本發明涉及巖土工程，特別涉及缺乏優質填料的高速鐵路路堤結構及其施工方法。

背景技術：

高速鐵路具有獨特的運輸優勢，近年來發展非常迅速，世界各國均有意建設高速鐵路的意愿。由于高速鐵路需要具有高平順性、穩定性和舒適性，對路基工程來說需要嚴格控制路基的變形，故高速鐵路建設中對路基工程的填料類型和壓實標準提出了很高的要求。高速鐵路路基工程相對于橋梁和隧道工程來說具有較大的經濟優勢，當級配碎石、AB組填料及C組碎石礫石類填料豐富時，修建高速鐵路路堤工程技術難度不大，但當缺乏路基優質填料，而普遍存在粉質粘土、粉土及粉砂等一般填料土時，修建高速鐵路路基工程成為了必須要解決技術難題，且還應具有較好的經濟優勢。故在缺乏路基優質填料的地區修建高速鐵路路堤工程，迫切需要一種新的路基結構和施工方法來解決存在的問題，且應具有經濟、施工方便、安全、環保等特點。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構，以滿足在缺乏路基優質填料的地區修建高速鐵路路堤工程的需要，且具有很好的經濟性。

本發明解決該技術問題采用技術方案如下：

本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構，包括：下部填筑體，采用普通路基填料分層壓實填筑在地基上；路堤基床表層，采用級配碎石分層填筑在下部填筑體頂部；預應力加筋層，分層設置在下部填筑體之中；U型土工棒，分層間隔設置，其開口端向下穿過預應力加筋層，插入下部填筑體之中。

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的施工方法，該方法包括如下步驟：

①在地基上采用普通填料分層壓實填筑第一分層下部填筑體；

②在第一分層下部填筑體上鋪設預應力加筋層；

③采用張拉機械在路堤橫斷面兩側張拉預應力加筋層；

④布設U型土工棒，U型土工棒間隔穿過預張拉的預應力加筋層，插入第一分層下部填筑體，插入深度超過其底部不小于5cm；

⑤施工完成步驟④中所有U型土工棒，解除預應力加筋層的張拉力；

⑥重復步驟①至步驟⑤步，直至完成所有分層下部填筑體填筑；

⑦分層填筑路堤基床表層。

本發明的有益效果是，采用普通填料替代高速鐵路路堤填筑所需優質填料，通過增大普通填料填筑路堤的側向約束壓力，以實現普通填料填筑體在較大圍壓約束作用下具有較高的抗變形能力和較高的穩定性，達到高速鐵路路堤工程需要滿足的功能，從而可以節約工程投資，同時滿足環保要求，在優質填料缺乏地區具有很好的經濟性。

附圖說明

本說明書包括如下六幅附圖：

圖1是本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的斷面示意圖。

圖2是本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的復合土工膜預應力加筋層與U型土工棒平面布置示意圖。

圖3是本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的土工格柵預應力加筋層與U型土工棒平面布置示意圖。

圖4是本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的預應力加筋層與U型土工棒布置連接示意圖。

圖5是現有路堤填筑體結構的作用機理示意圖。

圖6是本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的作用機理示意圖。

圖中示出構件名稱及所對應的標記：下部填筑體1、路堤基床表層2、預應力加筋層3、U型土工棒4。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

參照圖1、圖2、圖3和圖4，本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構包括：下部填筑體1，采用普通路基填料分層壓實填筑在地基上；基床表層2，采用級配碎石分層填筑在下部填筑體1頂部；預應力加筋層3，分層設置在下部填筑體1之中；U型土工棒4，分層間隔設置，其開口端向下穿過預應力加筋層3，插入下部填筑體1之中。

所述下部填筑體1可采用粉質粘土、粉土等常見土體填筑，要求分層填筑達到其最佳密實度，用以解決傳統優質填料缺乏的問題，并節約工程投資。

路堤基床表層2采用級配碎石分層填筑在下部填筑體1頂部，主要為高速鐵路提供高強度結構表層，用以抵抗高速列車動應力作用。

預應力加筋層3可采用強度較高的土工格柵或復合土工膜等材料，在U型土工棒4的作用下使得下部填筑體1形成塊狀的帶圍壓填筑體，從而使得采用普通填料填筑的下部填筑體1在較高圍壓的約束作用下具有較高的抗變形能力，能滿足高速鐵路路堤工程的要求。預應力加筋層3打破了傳統土工材料的外拉被動受力模式，能有效發揮其主動收縮受力模式，且不存在受力失效情況，同時對下部填筑體1還具有加筋作用，能提高路堤穩定性。U型土工棒4不但發揮了對預應力加筋層3的固定作用，對下部填筑體1還產生有利的側向約束作用。

參照圖1，所述下部填筑體1分層填筑厚度一般為0.3m，所述U型土工棒4高度一般比下部填筑體1分層填筑厚度大0.05m。參照圖1、圖2、圖3，所述U型土工棒4在預應力加筋層3頂部間隔交錯設置，同一分層橫向間距一般取0.5～1.0m，縱向間距一般為0.3m。

參照圖1，所述預應力加筋層3雙向抗拉強度一般不小于50kN/m，可采用土工格柵或復合土工膜等土工材料。

參照圖1，本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構的施工方法，包括如下步驟：

①在地基上采用普通填料分層壓實填筑第一分層下部填筑體1；

②在第一分層下部填筑體1上鋪設預應力加筋層3；

③采用張拉機械在路堤橫斷面兩側張拉預應力加筋層3；

④布設U型土工棒4，U型土工棒4間隔穿過預張拉的預應力加筋層3，插入第一分層下部填筑體1，插入深度超過其底部不小于5cm；

⑤施工完成步驟④中所有U型土工棒4，解除預應力加筋層3的張拉力；

⑥重復步驟①至步驟⑤步，直至完成所有分層下部填筑體填筑1；

⑦分層填筑路堤基床表層2。

參照圖1，所述步驟①中，下部填筑體1分層填筑厚度一般取0.3m。所述步驟③中，預應力加筋層3的預張拉力不小于30kN，分層設置間距增大，其所需張拉力相應加大。

圖5為現有路堤填筑體結構單元，由于其側向約束圍壓F較小，其在上部荷載作用下變形較大，故高速鐵路要求采用優質填料填筑才能滿足要求。圖5為本發明的路堤結構單元，由于在預應力加筋層3和U型土工棒4的作用下具有較高的側向約束圍壓F’，其在上部荷載作用下變形很小，即使采用普通填料填筑路堤也能滿足高速鐵路的變形要求，從而可以做到采用普通填料替代缺乏的優質填料建造高速鐵路的目的，并大大節約工程投資。

以上所述只是用圖解說明本發明一種高速鐵路預應力路堤填筑體結構及其施工方法的一些原理,并非是要將本發明局限在所示和所述的具體結構和施工方法適用范圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本發明所申請的專利范圍。