[發明專利]一種高鐵路基下膨脹土地基加固構造及施工方法

在審

• 申請號: 202210449106.4
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114960305A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 段君義;粟雨;楊果林;劉偉平;林宇亮
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: E01B2/00
• 分類號: E01B2/00;E01B1/00
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎;梁捷

1.一種高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，包括仿生樁體結構(1)、側向減脹功能體結構(2)、膨脹土地基(3)、雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)和高鐵基床結構(5)；

所述膨脹土地基(3)內沿深度方向設置有多個仿生樁體結構(1)和側向減脹功能體結構(2)，所述膨脹土地基(3)包括位于下部的膨脹土地基穩定區(32)和位于上部的膨脹土地基活動區(31)；所述仿生樁體結構(1)沿長度方向豎向穿過膨脹土地基活動區(31)，延伸至膨脹土地基穩定區(32)內；所述側向減脹功能體結構(2)豎向設置在膨脹土地基活動區(31)內；

在膨脹土地基活動區(31)范圍內的仿生樁體結構(1)的表面設置有呈蛇皮鱗狀堆疊的排列臺階(11)；

所述側向減脹功能體結構(2)包括均勻混合的柔性散體材料(21)和剛性散體材料(22)；

所述膨脹土地基(3)的頂面上設置有雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)；

所述雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)的頂面上設置有高鐵基床結構(5)；

所述雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)包括雙絞六邊形格賓網(45)、柔性材料(43)和/或土填料(44)。

2.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述仿生樁體結構(1)采用鋼筋混凝土預先澆筑而成，仿生樁體結構(1)外徑不大于0.8m，呈蛇皮鱗狀堆疊的排列臺階(11)的斜面與仿生樁體結構(1)長度方向呈夾角為2°～12°，每個排列臺階(11)在仿生樁體結構(1)長度方向的長度為0.10m～0.35m，相鄰排列臺階(11)之間的重疊長度為0.05m～0.10m，在仿生樁體結構(1)樁徑方向的最大凸出厚度為0.01m～0.05m。

3.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述仿生樁體結構(1)的橫截面呈圓形或方形，在膨脹土地基(3)內沿水平面按照菱形或平行四邊形方式分布；所述側向減脹功能體結構(2)的橫截面呈圓形或方形，在膨脹土地基(3)內沿水平面按照菱形或平行四邊形方式分布，在相鄰四個仿生樁體結構(1)圍成的區域中心設置一個側向減脹功能體結構(2)。

4.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)包括設置在下部的柔性夾層(41)和設置在上部的剛性夾層(42)，柔性夾層(41)包括雙絞六邊形格賓網(45)和設置在雙絞六邊形格賓網(45)上方和下方的柔性材料(43)，剛性夾層(42)包括雙絞六邊形格賓網(45)和設置在雙絞六邊形格賓網(45)上方和下方的土填料(44)。

5.根據權利要求4所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述柔性夾層(41)厚度為0.15m～0.25m，所述剛性夾層(42)厚度為0.25～0.45m。

6.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述柔性材料(43)為無粘聚力的橡膠顆粒，且橡膠顆粒粒徑大于0.005m；所述土填料(44)為符合《高速鐵路設計規范》的A組填料。

7.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述雙絞六邊形格賓網(45)為由覆塑鋼絲絞合成的具有六邊形網孔的網片結構，其網孔尺寸的長度不大于0.12m，其網孔尺寸的寬度不大于0.10m，覆塑鋼絲直徑為2.2mm～5.0mm。

8.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)的上表面設置成一定坡度用于排水，設置成用于排水的坡度為2.5％～5.5％，且在雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)的側面設置有排水溝(6)。

9.根據權利要求1所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造，其特征在于，所述側向減脹功能體結構(2)中的柔性散體材料(21)與剛性散體材料(22)的質量之比為1：0.1～10。

10.一種高鐵路基下膨脹土地基加固構造的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據施工現場膨脹土地基(3)的膨脹特性和水文地質資料，確定如權1-9中任意一項所述的高鐵路基下膨脹土地基加固構造的具體設計參數；

S2：在攪拌場，將柔性散體材料(21)和剛性散體材料(22)進行混合攪拌，制作側向減脹功能體材料；

S3：在預制場，根據仿生樁體結構(1)表面的呈蛇皮鱗狀堆疊的排列臺階(11)的參數，制作相應的仿生樁體結構(1)的模板，并完成模板組裝；

S4：根據仿生樁體結構(1)的尺寸和布筋設計要求，綁扎鋼筋，安放在組裝好的仿生樁體結構(1)的模板中；澆筑混凝土并養護成型，待仿生樁體結構(1)的混凝土強度達到設計要求強度之后，拆除模板，并持續養護至混凝土設計強度，再利用運輸工程車輛將仿生樁體結構(1)轉移至施工現場；

S5：在施工現場修整膨脹土地基(3)，使膨脹土地基(3)達到施工前的場地工作要求；按照設計布局進行放線，利用鉆孔機鉆設深度不小于1.5m的引孔，將仿生樁體結構(1)放入鉆好的引孔中，利用壓樁機將仿生樁體結構(1)的整個長度壓入膨脹土地基(3)內；仿生樁體結構(1)按照跳樁方式進行施工；

S6：按照設計的放線位置，利用旋挖鉆機開設深度達到膨脹土地基穩定區(32)頂面的鉆孔，然后在鉆孔內填充滿側向減脹功能體材料，形成側向減脹功能體結構(2)；

S7：在膨脹土地基(3)頂面鋪設雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)；

S8：在雙絞六邊形格賓網疊合層結構(4)的頂面填筑基床填料并壓實至設計壓實度，形成高鐵基床結構(5)。