水平格构式预制拼装节段及其拼装而成的高铁路基的制作方法

本实用新型涉及铁路路基工程领域，尤其是涉及一种水平格构式预制拼装节段及其拼装而成的高铁路基。

背景技术：

高速铁路对地基沉降变形极为敏感，设计中对地基沉降变形控制已经达到毫米级控制标准。传统路基结构多采用梯形断面形式，需要两侧对称放坡，但当路基填高较大时，传统梯形填土路基放坡范围大幅增加，导致路基断面横向尺寸大大提高，而路基本体的过大自重也使得高铁地基加固范围与加固深度均出现较大程度的增加，土方工程量与工程造价非常高。这些不利因素的共同作用，严重限制了路基结构在高铁建设中的应用，实际工程中存在大量的“以桥带路”现象，新建高铁线路中的路基占比越来越小。

因此，针对高铁路基工程特点，亟需研发一种能够有效降低填土路基断面尺寸和结构自重，用地少、造价低且结构安全可靠的新型高铁路基支护结构。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种结构简单、造价较低的高铁路基用水平格构式预制拼装节段。

本实用新型的另一目的是提供一种利用上述水平格构式预制拼装节段制成的高铁路基。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种水平格构式预制拼装节段，包括一体形成的顶板、底板、内支撑板和两个侧壁板，所述两个侧壁板竖直设置，所述顶板和底板水平设置，所述底板的左右两侧与两个侧壁板的底边连接；所述顶板的宽度大于底板的宽度，两个侧壁板的顶边与顶板的底面连接；所述内支撑板的截面呈十字形，由横板和竖板垂直交叉形成，横板的左右两端分别与两个侧壁板的中部连接，竖板的上下两端分别与顶板和底板的中部连接；在所述内支撑板与顶板、底板和两个侧壁板的连接处以及横板和竖板的连接处均形成有加强结构，在水平格构式预制拼装节段前端面和后端面上各连接节点位置处均设置有锚固槽，在锚固槽内设置有在长度方向贯通的预应力孔道；在所述内支撑板的前端面上形成有凸榫，后端面的对应位置处形成有凹槽，所述凸榫和凹槽的形状相适应。

优选的是，所述加强结构为形成在连接位置两侧的抹角，所述抹角沿整个长度方向延伸。

优选的是，在所述内支撑板前端的十字端面的四条边上均设置所述凸榫，在内支撑板后端的十字端面的四条边上均设置所述凹槽。

另外，可以根据需要，在所述内支撑板的横板和竖板上开通孔。所述水平格构式预制拼装节段的长度为3～6m。

一种高铁路基，包括刚性桩地基和安装在刚性桩地基上的多个上述水平格构式预制拼装节段，相邻的两个水平格构式预制拼装节段通过端面上的凸榫和凹槽嵌装在一起，各水平格构式预制拼装节段通过穿插在所述预应力孔道中的预应力锚索锚固，所述顶板的两侧超出底板的部分形成悬挑路肩。

优选的是，所述水平格构式预制拼装节段的内部空腔充填或部分充填有填料，以增强路基结构整体稳定性。

优选的是，在所述悬挑路肩上设置有防护栅栏、电缆槽和接触网立柱。

优选的是，在所述接触网立柱处设置有斜向加强肋。

本实用新型具有的优点和积极效果如下：

本实用新型的高铁路基结构采用箱型结构路肩悬挑方式，路基填土工程量大幅降低，最大降低为0；地基加固范围较传统路基结构大为减小，对周边环境影响较小，适用于复杂工况下高速铁路路基工程建设施工。此外，该新型路基结构可通过现浇和预制拼装两种方式施工，通过内支撑板和凸榫-凹槽嵌固结构，能够有效保证箱型路基结构的整体性和稳定性。该方案作为一种高速铁路新型路基结构形式，其造价低、工程化应用前景大，是传统填土路基结构的重点优化改进方向，在铁路工程建设中具有广阔的应用空间和推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型中高铁路基的预制拼装节段的剖面结构示意图；

图2是本实用新型中多节预制节段的拼装效果示意图；

图3是本实用新型中应用现浇方式施工的水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基的剖面结构示意图。

图中：

1、箱型结构1a、顶板1b、侧壁板

1c、底板1d、内支撑板2、悬挑路肩

3、刚性桩地基4、抹角5、轨道底座板

6、防护栅栏7、凸榫8、锚固槽

9、预应力孔道

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构进行详细说明。

本实用新型中提及的宽度指的是沿路基宽度方向，长度指的是沿铁路线方向。

参见图1-图3，本实用新型的水平格构式预制拼装节段包括一体形成的顶板1a、底板1c、内支撑板1d和两个侧壁板1b，所述两个侧壁板1b竖直设置，所述顶板1a和底板1c水平设置，所述底板1c的左右两侧与两个侧壁板1b的底边连接；所述顶板1a的宽度大于底板1c的宽度，两个侧壁板1b的顶边与顶板1a的底面连接；所述内支撑板1d的截面呈十字形，由横板和竖板垂直交叉形成，横板和竖板的交线平行于线路方向，内支撑板板面根据需要可开孔。横板的左右两端分别与两个侧壁板1b的中部连接，竖板的上下两端分别与顶板1a和底板1c的中部连接；在所述内支撑板1d与顶板1a、底板1c和两个侧壁板1b的连接处及横板和竖板的的连接处均形成有加强结构，在水平格构式预制拼装节段前端面和后端面上各连接节点位置处均设置有锚固槽8，在锚固槽8内设置有在长度方向贯通的预应力孔道9；在所述内支撑板1d的前端面上形成有凸榫7，后端面的对应位置处形成有凹槽(图中未示)，所述凸榫7和凹槽的形状相适应。

