1.本发明涉及轨道路基建造领域，尤其涉及一种桩板结构。
背景技术：2.铁路地基处理技术的发展是随着国内外各种地基加固处理方法、施工机械设备的发展，通过大量的工程实践逐步提高发展起来的。铁路地基处理技术包括新建路基工程遇到的各种不良地基条件的地基处理和既有路基病害处理技术。
3.地基处理是铁路工程中的重要组成部分。我国幅员辽阔，地形、地质复杂，铁路通过的地区，不可避免地遇到各种复杂的地基处理问题。铁路路基地基处理的方法与铁路等级、轨道类型、沉降控制标准、工程地质、水文地质条件等多种因素密切相关。
4.高速铁路设计需要考虑其高行车速度，还要保证工后沉降控制达到毫米级的要求。为满足铁路路基稳定性、承载力与工后沉降的要求，必要情况下应根据现场需求采取适当的地基处理措施。根据地基处理加固原理，铁路路基地基处理方法主要分为浅层处理、排水固结、挤密、置换、注浆、钢筋混凝土桩网、桩板结构等六大类。
5.桩板结构被广泛应用于各类地基处理工程当中，国外高速铁路和国内遂渝线、郑西客专、武广客专、京津城际和京沪高速铁路的建设中均有采用。该结构主要由钢筋混凝土桩基、桩周土和钢筋混凝土承载板组成。
6.桩板结构的主要工作机理是，通过承载板将上部荷载传到桩体，桩体把荷载扩散到桩间土、下卧层或桩底岩石层，从而达到稳定和控制路基沉降变形的目的。桩板结构适用于沉降控制困难的深厚层软弱地基、湿陷性黄土地基的挖方以及低填方路段，也适用于既有软弱地基的提速加固处理。
7.在桥隧之间短路基和道岔区路基，由于不同结构物刚度差异大，不均匀沉降控制较为困难；岩溶和采空区路基易产生变形甚至坍塌，也可采用桩板结构形式通过。由于桩周土对桩体产生侧向抗力，桩板结构纵向、横向刚度较大。因桩基竖向穿透松软土层，桩板结构可严格控制高速铁路路基工后沉降。桩板结构可与上部无砟轨道结构较好匹配、合理衔接，满足高速铁路安全行车要求。路基土体可对承载板提供竖向支撑，以增强桩板结构的承载能力。
8.另外，桩板结构施工机具通用、施工方法简易，且与桥梁和桩网结构等处理措施相比具有一定技术经济优势。
9.由于桩板结构自身的特点，其可用于深厚软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀岩土地基、桥隧间短路基过渡段、岔区路基及既有路基加固、岩溶及采空区地基处理等基础变形控制严格的地段。
10.桩板结构由钢筋混凝土桩、托梁和承载板，或钢筋混凝土桩和承载板组成，钢筋混凝土桩一般选用机械成孔灌注桩，也可采用预制打入桩或压入桩。桩板结构各构件耐久性设计应符合有关铁路混凝土结构耐久性设计规范等的规定。
11.高速铁路路基桩板结构根据连接方式、组合形式及设置位置不同，分为非埋式、浅
埋式及深埋式三种。
12.如图1和图2所示，非埋式桩板结构宜为三跨或多跨一联，承载板左右分幅，桩体1与承载板3通过托梁2连接，中跨承载板3与托梁2刚性连接或半刚性连接，边跨承载板3与托梁2搭接，相邻的承载板3间设置伸缩缝，承载板3与上部轨道结构4直接连接。非埋式桩板结构的跨数不宜超过五跨，托梁2与桩体1刚性连接。
13.如图3和图4所示，浅埋式桩板结构的桩体1与承载板3直接刚性连接，承载板3上部通过基床表层6与轨道结构4连接，轨道结构4包括钢轨5。浅埋式桩板结构的桩体1也可通过托梁2与承载板3连接。承载板3上部也可为基床底层13。
14.如图5和图6所示，深埋式桩板结构设置在路堤基底，桩体1与承载板3直接刚性连接，承载板3上部依次为路基本体7和路基基床8，路基基床8上部设置有轨道结构4，轨道结构4包括钢轨5。
