CN114960305B - 一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁路基下膨胀土地基加固构造，包括仿生桩体结构、侧向减胀功能体结构、膨胀土地基、双绞六边形格宾网叠合层结构和高铁基床结构；膨胀土地基内设置有多个仿生桩体结构和侧向减胀功能体结构，膨胀土地基包括下部的膨胀土地基稳定区和上部的膨胀土地基活动区；仿生桩体结构沿长度方向竖向穿过膨胀土地基活动区，延伸至膨胀土地基稳定区内；侧向减胀功能体结构竖向设置在膨胀土地基活动区内；在膨胀土地基活动区范围内的仿生桩体结构的表面设置有呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶；侧向减胀功能体结构包括均匀混合的柔性散体材料和刚性散体材料。本发明还公开了一种前述高铁路基下膨胀土地基加固构造的施工方法。

Description

一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程膨胀土地基加固处置技术领域，具体涉及一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法。

背景技术

根据《高速铁路设计规范(TB 10621-2014)》规定，高铁路基允许的沉降量小于15mm，而受限于扣件调整范围，路基隆起变形量应小于4mm。可见，高速铁路对路基隆起变形与沉降变形的控制要求十分严苛。然而，膨胀土是一种在含水率变化情况下具有显著胀缩变形特点的特殊土。受膨胀土的胀缩变形特性影响，膨胀土地区高铁路基的隆起变形与沉降变形容易超过规范的控制要求，引发路基变形灾害。工程实践表明，即便是微膨胀性土体也可引发路基变形病害。因此，提出合理措施控制路基隆起变形与沉降变形十分必要，这将关系到膨胀土地区高铁路基的运行安全。受线路标高、纵坡坡度、地形地貌及周边环境等条件影响，修建于膨胀土地区的高铁路基工程，其基床结构坐落在膨胀土地基上。因此，避免高铁路基产生过大隆起变形与沉降变形的关键技术问题为高铁路基下膨胀土地基隆起变形和沉降变形的控制措施。

而传统的控制措施，如：物理化学改良法、水平减胀层、深层渗水盲沟、全封闭防排水层、CFG桩加固法等，虽然可在一定程度上抑制和减缓膨胀土地基的变形发展，但在复杂气候与地质环境中，膨胀土地基变形的长期控制效果仍无法满足高铁路基工程的高标准要求，路基变形病害依旧不断产生。

专利文献CN201710609816公开了一种无砟轨道铁路膨胀土路堑结构及施工方法，它包括：水泥粉煤灰碎石桩，横向、纵向间隔成排设置在膨胀土地基中形成复合地基，其设置深度超过膨胀土大气影响厚度；弹性土工型材，设置在横向相邻两排水泥粉煤灰碎石桩之间的膨胀土地基表层中，沿膨胀土地基纵向延伸；垫层结构，分层填筑在复合地基顶部；基床底层和基床表层，基床底层分层填筑在垫层结构顶部，基床表层分层填筑在基床底层顶部；排水侧沟，设置在路堑结构两侧，在其底部设置纵向盲沟。该专利依靠弹性土工型材的弹性性能直接释放膨胀土地基的竖向变形，继而降低膨胀土的隆起变形，但存在释放竖向变形过量的问题，极容易适得其反，反而使得膨胀土地基沉降变形超标。

专利文献CN201810424707公开了一种膨胀软质岩无砟轨道路堑基床的抗隆起结构及施工方法，包括填筑于膨胀软质岩基底上的路堑基床底层、路堑基床表所述膨胀软质岩基底的岩体内横向、纵向间隔设置深消能孔、浅消能孔，各深消能孔、浅消能孔内填塞设置消能体，其上端口压入封口塞形成密封。所述深消能孔、浅消能孔之间设置锚入膨胀软质岩基底岩体内的变形监测元件。该专利的消能孔的存在降低了膨胀土地基的承载能力，从而使得对膨胀土地基沉降变形控制无法满足。

