专利名称：土工合成材料包裹式真空预压垫层结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路路基工程，特别是涉及路基工程中用于复合地基、基础换填、基床
换填的垫层结构。
背景技术：
铁路路基是轨道的基础，是铁路线路的重要组成部分。它是支撑轨道和传递列车 荷载的建筑物，在保证列车安全运行中起着重要作用。铁路路基面上所承受的轨道和列车 荷载及路基自重最后都将传给地基，由地基承受，因此，地基的稳固与否对铁路路基的稳固 性至关重要。 目前，对于线路等级较高的铁路，当其路基的地基欠稳固时，常采用复合地基处 理。复合地基就是设置于地基中的桩和桩周地基土共同承担荷载的地基。复合地基由桩、 桩间土和垫层构成。垫层位于桩顶，是介于路堤和地基之间的结构层，是复合地基的重要组 成部分，用于改善路堤和地基的工作条件，扩散、调整复合地基中桩和桩间土的应力分配。
垫层的作用机理垫层受上部荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩 及桩间土，使二者共同受力，形成了一个桩土复合受力的整体，共同承担上部荷载。复合地 基的桩土应力分担比取决于垫层的整体刚度，垫层的整体刚度是桩土分担荷载比的主要影 响因素，而桩土荷载比是路基沉降的控制因素。不同形式的垫层刚度有很大不同，因此，垫 层的结构型式在某种意义上是路基沉降控制的关键因素之一。 根据垫层结构的不同，铁路路基工程中常用的复合地基结构为桩网结构和桩板结 构。现有技术中，桩网结构中垫层一般为0.5m左右碎石，碎石垫层内还可以夹铺一到两层 土工格栅或者夹铺土工格室；桩板结构中垫层为混凝土板。所述土工格栅为聚丙烯、聚氯乙 烯等高分子聚合物经定向拉伸形成的具有开孔网格的高强度平面网状材料，所述土工格室 为强化的高密度聚乙烯片材经高强力焊接而成的三维网状格室结构。 图1是现有技术的碎石垫层结构示意图。如图1所示，碎石垫层2置于路堤1和 地基3之间，地基3中有多根桩4，碎石垫层2位于桩4的桩顶。 图2是现有技术的碎石夹铺土工格栅垫层结构示意图。如图2所示，由碎石2和 土工格栅5组成的垫层置于路堤1和地基3之间，并位于地基3中的多根桩4的桩顶。垫 层中的土工格栅5为上下两层。 图3是现有技术的混凝土板垫层结构示意图。如图3所示，混凝土板垫层6置于 路堤1和地基3之间，并位于地基3中的多根桩4的桩顶。 上述现有技术的铁路复合地基的垫层，在承担的上覆荷载作用下，其变形适应性 和应力调节作用难以达到较高线路等级的铁路路基的要求。 图1所示的碎石垫层结构，内部无土工格栅，碎石等散体材料构成的垫层不是一 个整体结构，松散的碎石垫层传递上部荷载的应力扩散角较小，导致桩分担荷载较小，不能 充分发挥桩的作用。 图2所示的碎石夹铺土工格栅垫层结构，理论上改变了垫层受力时的横向应力状态，土工格栅的存在使垫层扩散应力的作用有所加大。但是，实际上土工格栅的应力、应变 都很小，对垫层材料位移的约束作用有限，垫层结构中土工格栅的作用很难有效发挥，使垫 层的应力调节作用十分有限。 图3所示的混凝土板垫层结构，其混凝土板的应力调节作用非常明显，但费用高，
不经济。同时，当混凝土板较薄时，强度不足，容易开裂，适应变形的能力较差。 因此，在铁路路基工程中，增加地基垫层的整体刚度和荷载应力扩散调节能力，是
地基垫层设计的关键问题，对整个路基工程建设都有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的地基垫层存在整体刚度小、应力调节功能差的问题，本发明推出 新结构的地基垫层，其目的在于用两布一膜土工布和土工格栅包裹垫层材料，并将密封的 两布一膜土工布包裹内部抽取真空，使垫层在高强土工格栅预加拉力和大气压的双重约束 下被压紧成整体，大大提高其整体刚度，明显增进调节桩土应力的作用。 本发明所涉及的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构由两布一膜土工布、土工 格栅和垫层材料构成，两布一膜土工布包裹垫层材料，土工格栅铺设在两布一膜土工布的 外侧并将包裹垫层材料的两布一膜土工布夹紧。 两布一膜土工布为两层土工布夹一层土工膜构成的布状体，土工布为合成纤维制 成的透水性布状织物。所述的垫层材料包括碎石、砂、土、石灰土、水泥土以及黏土混凝土。
包裹垫层材料的两布一膜土工布焊接成不漏气的包裹袋，并设置抽气口。包裹内 抽真空，并由铺设在两布一膜土工布外侧的土工格栅拉紧锁定。 本发明所涉及的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构用两布一膜土工布和高 强土工格栅包裹垫层材料，并将密封的两布一膜土工布包裹内部抽取真空，使垫层在高强 土工格栅预加拉力和大气压的双重约束下被压紧成整体，大大提高垫层的整体刚度，增进 承载能力，增加桩土应力的调节作用。而且，所述土工合成材料包裹式真空预压垫层结构简 单、可靠，设置方便，作为铁路路基复合地基、基础换填、基床换填的垫层结构有着广阔的应 用前景。 本发明所涉及的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构的设置方法包括铺设土 工格栅和两布一膜土工布，填筑垫层材料，焊接包裹并抽真空，锁定包裹。 铺设土工格栅和两布一膜土工布整平需设置垫层的地基桩顶，在地基桩顶上依 次铺设高强土工格栅和两布一膜土工布。 填筑垫层材料在两布一膜土工布上填筑垫层材料，用轻型压实设备碾压垫层材 料。 焊接包裹并抽真空用两布一膜土工布将垫层材料包裹起来并焊接牢固使之不漏 气，在包裹上设置抽气口 ，然后将包裹内抽真空。 锁定包裹由铺设在两布一膜土工布外侧的土工格栅将包裹拉紧锁定，再在包裹 周围填筑碎石。