15.为了进一步降低工程造价，提高长期服役性能，研究还提出了一种分幅托梁式桩板结构。如图7和图8所示，分幅托梁式桩板结构简化了承载板3受力，由于托梁2的横向连接作用，桩板结构抵抗不均匀下沉能力增强，横向刚度提高，有利于高速行车。同时，为了解决双线铁路列车动荷载作用下桩板结构中承载板3可能产生翘曲和扭转等较为复杂的受力现象，减小单线过车对桩板结构整体性能的影响，采用了双线左右侧承载板分幅设置。考虑温度应力和混凝土收缩徐变等因素的影响，桩板结构采用三跨为一联，相邻联处共用托梁和桩基，从而避免了悬挑段易受列车荷载冲击破坏的不利影响。
16.现有技术中的桩板结构，可以解决现有高速铁路膨胀土路堑加固结构存在的桩基下沉较深或数量较多的问题，涉及膨胀岩土工程技术领域。该桩板结构包括桩基、托梁、承载板及轨道结构，还包括与桩基外径适配的滑动层，滑动层套设在桩基上端并伸入膨胀土地基中一定深度，膨胀土地基与承载板之间具有间距以形成脱空层。
17.然而，上述桩板结构对于膨胀变形的调节能力有限，当膨胀值超过脱空层的调整范围后，承载板仍会持续上拱变形。其次，缓冲层为平面，且几何尺寸较薄，不利于吸收膨胀能量和上拱力。另外，桩帽与桩头配合时，需要切割桩头，不利于提高施工效率，也不利于降低桩头病害的发生。
18.对于成渝地区特有的红层软岩，传统桩板结构并不能有效的抵抗地基膨胀对路基结构造成的上拱变形。因此本发明针对成渝中线红层软岩深挖路堑持续上拱变形问题，结合红层软岩特有的力学性质，提出了一种桩板结构。
技术实现要素：19.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种桩板结构，其采用纵截面为弓形的中部弹性吸能缓冲层，相比于板状的缓冲层，大大提高了缓冲层的体积，有利于吸收形变能量，有利于避免承载板变形。
20.本发明提供了一种桩板结构，所述桩板结构包括多个桩体，所述桩体上方设置有承载板，承载板底面中部、相邻桩体之间设置有中部弹性吸能缓冲层，所述中部弹性吸能缓冲层的纵截面为弓形；所述承载板的底面开设有用于容纳所述中部弹性吸能缓冲层顶部的凹槽，所述凹槽的槽壁与所述中部弹性吸能缓冲层的顶部相贴合。利用本实施方式的桩板结构，中部弹性吸能缓冲层的纵截面呈弓形，相比于板状的缓冲层，大大提高了缓冲层的体
积，有利于吸收形变能量，有利于避免承载板变形。
21.在一个实施方式中，所述承载板底面两侧设置有侧部弹性吸能缓冲层，所述侧部弹性吸能缓冲层的纵截面由相互平行的两个弦以及两个弦所在的圆围合而成，所述承载板的底部与所述侧部弹性吸能缓冲层的顶部的接触面为平面。通过该实施方式，有利于避免在承载板底面两端开设凹槽，避免降低承载板的承载能力。
22.在一个实施方式中，所述桩体的桩顶设置有台阶面，桩帽的底面与所述台阶面的顶面相贴合，以使所述桩帽与所述桩顶之间能够存在有间隙。通过该实施方式，通过统一台阶面的高度，有利于将各个桩帽的高度设置在同一水平线上，从而有利于桩板结构的稳定性；同时，由于桩帽与桩顶之间能够存在有间隙，桩顶无需与桩帽贴合，从而避免了现场切割桩顶以使顶端呈平面以便与桩帽贴合。现场切割桩顶对工艺要求较高，一般会使桩顶破碎，不利于其保持较高的承载能力和承担长期动荷载，会导致桩顶的病害的产生和发展。
23.在一个实施方式中，所述桩帽位于相邻的两个所述中部弹性吸能缓冲层之间或位于所述中部弹性吸能缓冲层与所述侧部弹性吸能缓冲层之间，所述桩帽的侧壁与所述中部弹性吸能缓冲层或者所述侧部弹性吸能缓冲层的侧壁相贴合。通过该实施方式，能够使桩板结构更加紧密，有利于提高其承载能力。同时，缓冲层也能够更好地保护桩帽避免桩帽变形。
24.在一个实施方式中，所述桩板结构还包括丝杠，所述丝杠的两端设置在所述桩帽内部和轨道结构的顶部，通过旋转螺杆能够带动与螺母固定连接的所述桩帽竖直移动以调节所述桩帽与所述轨道结构顶部之间的距离。通过该实施方式，丝杠能够抬升或沉降承载板，以应对持续的上拱变形和沉降变形。