专利文献CN201911168759公开了一种含无砟轨道路基的膨胀土地基构造及施工方法，包括多孔管桩、膨胀土地基、土工合成材料加筋垫层和无砟轨道路基，所述多孔管桩和膨胀土地基设置在最下部，其上方从下至上依次设置土工合成材料加筋垫层和无砟轨道路基；所述膨胀土地基内竖向设置有多根多孔管桩，所述多孔管桩包括空心多孔桩体和填充在其内的弹性体材料，所述空心多孔桩体为空心的钢筋混凝土结构，所述多孔管桩还包括在径向上贯通空心多孔桩体内外壁的径向通孔。该专利可实现膨胀土地基的隆起变形和沉降变形的同时控制，但只适用于膨胀土土颗粒粒径较小的土质环境。

对于高铁路基而言，往往需要将膨胀土地基的隆起变形与沉降变形同时控制在规范控制要求内，不能出现顾此失彼的情况。与此同时，也需要加固构造措施能够适用于各种土颗粒粒径、不同膨胀等级的膨胀土地质环境。目前的加固措施尚无法解决这些问题，致使膨胀土地区高铁路基工程的变形病害依旧十分严重，膨胀土地区高铁路基的建设仍面临巨大困难与技术瓶颈。

因此，需要设计一种新的高铁路基下膨胀土地基加固结构及施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法，以解决背景技术中提出的目前的加固措施难以满足将膨胀土地基的隆起变形与沉降变形同时控制在规范控制要求内，不出现顾此失彼的情况，以及难以满足能够适用于各种土颗粒粒径、不同膨胀等级的膨胀土地质环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高铁路基下膨胀土地基加固构造，包括仿生桩体结构、侧向减胀功能体结构、膨胀土地基、双绞六边形格宾网叠合层结构和高铁基床结构；

所述膨胀土地基内沿深度方向设置有多个仿生桩体结构和侧向减胀功能体结构，所述膨胀土地基包括位于下部的膨胀土地基稳定区和位于上部的膨胀土地基活动区；所述仿生桩体结构沿长度方向竖向穿过膨胀土地基活动区，延伸至膨胀土地基稳定区内；所述侧向减胀功能体结构竖向设置在膨胀土地基活动区内；

在膨胀土地基活动区范围内的仿生桩体结构的表面设置有呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶；

所述侧向减胀功能体结构包括均匀混合的柔性散体材料和刚性散体材料；

所述膨胀土地基的顶面上设置有双绞六边形格宾网叠合层结构；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构的顶面上设置有高铁基床结构；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构包括双绞六边形格宾网、柔性材料和/或土填料。

在一种具体的实施方式中，所述仿生桩体结构采用钢筋混凝土预先浇筑而成，仿生桩体结构外径不大于0.8m，呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶的斜面与仿生桩体结构长度方向呈夹角为2°～12°，每个排列台阶在仿生桩体结构长度方向的长度为0.10m～0.35m，相邻排列台阶之间的重叠长度为0.05m～0.10m，在仿生桩体结构桩径方向的最大凸出厚度为0.01m～0.05m。

在一种具体的实施方式中，所述仿生桩体结构的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布；所述侧向减胀功能体结构的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布，在相邻四个仿生桩体结构围成的区域中心设置一个侧向减胀功能体结构。

在一种具体的实施方式中，所述双绞六边形格宾网叠合层结构包括设置在下部的柔性夹层和设置在上部的刚性夹层，柔性夹层包括双绞六边形格宾网和设置在双绞六边形格宾网上方和下方的柔性材料，刚性夹层包括双绞六边形格宾网和设置在双绞六边形格宾网上方和下方的土填料。

在一种具体的实施方式中，所述柔性夹层厚度为0.15m～0.25m，所述刚性夹层厚度为0.25～0.45m。

在一种具体的实施方式中，所述柔性材料为无粘聚力的橡胶颗粒，且橡胶颗粒粒径大于0.005m；所述土填料为符合《高速铁路设计规范》的A组填料。

在一种具体的实施方式中，所述双绞六边形格宾网为由覆塑钢丝绞合成的具有六边形网孔的网片结构，其网孔尺寸的长度不大于0.12m，其网孔尺寸的宽度不大于0.10m，覆塑钢丝直径为2.2mm～5.0mm。

