏感，对沉降和不均匀沉降要求较高。在高铁隧道穿越机场道面工程实施过程中，基坑回填不符合要求而产生不均匀沉降，须重新进行处理的事例屡有发生，重新处理的难度大、费用高，对机场和高铁运营的安全影响较大。这是本申请需要着重改善的地方。

泡沫轻质土是土建工程领域近年发展的一种新材料。它是用物理方法将专用泡沫剂水溶液制备成所需要的泡沫，与水泥基胶凝材料、水、必要的集料（包括粉煤灰、矿渣、脱硫石膏及选矿尾砂等工业废料）及外加剂等按照一定的比例均匀混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质高强材料。泡沫轻质土的材质轻，可以减少地基所受荷载，减少地基不均匀沉降。

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称,它是以人工合成的聚合物为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，加强或保护土体的作用。土工格栅和土工格室属于土工合成材料,土工合成材料的配合使用提高地基土体的整体性,改变受力特性，减少地基不均匀沉降。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是要提供一种防地基沉降的高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构及施工工艺。

为了解决以上的技术问题，本发明从基坑维护墙和回填土结构受力不均从而引起不均匀沉降的机理着手，提供了一种高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构，自下向上为素混凝土、素土和泡沫轻质土基，所述素混凝土沿高铁隧道纵向铺设于高铁隧道结构之上，所述素土分层填筑在素混凝土之上，所述泡沫轻质土基分层浇筑于素土之上，横向开挖台阶使所述素土和泡沫轻质土基的后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，形成路基不均匀沉降控制结构。

所述素土分层填筑在素混凝土之上，每层填筑厚度为0.3m-0.5m，采用台阶放坡，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2。

所述泡沫轻质土基的每层浇筑厚度为0.5m，总浇筑厚度0.5m-2.5m，采用台阶放坡，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2。

所述泡沫轻质土基沿纵向每隔10m-15m设置一道变形缝，所述变形缝的宽度为1cm-2cm。

上述高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构的施工工艺，包括以下的步骤：

步骤1：清理整平施工场地，浇注素混凝土，范围为距离拱顶0.5m-1m；

步骤2：拆除素混凝土外周的部分基坑维护墙，拆除范围为距离道面结构层底标高2m-4m；

步骤3：在素混凝土之上分层填筑素土，每层填筑厚度为0.3m-0.5m，采用台阶放坡填筑，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧的台阶放坡比不小于1：2；在素土之上分段、分区、分层现场浇筑泡沫轻质土基，每层浇筑厚度为0.5m，总浇筑厚度0.5m-2.5m，采用台阶放坡浇筑，后层浇筑的宽度大于前层浇筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2，纵向区段长度10m-15m，纵向浇筑段之间用模板支模，并在模板后敷设一厚度为1cm-2cm的泡沫塑料板，达到强度后拆除模板，留下泡沫塑料板作为变形缝，在上一道工序浇筑的泡沫轻质土基初凝前浇注下一道泡沫轻质土基；

步骤4：进行道面结构层及其他附属设施施工。

本发明另提供了一种高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构，自下向上为素混凝土、加筋土层和土工格室，所述素混凝土沿高铁隧道纵向铺设于高铁隧道结构之上，所述加筋土层是分层填筑在素混凝土之上，每两层加筋土层之间铺设一层土工格栅，所述土工格室分层铺筑于加筋土层之上，横向开挖台阶使所述加筋土层和土工格室的后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，形成路基不均匀沉降控制结构。

所述加筋土层的每层填筑厚度为0.3m-0.5m，采用台阶放坡，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2。

所述土工格室的每层浇筑厚度为0.5m，总浇筑厚度1.5m，采用台阶放坡，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2。