25.在一个实施方式中，所述桩帽的顶部与所述承载板的底部刚性连接，所述桩帽与所述承载板的连接处设置有钢筋网、抗剪弯筋和加密箍筋。通过该实施方式，能够提高桩帽的顶部与承载板的底部刚性连接的连接强度。
26.在一个实施方式中，所述中部弹性缓冲层与所述侧部弹性缓冲层由土工泡沫构成。通过该实施方式，有利于提高缓冲层的形变能力和承载能力。
27.在一个实施方式中，所述中部弹性吸能缓冲层的跨度在3.5至8.0米之间，所述中部弹性吸能缓冲层的顶点与底面之间的距离在0.3至2.0米之间。通过该实施方式，有利于提高中部弹性吸能缓冲层的最大形变量，有利于其吸收形变能量以更好地保护承载板。
28.在一个实施方式中，该桩板结构包括由上到下依次设置的轨道结构、基床表层、基床底层和基床以下路堤，所述基床以下路堤的底部外侧设置有级配碎石，所述基床表层也由级配碎石构成，用于排水和承载。通过该实施方式，有利于避免桩板结构内积水。
29.在一个实施方式中，所述桩板结构为浅埋式桩板结构，所述承载板设置在所述基床表层内，所述中部弹性吸能缓冲层位于所述基床底层顶部。通过该实施方式，上述桩板结构能够适用于浅埋式桩板结构。
30.在一个实施方式中，所述桩板结构为深埋式桩板结构，所述承载板设置在所述基床以下路堤的顶部，所述中部弹性吸能缓冲层位于所述基床以下路堤内部。
31.通过该实施方式，上述桩板结构能够适用于深埋式桩板结构。
32.在一个实施方式中，所述桩体的桩基为圆台状；且所述桩体为抗拔承载桩。
33.通过该实施方式，增大了桩基的底面面积，提高了桩体的稳定性。
34.本技术提供的桩板结构，相较于现有技术，具有如下的有益效果。
35.1、利用本技术的桩板结构，中部弹性吸能缓冲层的纵截面呈弓形，相比于板状的缓冲层，大大提高了缓冲层的体积，有利于吸收形变能量，有利于避免承载板变形。
36.2、桩顶设置有台阶面，桩帽的底面与台阶面的顶面相贴合，以使桩帽与桩顶之间能够存在有间隙。通过统一台阶面的高度，有利于将各个桩帽的高度设置在同一水平线上，从而有利于桩板结构的稳定性；同时，由于桩帽与桩顶之间能够存在有间隙，桩顶无需与桩帽贴合，从而避免了现场切割桩顶以使顶端呈平面以便与桩帽贴合。现场切割桩顶对工艺要求较高，一般会使桩顶破碎，不利于其保持较高的承载能力和承担长期动荷载，会导致桩顶的病害的产生和发展。
37.3、桩板结构还包括丝杠，丝杠的两端设置在桩帽和轨道结构的顶部，通过旋转螺杆能够带动与螺母固定连接的桩帽竖直移动以调节桩帽与轨道结构顶部之间的距离。丝杠能够抬升或沉降承载板，以应对持续的上拱变形和沉降变形。
38.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
39.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述，其中：
40.图1显示了现有技术中的非埋式桩板结构的横断面；
41.图2显示了现有技术中的非埋式桩板结构的纵断面；
42.图3显示了现有技术中的浅埋式桩板结构的横断面；
43.图4显示了现有技术中的浅埋式桩板结构的纵断面；
44.图5显示了现有技术中的深埋式桩板结构的横断面；
45.图6显示了现有技术中的深埋式桩板结构的纵断面；
46.图7显示了现有技术中的分幅托梁式桩板结构的仰视示意图；
47.图8显示了现有技术中的分幅托梁式桩板结构的纵断面；
48.图9显示了根据本发明一实施方式的浅埋式桩板结构的横断面；
49.图10显示了根据本发明一实施方式的深埋式桩板结构的横断面。
50.附图标记清单：
[0051]1‑
桩体；2
‑
托梁；3
‑
承载板；4
‑
轨道结构；5
‑
钢轨；6
‑
基床表层；7
‑
路基本体；8
‑
路基基床；9
‑
桩基；10
‑
桩帽；11
‑
丝杠；12
‑
基床以下路堤；13
‑
基床底层；14
‑
中部弹性吸能缓冲层；15
‑
侧部弹性吸能缓冲层；16