在一种具体的实施方式中，所述双绞六边形格宾网叠合层结构的上表面设置成一定坡度用于排水，设置成用于排水的坡度为2.5％～5.5％，且在双绞六边形格宾网叠合层结构的侧面设置有排水沟。

在一种具体的实施方式中，所述侧向减胀功能体结构中的柔性散体材料与刚性散体材料的质量之比为1：0.1～10。

本发明还提供了一种高铁路基下膨胀土地基加固构造的施工方法，包括以下步骤：

S1：根据施工现场膨胀土地基的膨胀特性和水文地质资料，确定如前所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造的具体设计参数；

S2：在搅拌场，将柔性散体材料和刚性散体材料进行混合搅拌，制作侧向减胀功能体材料；

S3：在预制场，根据仿生桩体结构表面的呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶的参数，制作相应的仿生桩体结构的模板，并完成模板组装；

S4：根据仿生桩体结构的尺寸和布筋设计要求，绑扎钢筋，安放在组装好的仿生桩体结构的模板中；浇筑混凝土并养护成型，待仿生桩体结构的混凝土强度达到设计要求强度之后，拆除模板，并持续养护至混凝土设计强度，再利用运输工程车辆将仿生桩体结构转移至施工现场；

S5：在施工现场修整膨胀土地基，使膨胀土地基达到施工前的场地工作要求；按照设计布局进行放线，利用钻孔机钻设深度不小于1.5m的引孔，将仿生桩体结构放入钻好的引孔中，利用压桩机将仿生桩体结构的整个长度压入膨胀土地基内；仿生桩体结构按照跳桩方式进行施工；

S6：按照设计的放线位置，利用旋挖钻机开设深度达到膨胀土地基稳定区顶面的钻孔，然后在钻孔内填充满侧向减胀功能体材料，形成侧向减胀功能体结构；

S7：在膨胀土地基顶面铺设双绞六边形格宾网叠合层结构；

S8：在双绞六边形格宾网叠合层结构的顶面填筑基床填料并压实至设计压实度，形成高铁基床结构。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种高铁路基下膨胀土地基加固构造及施工方法能同时降低高铁路基下膨胀土地基因浸水而引起的过大隆起变形和因失水而引起的过大沉降变形，确保膨胀土地基的隆起变形和沉降变形同时控制在规范要求内，进而保障膨胀土地区高铁路基服役安全。

在浸水作用下，膨胀土地基产生膨胀压力和侧向变形，侧向减胀功能体结构被挤压而发挥侧向减胀效应，促使膨胀土地基的膨胀潜势和隆起变形降低。同时，仿生桩体结构与膨胀土的界面作用对仿生桩体结构之间的膨胀土形成约束，其中，仿生桩体结构表面的呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶能提高桩土界面的摩擦力，增强对仿生桩体结构之间的膨胀土的约束作用，进一步有效降低膨胀土地基的隆起变形。此外，仿生桩体结构与侧向减胀功能体结构置换了膨胀土地基内的一部分膨胀土，也对降低膨胀土地基的膨胀潜势和隆起变形有益。因此，侧向减胀功能体结构的侧向减胀效应、仿生桩体结构的界面作用及它们的置换作用，共同降低膨胀土地基的隆起变形。

在失水作用下，膨胀土地基出现膨胀压力降低和收缩变形，侧向减胀功能体结构发生回弹变形，以尽可能恢复膨胀土地基至初始状态。同时，仿生桩体结构及其表面呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶有助于提升膨胀土地基的承载能力，能弥补由侧向减胀功能体结构引起的膨胀土地基承载能力损失，从而维持膨胀土地基的整体承载性能。此外，位于膨胀土地基上方的双绞六边形格宾网叠合层结构能将高铁基床结构自重与列车荷载，经双绞六边形格宾网叠合层结构横向传递至仿生桩体结构顶部，继而通过仿生桩体结构传递至膨胀土地基稳定区深处，以降低膨胀土地基活动区土体所承受的上覆荷载，从而确保膨胀土地基沉降变形控制效果与传统桩网复合地基相当。因此，侧向减胀功能体的回弹性能、仿生桩体结构的界面作用及双绞六边形格宾网叠合层结构的荷载横向传递功能，共同降低膨胀土地基的沉降变形。