所述土工格室内铺设增强刚度的材料，使土工格室的刚度大于其下方土工格栅的钢度。

所述土工格室沿纵向每隔10m-15m设置一道变形缝，所述变形缝的宽度为1cm-2cm。

上述高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构的施工工艺，包括以下的步骤：

步骤1：清理整平施工场地，浇注素混凝土，范围为距离拱顶0.5m-1m；

步骤2：拆除素混凝土外周的部分基坑维护墙，拆除范围为距离道面结构层底标高2m-4m；

步骤3：在素混凝土之上分层填筑加筋土层，每层填筑厚度为0.3m-0.5m，采用台阶放坡填筑，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧的台阶放坡比不小于1：2，每两层加筋土层之间铺设一层土工格栅；在加筋土层之上分层铺筑土工格室，每层铺筑的厚度为0.5m，总铺筑厚度1.5m，土工格室内用碎石填充增强刚度，土工格室上铺设0.15m厚的碎石，碎石粒径不大于5cm，采用台阶放坡铺筑，后层铺筑的宽度大于前层铺筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2，沿纵向每隔10m-15m设置一道变形缝，所述变形缝的宽度为1cm-2cm；

步骤4：进行道面结构层及其他附属设施施工。

本发明的优越功效在于：

1）本发明通过拆除部分基坑维护墙用以浇筑泡沫轻质土基达到减轻自重，提高层状体系模量分散土体应力，提高整体均匀性；

2）本发明泡沫轻质土基采用现筑工艺，整体性强，且强度可调，采用分段、分区、分层浇筑能降低混凝土的水化热，防止出现温度裂缝，同时每隔10m-15m预留变形缝，整体变形协调能力强；

3）本发明通过拆除部分基坑维护墙用以铺设土工格栅和土工格室，改变土体结构的受力特性，提高整体均匀性，从而通过设置柔性结构达到控制高铁隧道下穿越机场道面段不均匀沉降的效果；

4）本发明在顶部铺设土工格室,通过在土工格室内铺设碎石,增强了整体刚度,分散了上部传递的应力,下部的加筋土层改变了回填土体结构形式，提高了土体整体均匀性，从而使受力更加均匀，上部土工格室和下部土工格栅的配合使用,刚度由强到弱,从层状弹性体系理论角度来讲,更有利于应力的分散,这种柔性结构的组合提高了整体变形协调性,解决了高铁隧道穿越机场道面段不均匀沉降的难题；

5）本发明在高铁隧道顶部浇筑素混凝土，施工简单，质量可控，解决了隧道顶部土体无法压实的技术难题；

6）本发明拆除部分基坑维护墙，消除了道面荷载影响范围内地基的应力集中，提高了土基整体均匀性，调整了土基的不均匀沉降量；

7）本发明施工简单，防不均匀沉降效果极佳,适用于高铁隧道穿越机场道面段不均匀沉降的治理；

8）本发明施工简单、方便，地基土层的结构变化可以缩短沉降监测期，达到节省工期目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为采用本发明实施方法一所形成的路基不均匀沉降控制结构剖视图；

图2为采用本发明实施方法二所形成的路基不均匀沉降控制结构剖视图；

图中标号说明：

1—素混凝土；2—基坑维护墙；

3—素土；4—泡沫轻质土基；

5—加筋土层；6—土工格室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

根据机场跑道等级、道面结构层形式结合机场使用机型，确定飞机荷载应力有效影响深度范围，从而确定基坑维护墙拆除范围，拆除范围通常为距离道面结构层底标高为2m-4m。

本发明的实施例一：

建立简化的高铁隧道下穿机场道面段的泡沫轻质土基结构有限元模型，通过改变泡沫轻质土的厚度和模量，得到泡沫轻质土基在不同厚度和模量情况下的地基不均匀沉降，结合机场道面路基不均匀沉降和沉降要求（不均匀沉降小于1.5‰，沉降小于20cm）进行判定。

