[发明专利]一种无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算方法

说明书

一种无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算方法，以合理确定膨胀土中抗隆起桩基的锚固力，为复合桩基的桩长设计提供依据，计算简便，能够满足实际工程需要。该方法包括以下步骤：①通过现场调查实测，确定桩基“中性点”深度l₀，单位m；通过室内试验或现场调查实测，确定桩基“中性点”以下桩‑土界面的负摩阻力f'，单位kPa；通过室内试验或现场调查实测，确定桩基“中性点”以上桩‑土界面的胀切力f，单位kPa；②通过以下公式确定膨胀土中抗隆起桩基的锚固力F_u

技术领域

本发明涉及高速铁路路基桩基技术领域，特别涉及一种无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算方法。

技术背景

在工程建设中，膨胀土大都属于非饱和土范畴，在大气降雨或外界渗水条件下，非饱和膨胀土吸水产生隆起变形。高速无砟铁路变形控制要求极其严格，铺轨后轨道扣件容许的调整量仅为4mm。对于低路堤或路堑，基底膨胀土隆起变形极易导致轨面上升，引发高速铁路无砟轨道板开裂，造成重大的无砟轨道病害，甚至危及高速列车的行车安全。

为了减弱或消除无砟轨道路基基底膨胀土的隆起变形，广泛采用抗隆起桩基(如CFG桩、素混凝土桩、钢筋混凝土桩等)进行路基基底膨胀土加固处理。工程实践表明，经抗隆起桩基加固的路基基底膨胀土隆起变形得到了有效控制。公开号为CN204356594U的中国实用新型专利公开了一种无砟轨道膨胀土路堑-基床构造。该专利路堑基底采用桩基加固的主要目的是为了减弱或消除膨胀土地基的隆起变形，但对膨胀土中桩基能够提供多少锚固力并未交代，目前也无相关文献或专利予以报道。然而，在海外工程实践中，面对路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算，国内工程师往往束手无策，难以有效响应国外咨询专家的质疑。可见，该领域存在技术不足，迫切需要提出一种无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算方法，以合理确定膨胀土中抗隆起桩基的锚固力，为复合桩基的桩长设计提供依据，计算简便，能够满足实际工程需要。

本发明解决上述技术所采用的技术方案如下：

本发明提出一种无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算方法，包括以下步骤：

①通过现场调查实测，确定桩基“中性点”深度l₀，单位m；通过室内试验或现场调查实测，确定桩基“中性点”以下桩-土界面的负摩阻力f'，单位kPa；通过室内试验或现场调查实测，确定桩基“中性点”以上桩-土界面的胀切力f，单位kPa；

②通过以下公式确定膨胀土中抗隆起桩基的锚固力Fu

式中：F_u为膨胀土中抗隆起桩基的锚固力，单位kN；L为桩基设计桩长，单位m；l₀为桩基“中性点”深度，单位m，由步骤①确定；d为桩基设计桩径，单位m；f'为桩基“中性点”以下桩-土界面的负摩阻力，单位kPa，由步骤①确定；f为桩基“中性点”以上桩-土界面的胀切力，单位kPa，由步骤①确定。

本发明的有益效果是：综合考虑了桩基“中性点”深度、桩基“中性点”以下桩-土界面的负摩阻力、桩基“中性点”以上桩-土界面的胀切力三大因素，并结合抗隆起桩基的锚固工作机理，采用分段函数分析得到无砟轨道路基基底膨胀土中抗隆起桩基的锚固力测算公式，能合理确定抗隆起桩基的锚固力，为抗隆起桩基的桩长设计提供科学依据，避免设计的桩长过短或过长，造成锚固力不足或材料浪费。该方法操作快捷，计算简便，满足工程需要，弥补了现有技术的短板。

附图说明

图1是无砟轨道低路堤基底膨胀土中抗隆起桩基加固的横断面图。

图2是无砟轨道路堑基底膨胀土中抗隆起桩基加固的横断面图。