因此，本发明能对膨胀土地基内的侧向变形进行调控，进而有效降低并调控膨胀土地基的膨胀潜势，避免了对桩体材料抗拉强度和桩土界面剪切强度的过高要求，特别适用于应对地下水位上升、上部防排水措施失效引起的水分下渗、深厚强膨胀土地质等复杂环境，具有施工简单、工程投资低及环保等特点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种实施例的纵剖面的示意图；

图2是本发明一种实施例的膨胀土地基活动区内的仿生桩体结构和侧向减胀功能体结构的平面分布图；

图3是本发明一种实施例的双绞六边形格宾网叠合层结构的构造图；

图4是本发明一种实施例的仿生桩体结构的构造图；

图5是本发明一种实施例的侧向减胀功能体结构的构造图；

其中，1、仿生桩体结构；2、侧向减胀功能体结构；21、柔性散体材料；22、刚性散体材料；3、膨胀土地基；31、膨胀土地基活动区；32、膨胀土地基稳定区；4、双绞六边形格宾网叠合层结构；41、柔性夹层；42、刚性夹层；43、柔性材料；44、土填料；45、双绞六边形格宾网；5、高铁基床结构；6、排水沟。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供了一种高铁路基下膨胀土地基加固构造，包括仿生桩体结构1、侧向减胀功能体结构2、膨胀土地基3、双绞六边形格宾网叠合层结构4和高铁基床结构5；

所述膨胀土地基3内沿深度方向设置有多个仿生桩体结构1和侧向减胀功能体结构2，所述膨胀土地基3包括位于下部的膨胀土地基稳定区32和位于上部的膨胀土地基活动区31；所述仿生桩体结构1沿长度方向竖向穿过膨胀土地基活动区31，延伸至膨胀土地基稳定区32内；所述侧向减胀功能体结构2竖向设置在膨胀土地基活动区31内；

在膨胀土地基活动区31范围内的仿生桩体结构1的表面设置有呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11；

所述侧向减胀功能体结构2包括均匀混合的柔性散体材料21和刚性散体材料22；

所述膨胀土地基3的顶面上设置有双绞六边形格宾网叠合层结构4；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构4的顶面上设置有高铁基床结构5；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构4包括双绞六边形格宾网45、柔性材料43和/或土填料44。

所述膨胀土地基活动区31是指受温度、蒸发、降雨及地下水位波动等气候因素影响而引起膨胀土地基3中的土体竖向胀缩变形的区域，其区域深度可结合当地水文地质观测资料进行确定，如无相关资料情形时，也可根据相关规范的规定进行确定；所述膨胀土地基稳定区32是指在温度、蒸发、降雨及地下水位波动等气候因素影响下膨胀土地基3中的土体竖向胀缩变形保持不变的区域。

所述仿生桩体结构1采用钢筋混凝土预先浇筑而成，仿生桩体结构1外径不大于0.8m，呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11的斜面与仿生桩体结构1长度方向呈夹角为2°～12°，每个排列台阶11在仿生桩体结构1长度方向的长度为0.10m～0.35m，相邻排列台阶11之间的重叠长度为0.05m～0.10m，在仿生桩体结构1桩径方向的最大凸出厚度为0.01m～0.05m。呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11的竖向截面呈三角形，且在竖向上，上一个台阶的下端与下一个台阶的上端并不是刚好对接的，而会有重叠的。

结合蛇皮鳞与地面的高效摩擦作用的仿生力学特点，本发明对位于膨胀土地基活动区31内的仿生桩体结构1的表面设置呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11，该排列台阶11结构形式能显著增大桩土界面摩擦力，进而对桩间膨胀土地基3的隆起变形和沉降变形形成有效抑制，从而能克服以往在传统加固措施中由于桩土界面摩擦力不足而导致无法有效控制膨胀土地基3的隆起变形和沉降变形的难题。