‑
级配碎石。
[0052]
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
[0053]
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0054]
如图9和图10所示，本实施方式提供了一种桩板结构，桩板结构包括多个桩体1，桩体1上方设置有承载板3，承载板3底面中部、相邻桩体1之间设置有中部弹性吸能缓冲层14，中部弹性吸能缓冲层14的纵截面为弓形；承载板3的底面开设有用于容纳中部弹性吸能缓冲层14顶部的凹槽，凹槽的槽壁与中部弹性吸能缓冲层14的顶部相贴合。
[0055]
现有的桩板结构的缓冲层为板状结构，且其厚度较小，在持续的上拱变形和沉降变形的过程中，缓冲层由于体积有限，吸收形变能量的能力有限，不能较好地保护承载板3。
[0056]
本实施方式中，中部弹性吸能缓冲层14的纵截面为弓形，相比于板状的缓冲层，大大提高了缓冲层的体积，有利于吸收形变能量，有利于避免承载板3变形。
[0057]
当中部弹性吸能缓冲层14受到上拱力和下沉力时，其发生形变，吸收能量，中部弹性吸能缓冲层14的体积越大，中部弹性吸能缓冲层14的形变量能够达到更大，从而能够吸收更多的能量。
[0058]
本实施方式中，承载板3的厚度在0.5至1.8米之间。桩体1的桩径在0.5至1.5米之间。桩体1的间距在4.0至9.5米之间。
[0059]
优选地，承载板3的厚度为1.2米，桩体1的桩径为1.2米，桩体1的间距为5.8米。
[0060]
本实施方式尤其适用于解决山地多雨、膨胀泥岩区域，过渡段及正线路基的持续上拱变形问题。
[0061]
利用本实施方式的桩板结构，中部弹性吸能缓冲层14的纵截面呈弓形，相比于板状的缓冲层，大大提高了缓冲层的体积，有利于吸收形变能量，有利于避免承载板3变形。
[0062]
在一个实施方式中，如图9所示，承载板3底面两侧设置有侧部弹性吸能缓冲层15，侧部弹性吸能缓冲层15的纵截面由相互平行的两个弦以及两个弦所在的圆围合而成，承载板3的底部与侧部弹性吸能缓冲层15的顶部的接触面为平面。
[0063]
承载板3的底面两端不宜设置凹槽结构，避免降低承载板3的承载能力。因此，承载板3底面两侧设置有侧部弹性吸能缓冲层15，侧部弹性吸能缓冲层15的纵截面由相互平行的两个弦以及两个弦所在的圆围合而成，承载板3的底部与侧部弹性吸能缓冲层15的顶部的接触面为平面。
[0064]
通过该实施方式，有利于避免在承载板3底面两端开设凹槽，避免降低承载板3的承载能力。
[0065]
在一个实施方式中，桩体1的桩顶设置有台阶面，桩帽10的底面与台阶面的顶面相贴合，以使桩帽10与桩顶之间能够存在有间隙。
[0066]
桩顶设置有台阶面，桩帽10的底面与台阶面的顶面相贴合，通过统一台阶面的高度，有利于将各个桩帽10的高度设置在同一水平线上，从而有利于桩板结构的稳定性。
[0067]
更重要的是，桩帽10的底面与台阶面的顶面相贴合，以使桩帽10与桩顶之间能够存在有间隙。也即是，桩顶无需与桩帽10贴合，从而避免了现场切割桩顶以使顶端呈平面以便与桩帽10贴合。桩顶桩顶现场切割桩顶对工艺要求较高，一般会使桩顶破碎，不利于其保持较高的承载能力和承担长期动荷载，会导致桩顶的病害的产生和发展。
[0068]
优选地，桩顶伸入桩帽10内的高度不宜小于100毫米。
[0069]
通过该实施方式，通过统一台阶面的高度，有利于将各个桩帽10的高度设置在同一水平线上，从而有利于桩板结构的稳定性；同时，由于桩帽10与桩顶之间能够存在有间隙，桩顶无需与桩帽10贴合，从而避免了现场切割桩顶以使顶端呈平面以便与桩帽10贴合。现场切割桩顶对工艺要求较高，一般会使桩顶破碎，不利于其保持较高的承载能力和承担长期动荷载，会导致桩顶的病害的产生和发展。