本发明提供了一种高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构的施工工艺，包括以下的步骤：

步骤1：清理整平施工场地，清除隧道顶部杂物，排干基坑内积水，高铁隧道验收合格后按设计要求浇注素混凝土，范围为距离拱顶0.5m-1m；

步骤2：待素混凝土层达到设计强度并验收合格后，拆除素混凝土外周的部分基坑维护墙，拆除范围为距离道面结构层底标高2m-4m；

步骤3：待基坑维护墙拆除满足设计要求并验收合格后，在素混凝土之上分层填筑素土，每层填筑厚度为0.3m-0.5m，采用台阶放坡填筑，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧的台阶放坡比不小于1：2；

步骤4：待素土回填验收合格后，分段分区支撑模板，在素土之上分段、分区、分层现场浇筑泡沫轻质土基，每层浇筑厚度为0.5m，总浇筑厚度0.5m-2.5m，采用台阶放坡浇筑，后层浇筑的宽度大于前层浇筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2，纵向区段长度10m-15m，纵向浇筑段之间用模板支模，并在模板后敷设一厚度为1cm-2cm的泡沫塑料板，达到强度后拆除模板，留下泡沫塑料板作为变形缝，在上一道工序浇筑的泡沫轻质土基初凝前浇注下一道泡沫轻质土基；

步骤5：进行道面结构层及其他附属设施施工。

本实施一采用了上述的高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构的施工工艺后形成的路基不均匀沉降控制结构，如图1所示，自下向上为素混凝土1、素土3和泡沫轻质土基4，所述素混凝土1沿高铁隧道纵向铺设于高铁隧道结构之上，所述素土3分层填筑在素混凝土1之上，所述泡沫轻质土基4分层浇筑于素土3之上，横向开挖台阶使所述素土3和泡沫轻质土基4的后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，形成路基不均匀沉降控制结构。

本发明的实施例二:

本发明提供了一种高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构的施工工艺，包括以下的步骤：

步骤1：清理整平施工场地，清除隧道顶部杂物，排干基坑内积水，高铁隧道验收合格后按设计要求浇注素混凝土1，范围为距离拱顶0.5m-1m；

步骤2：待素混凝土层达到设计强度并验收合格后，拆除素混凝土外周的部分基坑维护墙2，拆除范围为距离道面结构层底标高2m-4m；

步骤3：待基坑维护墙2拆除满足设计要求并验收合格后，在素混凝土1之上分层填筑加筋土层5，每层填筑厚度为0.3m-0.5m，采用台阶放坡填筑，后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，两侧的台阶放坡比不小于1：2，每0.3m-0.5m厚的加筋土层3铺设一层土工格栅，；

步骤4：待加筋土层5回填验收合格后，在加筋土层5之上分层铺筑土工格室6，每层铺筑的厚度为0.5m，总铺筑厚度1.5m，土工格室6深不小于10cm，焊接间距不大于80cm,土工格室6片厚不小于1mm，拉伸屈服强度≥200mpa，断裂伸长率≤15/%，土工格室6内用碎石填充增强刚度，土工格室6上铺设0.15m厚的碎石，碎石粒径不大于5cm，采用台阶放坡铺筑，后层铺筑的宽度大于前层铺筑的宽度，两侧台阶的放坡比不小于1：2，沿纵向每隔10m-15m设置一道变形缝，所述变形缝的宽度为1cm-2cm；

步骤5：进行道面结构层及其他附属设施施工。

本实施二采用了上述的高铁隧道下穿机场道面路基不均匀沉降控制结构的施工工艺后形成的路基不均匀沉降控制结构，如图2所示，自下向上为素混凝土1、加筋土层5和土工格室6，所述素混凝土1沿高铁隧道纵向铺设于高铁隧道结构之上，所述加筋土层5是分层填筑在素混凝土1之上，每两层加筋土层5之间铺设一层土工格栅，所述土工格室6分层铺筑于加筋土层5之上，横向开挖台阶使所述加筋土层5和土工格室6的后层填筑的宽度大于前层填筑的宽度，形成路基不均匀沉降控制结构。

本发明的施工工艺具有不均匀沉降协调能力强，结构简单，施工方便，节省工期的特点，成功解决高铁隧道穿越机场道面时的不均匀沉降问题。

以上所述仅为本发明的优先实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内之内。