所述侧向减胀功能体结构2中的柔性散体材料21为聚苯乙烯泡沫，其粒径分布范围为0.002m～0.01m，刚性散体材料22为细卵石，其最大粒径不大于0.005m。在膨胀土地基3内的膨胀压力变化作用下，柔性散体材料21发挥压缩和回弹功能，继而对膨胀土地基3内的膨胀压力大小进行调控；由于膨胀土地基3内的含水率变化幅度沿深度方向的分布是不均匀的，这导致膨胀土地基3内的膨胀压力沿深度的分布也是不均匀的，进而使得仿生桩体结构1处于不利的受力状态；掺入刚性散体材料22能显著提高柔性散体材料21在空间上的流动性，使得侧向减胀功能体结构2具有良好的空间流动性特点，该特点使得侧向减胀功能体结构2能调整膨胀土地基3内的膨胀压力的不均匀分布情况向着均匀分布情况转变，促使膨胀土地基3的整体膨胀潜势均匀降低，继而改善仿生桩体结构1上的受力状态。

所述仿生桩体结构1的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基3内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布；所述侧向减胀功能体结构2的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基3内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布，在相邻四个仿生桩体结构1围成的区域中心设置一个侧向减胀功能体结构2。优选所述仿生桩体结构1的横截面为圆形，在膨胀土地基3内沿水平面按照菱形方式分布。优选所述侧向减胀功能体结构2为圆形，在膨胀土地基3内沿水平面按照菱形方式分布，在每四个仿生桩体结构1围成的区域中心设置一个侧向减胀功能体结构2。

所述双绞六边形格宾网叠合层结构4包括设置在下部的柔性夹层41和设置在上部的刚性夹层42，柔性夹层41包括双绞六边形格宾网45和设置在双绞六边形格宾网45上方和下方的柔性材料43，刚性夹层42包括双绞六边形格宾网45和设置在双绞六边形格宾网45上方和下方的土填料44。

所述柔性夹层41能够调整仿生桩体结构1、侧向减胀功能体结构2和膨胀土地基3三者的差异竖向变形，使得膨胀土地基3表面的竖向变形分布更加均匀；所述刚性夹层42能承载高铁基床结构5自重荷载和列车荷载，并降低膨胀土地基3表面的竖向应力分布的非均匀性，增加膨胀土地基3的受力合理性。

所述柔性夹层41厚度为0.15m～0.25m，所述刚性夹层42厚度为0.25～0.45m。

所述柔性材料43为无粘聚力的橡胶颗粒，且橡胶颗粒粒径大于0.005m；所述土填料44为符合《高速铁路设计规范》的A组填料。

所述双绞六边形格宾网45为由覆塑钢丝绞合成的具有六边形网孔的网片结构，其网孔尺寸的长度不大于0.12m，其网孔尺寸的宽度不大于0.10m，覆塑钢丝直径为2.2mm～5.0mm。

所述双绞六边形格宾网叠合层结构4的上表面设置成一定坡度用于排水，设置成用于排水的坡度为2.5％～5.5％，且在双绞六边形格宾网叠合层结构4的侧面设置有排水沟6。

所述侧向减胀功能体结构2中的柔性散体材料21与刚性散体材料22的质量之比为1：0.1～10。

本发明还提供了一种高铁路基下膨胀土地基加固构造的施工方法，包括以下步骤：

S1：根据施工现场膨胀土地基3的膨胀特性和水文地质资料，确定如前所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造的具体设计参数；

S2：在搅拌场，将柔性散体材料21和刚性散体材料22进行混合搅拌，制作侧向减胀功能体材料；

S3：在预制场，根据仿生桩体结构1表面的呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11的参数，制作相应的仿生桩体结构1的模板，并完成模板组装；

S4：根据仿生桩体结构1的尺寸和布筋设计要求，绑扎钢筋，安放在组装好的仿生桩体结构1的模板中；浇筑混凝土并养护成型，待仿生桩体结构1的混凝土强度达到设计要求强度之后，拆除模板，并持续养护至混凝土设计强度，再利用运输工程车辆将仿生桩体结构1转移至施工现场；

S5：在施工现场修整膨胀土地基3，使膨胀土地基3达到施工前的场地工作要求；按照设计布局进行放线，即在地面上确定桩孔的位置，利用钻孔机钻设深度不小于1.5m的引孔，将仿生桩体结构1放入钻好的引孔中，利用压桩机将仿生桩体结构1的整个长度压入膨胀土地基3内；仿生桩体结构1按照跳桩方式进行施工；