所述加强结构可以是形成在连接位置两侧的抹角4，所述抹角沿整个长度方向延伸。所述加强结构还可以是其它合适的结构。

在图中所示的实施例中，在内支撑板1d前端的十字端面的四条边上均设置所述凸榫7，在内支撑板1d后端的十字端面的四条边上均设置所述凹槽。所述水平格构式预制拼装节段的长度为3～6m。

本实用新型的一种高铁路基，包括刚性桩地基3和安装在刚性桩地基3上的上述水平格构式预制拼装节段。刚性桩地基3采用刚性桩复合地基结构形式，相邻的两个水平格构式预制拼装节段通过端面上的凸榫和凹槽嵌装在一起，各水平格构式预制拼装节段通过穿插在所述预应力孔道9中的预应力锚索锚固，所述顶板1a的两侧超出底板1c的部分形成悬挑路肩2，悬挑路肩的最大悬挑宽度可至轨道底座板外缘。悬挑路肩作为高铁路肩结构，兼具防护栅栏、电缆槽、接触网立柱等附属结构的载体，接触网立柱位置处设置斜向加强肋。

所述水平格构式预制拼装节段的内部空腔可以不充填、充填或部分充填普通填料，通过小型压实机械压实，以增强路基结构整体稳定性。

下面对本实用新型的高铁路基的施工过程进行说明。本实用新型中的水平格构式预制拼装节段可采用现浇和预制拼装两种方式施工，采用现浇方式施工时，顶板和内支撑板浇筑采用整体式内模板支撑，分节段浇筑，预制拼装时，沿线路方向预制节段，整体吊装，每个节段的长度为3～6m。

如图1所示，采用现浇方式施工时，按沉降缝间距要求分段浇筑，单段长度一般不大于10m。现场浇筑中，首先对高铁路基断面范围内的地基进行加固处理，采用刚性桩复合地基结构形式，形成刚性桩地基3；其次，于加固处理后的刚性桩地基3之上架设模板、绑扎钢筋，并进行箱型结构的底板1c的浇筑施工；之后，绑扎箱型结构的侧壁板1b和内支撑板1d中竖向支撑板的钢筋，按设计要求在节点处形成抹角4，起加强作用，再设置内支撑板1d的内模板和侧壁板1b的外模板，浇筑混凝土至水平支撑板位置；然后，绑扎内支撑板1d中水平支撑板的钢筋，浇筑混凝土至顶板1a板底，同样设置内支撑板1d的内模板，架设悬挑路肩2的外模板，完成水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基的浇筑施工；最后，进行混凝土浇筑养护，浇筑中的混凝土标号不小于c40，养护龄期不小于设计强度的100％。此外，箱型结构内部可根据设计需要采用满填、半填或不填路基填料形式，增强箱型结构路基的整体稳定性；基床施工完成后，进行轨道底座板5的施工，满足强度要求后铺设轨道板和钢轨，悬挑路肩2边缘设置防护栅栏6。

如图2、图3所示，采用预制拼装方式施工的水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基，沿路基线路方向分节段，单节段长度不大于6m，内支撑板1d中的水平和竖向支撑板均可按设计需要开孔，在相邻两节段的接头位置分别设置凸榫和凹槽嵌固结构，单节段重量控制不超过200t。水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基节段预制完成后，养护龄期不小于设计强度的100％,之后进行现场拼装。首先，同样对高铁路基断面范围内的地基进行加固处理，采用刚性桩复合地基结构形式，形成刚性桩地基3；其次，吊装水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基节段至预定位置，箱型结构的底板1c同刚性桩地基3采用后浇方式固接；之后，继续吊装其他节段，确保相邻节段接头位置处的凸榫和凹槽嵌固结构相互咬合；然后，于预留锚固槽8中的预应力孔道9中穿插预应力锚索，预应力锚索穿插操作与预制节段的定位吊装同时进行，确保相邻预制节段相互锚接嵌固；最后，重复上述过程，直至水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基整体成型并达到设计长度。此外，预制拼装完成后的箱型结构内部可根据设计需要采用不填、满填或半填路基填料形式，增强箱型结构路基的整体稳定性；路基基床施工完成后，进行轨道底座板5施工，满足强度要求后铺设轨道板和钢轨。至此，完成了预制拼装式水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基的现场拼装施工。

综上，本实用新型的水平格构式路肩悬挑箱型高铁路基相较于传统高铁填土路基结构，在路基结构形式、施工方法、嵌固结构等方面均进行了改进，实现了高铁路基地基处理范围和路基填料填筑工程量的大幅降低，有效减少了高铁路基征地面积，工程整体造价下降明显，经济性指标和安全性指标十分突出，适用于区间高铁路基、临近既有高铁的新建路基、站台路基等高铁路基工程，同时也符合我国高铁路基工程未来优化改进的方向，具有较高的创新水平和工程推广应用价值。