图1是现有技术的碎石垫层结构示意图。
图2是现有技术的碎石夹铺土工格栅垫层结构示意图。
图3是现有技术的混凝土板垫层结构示意图。
图4是本发明的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构示意图。
图中标记说明
1、路堤 2、碎石垫层
3、地基 4、桩
5 、 土工格栅 6 、混凝土板垫层 7、两布一膜土工布 8、土工格栅
9、垫层材料
具体实施例方式
现结合附图对本发明作进一步阐述。 图4显示本发明的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构。 如图4所示，本发明所涉及的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构由两布一膜
土工布7、土工格栅8和垫层材料9构成，两布一膜土工布7包裹垫层材料9， 土工格栅8铺
设在两布一膜土工布7的外侧并将包裹垫层材料9的两布一膜土工布7夹紧。 两布一膜土工布7为两层土工布夹一层土工膜构成的布状体，土工布为合成纤维
制成的透水性布状织物。 垫层材料包括碎石、砂、土、石灰土、水泥土以及黏土混凝土。 本发明所涉及的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构的设置方法包括铺设土 工格栅和两布一膜土工布，填筑垫层材料，焊接包裹并抽真空，锁定包裹。 铺设土工格栅和两布一膜土工布整平需设置垫层的地基桩顶，在地基桩顶上依 次铺设土工格栅8和两布一膜土工布7。 填筑垫层材料在两布一膜土工布上填筑垫层材料9，用轻型压实设备碾压垫层 材料。 焊接包裹并抽真空用两布一膜土工布7将垫层材料包裹起来并焊接牢固使之不 漏气，在包裹上设置抽气口 ，将包裹内抽真空。 锁定包裹由铺设在两布一膜土工布7外侧的土工格栅8将包裹拉紧锁定，再在包 裹周围填筑碎石2。
权利要求
一种土工合成材料包裹式真空预压垫层结构，其特征在于由两布一膜土工布、土工格栅和垫层材料构成，两布一膜土工布包裹垫层材料，土工格栅铺设在两布一膜土工布的外侧并将包裹垫层材料的两布一膜土工布夹紧。
2. 根据权利要求1所述的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构其特征在于所述的 两布一膜土工布为两层土工布夹一层土工膜构成的布状体，土工布为合成纤维制成的透水 性布状织物。
3. 根据权利要求1所述的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构其特征在于所述的 土工格栅为高分子聚合物经定向拉伸形成的具有开孔网格的平面网状材料，高分子聚合物 为聚丙烯或聚氯乙烯。
4. 根据权利要求1所述的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构其特征在于所述的 垫层材料包括碎石、砂、土、石灰土、水泥土以及黏土混凝土。
5. —种根据权利要求1所述的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构的设置方法，其 特征在于，包括铺设土工格栅和两布一膜土工布，填筑垫层材料，焊接包裹并抽真空，锁定 包裹；铺设土工格栅和两布一膜土工布整平需设置垫层的地基桩顶，在地基桩顶上依次铺 设土工格栅和两布一膜土工布；填筑垫层材料在两布一膜土工布上填筑垫层材料，用轻型压实设备碾压垫层材料；焊接包裹并抽真空用两布一膜土工布将垫层材料包裹起来并焊接牢固使之不漏气， 在包裹上设置抽气口，将包裹内抽真空；锁定包裹由铺设在两布一膜土工布外侧的土工格栅将包裹拉紧锁定，再在包裹周围 填筑碎石。
全文摘要
本发明所涉及的土工合成材料包裹式真空预压垫层结构用两布一膜土工布和土工格栅包裹垫层材料，并将密封的两布一膜土工布内部抽取真空，使垫层在高强土工格栅预加拉力和大气压的双重约束下被压紧成整体，大大提高垫层的整体刚度，增进承载能力，增加应力调节作用。两布一膜土工布为两层土工布夹一层土工膜构成的布状体，土工布为合成纤维制成的透水性布状织物。垫层材料包括碎石、砂、土、石灰土、水泥土以及黏土混凝土等。而且，所述土工合成材料包裹式真空预压垫层结构简单、可靠，设置方便，作为铁路路基复合地基、基础换填、基床换填的垫层结构有着广阔应用前景。
文档编号E01B2/00GK101792990SQ20101013319
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者冷景岩, 宋绪国, 屈晓辉, 张凤维, 董捷 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司