S6：按照设计的放线位置，利用旋挖钻机开设深度达到膨胀土地基稳定区32顶面的钻孔，然后在钻孔内填充满侧向减胀功能体材料，形成侧向减胀功能体结构2；

S7：在膨胀土地基3顶面铺设双绞六边形格宾网叠合层结构4；

S8：在双绞六边形格宾网叠合层结构4的顶面填筑基床填料并压实至设计压实度，形成高铁基床结构5。

在实际浸水环境作用下，膨胀土地基3浸水产生膨胀压力和侧向变形，侧向减胀功能体结构2被挤压而发挥侧向减胀效应，促使膨胀土地基3的膨胀潜势和隆起变形降低。同时，仿生桩体结构1与膨胀土的界面作用对仿生桩体结构1之间的膨胀土形成约束，其中，仿生桩体结构1表面上呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11能提高桩土界面的摩擦力，增强对仿生桩体结构1之间的膨胀土的约束作用，进一步有效降低膨胀土地基的隆起变形。此外，仿生桩体结构1与侧向减胀功能体结构2置换了膨胀土地基3内的一部分膨胀土，也对降低膨胀土地基3的膨胀潜势和隆起变形有益。因此，侧向减胀功能体结构2的侧向减胀效应、仿生桩体结构1的界面作用及它们的置换作用，共同降低膨胀土地基3的隆起变形。

在实际失水环境作用下，膨胀土地基3失水出现膨胀压力降低和收缩变形，侧向减胀功能体结构2发生回弹变形，以尽可能恢复膨胀土地基3至初始状态。同时，仿生桩体结构1及其表面呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶11形状有助于提升膨胀土地基3的承载能力，能弥补由侧向减胀功能体结构2引起的膨胀土地基3承载能力损失，从而维持膨胀土地基3的整体承载性能。此外，位于膨胀土地基1上方的双绞六边形格宾网叠合层结构4能将高铁基床结构5自重与列车荷载，经双绞六边形格宾网叠合层结构4横向传递至仿生桩体结构1顶部，继而通过仿生桩体结构1传递至膨胀土地基稳定区32深处，以降低膨胀土地基活动区31土体所承受的上覆荷载，从而确保膨胀土地基3沉降变形控制效果与传统桩网复合地基相当。因此，侧向减胀功能体2的回弹性能、仿生桩体结构1的界面作用及双绞六边形格宾网叠合层结构4的荷载横向传递功能，共同降低膨胀土地基3的沉降变形。因此，本发明能对膨胀土地基3内的侧向变形进行调控，进而有效降低并调控膨胀土地基3的膨胀潜势，避免了对桩体材料抗拉强度和桩土界面剪切强度的过高要求，还能同时降低高铁路基下膨胀土地基3因浸水而引起的过大隆起变形和因失水而引起的过大沉降变形，确保膨胀土地基3的隆起变形和沉降变形同时控制在规范要求内，进而保障膨胀土地区高铁路基服役安全。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，包括仿生桩体结构（1）、侧向减胀功能体结构（2）、膨胀土地基（3）、双绞六边形格宾网叠合层结构（4）和高铁基床结构（5）；

所述膨胀土地基（3）内沿深度方向设置有多个仿生桩体结构（1）和侧向减胀功能体结构（2），所述膨胀土地基（3）包括位于下部的膨胀土地基稳定区（32）和位于上部的膨胀土地基活动区（31）；所述仿生桩体结构（1）沿长度方向竖向穿过膨胀土地基活动区（31），延伸至膨胀土地基稳定区（32）内；所述侧向减胀功能体结构（2）竖向设置在膨胀土地基活动区（31）内；

在膨胀土地基活动区（31）范围内的仿生桩体结构（1）的表面设置有呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶（11）；

