[发明专利]岩溶区既有路堑拓宽路基结构的设计及施工方法

说明书

本发明公开了岩溶区既有路堑拓宽路基结构，包括基底溶洞区和基底非溶洞区，基底溶洞区设有长桩和短桩，基底非溶洞区设有短桩，长桩桩底设置在基底溶洞区下方稳定地层中，长桩和短桩桩顶上设有轻质置换体，轻质置换体上填筑有土质填料，轻质置换体两侧设有排水沟。轻质土材料密度低且抗压能力高能够减小拓宽路基的附加应力，轻质置换体能提高结构整体性，让上部结构荷载顺利传至下部长桩和短桩，避免产生偏心力，不仅能有效承载上部路基、轨道及列车荷载，还能起到等载置换作用，有效降低作用于溶洞顶板的附加应力，避免发生变形破坏；该结构可避免注浆引发既有路堑产生上拱病害，保证了高速列车的安全运营；该结构工程造价低，有效控制工程投资。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及岩溶区既有路堑拓宽路基结构及设计与施工方法。

背景技术

近年来，随着轨道交通迅速发展，新建（构）筑物与既有建（构）筑物难免交叉影响，二者相互关系包括紧邻、上跨、下穿等。在新建（构）筑物附加荷载作用下，既有建（构）筑物可能产生不均匀沉降、倾斜失稳、压溃压裂等病害，甚至引发重大安全事故。随着高速铁路逐步成网，新建铁路势必接入国家八纵八横主干线。

在高速无砟铁路设计中，为了满足线路接轨或节约用地等目的，常需对既有路堑拓宽开挖形成新路堑。在卡斯特地貌，岩溶分布复杂，已建路堑基底可能分布各种隐伏岩溶或未处理到位的溶洞，新建路堑基底也同样分布着复杂岩溶，且岩溶之间还存在着相互贯通的裂隙通道。从工程设计角度而言，此类新路堑基底岩溶应进行加固，且一般都采用注浆予以处理，但在此类工程中浆液容易通过裂隙通道扩散至已建路堑基底岩溶，当注浆浆液压力过大时，就可能造成已建路堑基底发生上拱变形，从而影响高速列车运营的舒适性，甚至可能造成重大安全事故，可见，注浆存在较高的工程风险。若采用桩板结构等措施加固，就容易导致工程造价偏高、投资大幅增加。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的加固方法工程风险高和工程造价偏高投资大幅增加的问题，提供岩溶区既有路堑拓宽路基结构及设计与施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

岩溶区既有路堑拓宽路基结构，包括基底溶洞区和基底非溶洞区，基底溶洞区设有长桩和短桩，基底非溶洞区设有短桩；

长桩的桩底设置在基底溶洞区下方稳定地层中，长桩和短桩的桩顶上设有轻质置换体，轻质置换体上填筑有土质填料，轻质置换体的两侧设有排水沟。

通过上述结构，轻质土材料密度低且抗压能力高能够减小拓宽路基的附加应力，轻质置换体能够提高结构的整体性，让上部结构荷载顺利传递至下部长桩和短桩，避免上部结构产生偏心力，排水沟利于拓宽路基结构的表面排水，利用长桩和短桩的加固方法不仅能有效承载上部路基、轨道及列车荷载，还能起到等载置换作用，有效降低作用于溶洞顶板的附加应力，避免溶洞发生变形破坏；另一方面，该结构可避免注浆引发既有路堑产生上拱病害，对既有铁路路堑影响小，保证了高速列车的安全运营；而相比传统刚性加固结构，该结构工程造价低，有效控制了工程投资。

作为本发明的优选方案，长桩和短桩均包括成桩轻质体和埋设在成桩轻质体中的复合加筋笼。通过上述结构，轻质土材料密度低且抗压能力高，能减少拓宽路基的附加应力，复合加筋笼具有环箍效应，保证了长桩与短桩具有足够的抗压能力。

作为本发明的优选方案，复合加筋笼包括交汇为一体的竖向土工格栅和环形土工格栅，竖向土工格栅沿周向间隔设置，环形土工格栅沿竖向间隔设置，相邻两条竖向土工格栅与相邻两条环形土工格栅之间形成四边形网孔。通过上述结构，利用竖向土工格栅和环形土工格栅的抗拉能力，在桩顶荷载作用下环形土工格栅还起到箍筋作用，保证桩体能够提供足够的抗压能力，避免溃桩或断桩发生。

作为本发明的优选方案，成桩轻质体包括轻质土，在复合加筋笼外壁与地基钻孔孔壁之间设有一层保护层。通过上述结构，通过保护层保护复合加筋笼的结构。