[0070]
在一个实施方式中，如图9和图10所示，桩帽10位于相邻的两个中部弹性吸能缓冲层14之间或位于中部弹性吸能缓冲层14与侧部弹性吸能缓冲层15之间，桩帽10的侧壁与中
部弹性吸能缓冲层14或者侧部弹性吸能缓冲层15的侧壁相贴合。
[0071]
通过该实施方式，能够使桩板结构更加紧密，有利于提高其承载能力。同时，缓冲层也能够更好地保护桩帽10避免桩帽10变形。
[0072]
在一个实施方式中，如图9和图10所示，桩板结构还包括丝杠11，丝杠11的两端设置在桩帽10内部和轨道结构4的顶部，通过旋转螺杆能够带动与螺母固定连接的桩帽10竖直移动以调节桩帽10与轨道结构4顶部之间的距离。
[0073]
当缓冲层的形变量达到极值，其不能够通过继续形变吸收上拱力和下沉力，为了避免承载板3变形，设置了丝杠11，以应对持续上拱变形和沉降变形，避免了施工难度较大的后期整治，例如人工开挖，节约了整治成本，提高了长期服役性能。
[0074]
丝杠11能够抬升或沉降承载板3，以应对持续的上拱变形和沉降变形。
[0075]
通过该实施方式，丝杠11能够抬升或沉降承载板3，以应对持续的上拱变形和沉降变形。
[0076]
在一个实施方式中，桩帽10的顶部与承载板3的底部刚性连接，桩帽10与承载板3的连接处设置有钢筋网、抗剪弯筋和加密箍筋。
[0077]
通过该实施方式，能够提高桩帽10的顶部与承载板3的底部刚性连接的连接强度。
[0078]
在一个实施方式中，中部弹性缓冲层与侧部弹性缓冲层由土工泡沫构成。
[0079]
通过该实施方式，有利于提高缓冲层的形变能力和承载能力。
[0080]
在一个实施方式中，中部弹性吸能缓冲层14的跨度在3.5至8.0米之间，中部弹性吸能缓冲层14的顶点与底面之间的距离在0.3至2.0米之间。
[0081]
通过该实施方式，有利于提高中部弹性吸能缓冲层14的最大形变量，有利于其吸收形变能量以更好地保护承载板3。
[0082]
在一个实施方式中，如图9和图10所示，该桩板结构包括由上到下依次设置的轨道结构4、基床表层6、基床底层13和基床以下路堤12，基床以下路堤12的底部外侧设置有级配碎石16，基床表层6也由级配碎石16构成，用于排水和承载。
[0083]
通过该实施方式，有利于避免桩板结构内积水。
[0084]
在一个实施方式中，如图9所示，桩板结构为浅埋式桩板结构，承载板3设置在基床表层6内，中部弹性吸能缓冲层14位于基床底层13顶部。
[0085]
通过该实施方式，上述桩板结构能够适用于浅埋式桩板结构。
[0086]
在一个实施方式中，如图10所示，桩板结构为深埋式桩板结构，承载板3设置在基床以下路堤12的顶部，中部弹性吸能缓冲层14位于基床以下路堤12内部。
[0087]
通过该实施方式，上述桩板结构能够适用于深埋式桩板结构。
[0088]
在一个实施方式中，如图9和图10所示，桩体1的桩基9为圆台状；且桩体1为抗拔承载桩。。
[0089]
通过该实施方式，增大了桩基9的底面面积，提高了桩体1的稳定性。
[0090]
优选地，本实施方式的桩体1为高强度抗拔承载桩。
[0091]
优选地，承载板3为高强度混凝土板，其混凝土强度等级不宜低于c35；桩体1为混凝土结构，其混凝土强度等级不宜低于c30。
[0092]
优选地，承载板3的主筋宜采用hrb400或以上等级钢筋。
[0093]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、
“
外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0094]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。