所述侧向减胀功能体结构（2）包括均匀混合的柔性散体材料（21）和刚性散体材料（22）；

所述膨胀土地基（3）的顶面上设置有双绞六边形格宾网叠合层结构（4）；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构（4）的顶面上设置有高铁基床结构（5）；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构（4）包括设置在下部的柔性夹层（41）和设置在上部的刚性夹层（42），柔性夹层（41）包括双绞六边形格宾网（45）和设置在双绞六边形格宾网（45）上方和下方的柔性材料（43），刚性夹层（42）包括双绞六边形格宾网（45）和设置在双绞六边形格宾网（45）上方和下方的土填料（44）；

所述仿生桩体结构（1）采用钢筋混凝土预先浇筑而成，仿生桩体结构（1）外径不大于0.8m，呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶（11）的斜面与仿生桩体结构（1）长度方向呈夹角为2°～12°，每个排列台阶（11）在仿生桩体结构（1）长度方向的长度为0.10m～0.35m，相邻排列台阶（11）之间的重叠长度为0.05m～0.10m，在仿生桩体结构（1）桩径方向的最大凸出厚度为0.01m～0.05m；

所述仿生桩体结构（1）的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基（3）内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布；所述侧向减胀功能体结构（2）的横截面呈圆形或方形，在膨胀土地基（3）内沿水平面按照菱形或平行四边形方式分布，在相邻四个仿生桩体结构（1）围成的区域中心设置一个侧向减胀功能体结构（2）；

所述双绞六边形格宾网（45）为由覆塑钢丝绞合成的具有六边形网孔的网片结构，其网孔尺寸的长度不大于0.12m，其网孔尺寸的宽度不大于0.10m，覆塑钢丝直径为2.2mm～5.0mm；

所述双绞六边形格宾网叠合层结构（4）的上表面设置成一定坡度用于排水，设置成用于排水的坡度为2.5%~5.5%，且在双绞六边形格宾网叠合层结构（4）的侧面设置有排水沟（6）；

所述侧向减胀功能体结构（2）中的柔性散体材料（21）与刚性散体材料（22）的质量之比为1：0.1~10。

2.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述柔性夹层（41）厚度为0.15m～0.25m，所述刚性夹层（42）厚度为0.25～0.45m。

3.根据权利要求1所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造，其特征在于，所述柔性材料（43）为无粘聚力的橡胶颗粒，且橡胶颗粒粒径大于0.005m；所述土填料（44）为符合《高速铁路设计规范》的A组填料。

4.一种高铁路基下膨胀土地基加固构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据施工现场膨胀土地基（3）的膨胀特性和水文地质资料，确定如权利要求1-3中任意一项所述的高铁路基下膨胀土地基加固构造的具体设计参数；

S2：在搅拌场，将柔性散体材料（21）和刚性散体材料（22）进行混合搅拌，制作侧向减胀功能体材料；

S3：在预制场，根据仿生桩体结构（1）表面的呈蛇皮鳞状堆叠的排列台阶（11）的参数，制作相应的仿生桩体结构（1）的模板，并完成模板组装；

S4：根据仿生桩体结构（1）的尺寸和布筋设计要求，绑扎钢筋，安放在组装好的仿生桩体结构（1）的模板中；浇筑混凝土并养护成型，待仿生桩体结构（1）的混凝土强度达到设计要求强度之后，拆除模板，并持续养护至混凝土设计强度，再利用运输工程车辆将仿生桩体结构（1）转移至施工现场；

S5：在施工现场修整膨胀土地基（3），使膨胀土地基（3）达到施工前的场地工作要求；按照设计布局进行放线，利用钻孔机钻设深度不小于1.5m的引孔，将仿生桩体结构（1）放入钻好的引孔中，利用压桩机将仿生桩体结构（1）的整个长度压入膨胀土地基（3）内；仿生桩体结构（1）按照跳桩方式进行施工；

S6：按照设计的放线位置，利用旋挖钻机开设深度达到膨胀土地基稳定区（32）顶面的钻孔，然后在钻孔内填充满侧向减胀功能体材料，形成侧向减胀功能体结构（2）；

S7：在膨胀土地基（3）顶面铺设双绞六边形格宾网叠合层结构（4）；

S8：在双绞六边形格宾网叠合层结构（4）的顶面填筑基床填料并压实至设计压实度，形成高铁基床结构（5）。