双通道应力补偿式高铁站台拓宽结构及其施工方法与流程

1.本技术涉及高速铁路路基工程技术领域，尤其涉及一种双通道应力补偿式高铁站台拓宽结构及其施工方法。


背景技术：

2.高速铁路的大规模建设造成新建线路邻近既有高铁的情况越来越多，而且在很多情况下，路基施工过程是在保证既有高铁正常运营的前提下进行的，所以，高铁新线引入既有高铁站台造成的站场路基拓宽工程逐渐成为线路的关键节点工程。在现有技术中，高铁站台路基拓宽方案主要分为轻质土方案和应力隔离方案。其中，前者指的是采用重度较小的泡沫轻质混凝土替代邻近既有路基的部分高铁新线路基填料；后者指的是在新旧高铁路基之间设置应力隔离桩，以阻断或者降低地层内应力的传递。
3.上述高铁路基拓宽方案或受限于邻近路基的位置关系，或无法解决大体积浇筑轻质土的稳定性和高造价问题，且依然会在邻近既有路基位置处引起较大的附加荷载，难以满足高速铁路严格的沉降变形控制要求。
4.综上可知，由于现有技术中的站台路基拓宽方案具有如上所述的缺点，因此如何提出一种更好的站台拓宽结构及施工方法，从而可以在高铁列车不停运的条件下，使得站场路基拓宽更加轻型化、结构化与施工快速化，且能避免对既有高铁站台设施和运营安全的影响，是本领域中亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种双通道应力补偿式高铁站台拓宽结构及其施工方法，从而可以减小新建路基荷载，且能保证在施工过程中既有高铁可以安全、正常地运营。
6.本发明的技术方案具体是这样实现的：
7.一种双通道应力补偿式高铁站台拓宽结构，包括：多根非挤土螺纹桩、单箱双室箱型框架结构、多组管桩组、多根隔离桩、双层架空结构、填筑体、既有路基和新建路基；
8.所述既有路基和新建路基相对的一侧的边坡上分别设置有台阶；
9.每根所述隔离桩的桩顶位于所述既有路基的边坡的坡脚，其桩底位于地层内；
10.所述隔离桩的上部靠近新建路基的一侧设置有单箱双室箱型框架结构，所述单箱双室箱型框架结构包括第一通道和第二通道；
11.多根非挤土螺纹桩沿站台长度方向分布成四列，并固定于所述单箱双室箱型框架结构的第一通道下方的地层内；
12.多组管桩组沿站台长度方向固定于所述单箱双室箱型框架结构的第二通道下方的地层内，每组所述管桩组包括多根管桩；
13.所述单箱双室箱型框架结构的顶端设置有双层架空结构，所述双层架空结构包括：站台层和雨棚层；
14.所述既有路基和新建路基的台阶与所述双层架空结构之间分别设置有填筑体。
15.较佳的，每根所述隔离桩的桩顶位于既有路基边坡的坡脚，其桩底位于地层内与既有地基内的桩体的下端同一水平深度处。
16.较佳的，在同一横断面内设置有4根所述非挤土螺纹桩，且在沿站台长度方向和垂直于站台长度方向的每相邻两根非挤土螺纹桩之间的距离均相等。
17.较佳的，所述单箱双室箱型框架结构沿站台长度方向设置；单箱双室箱型框架结构为中空结构，且在中间位置设置有一块腹板，形成第一通道和第二通道。
18.较佳的，所述站台层包括桩板墙和站台，所述桩板墙的底端固定在所述单箱双室箱型框架结构的顶端，所述站台固定在所述桩板墙的顶端；
19.所述雨棚层包括雨棚柱、站台通道和雨棚，所述站台的上表面对称固定有雨棚柱，所述相互对称的雨棚柱之间形成站台通道，所述雨棚固定在所述雨棚柱的顶端，所述雨棚通过雨棚柱架设在所述站台通道的上方。
20.较佳的，所述填筑体从下到上依次由第一轻质土、第二轻质土和a组料浇筑而成。
21.一种上述高铁站台拓宽结构的施工方法，包括以下步骤：
22.步骤a，对既有路基的边坡进行台阶开挖；
23.步骤b，施做隔离桩；
24.步骤c，施做管桩；
25.步骤d，施做非挤土螺纹桩；
26.步骤e，开挖沟槽；
27.步骤f，现浇单箱双室箱型框架结构：基坑开挖完成后立刻浇筑单箱双室箱型框架结构，确保管桩和非挤土螺纹桩的桩顶钢筋与框涵结构底板内钢筋绑扎牢固；
28.步骤g，双层架空结构施工：先进行桩板墙和站台钢筋网绑扎并进行混凝土浇筑施工，再进行雨棚柱和雨棚的施工；
29.步骤h，常规填料填筑：首先对常规的新建路基放样打线，然后进行常规的地基加固处理，最后对新建站场的常规填料路基部分进行分层填筑，直至设计高程；
30.步骤i，轻质土浇筑：按照设计架设模板，在既有路基和新建路基的边坡与所述双层架空结构之间分层进行泡沫轻质混凝土浇筑施工，保证振捣密实。
31.较佳的，所述步骤b中，选用钻孔灌注桩作为隔离桩，采用间隔开挖浇筑隔离桩的方式，保证同时开挖桩数量不大于两根；视地下水情况，选择干作业或泥浆护壁方式，采用旋挖钻成孔，成孔之后及时浇筑混凝土。
32.较佳的，所述步骤c中，运用高速离心蒸汽养护工艺，掺加高效减水剂，先张法预制管桩，再采用静压法施工，将管桩压入制定位置，在桩顶预留钢筋，伸入到其上部的后期施做的单箱双室箱型框架结构的第二通道底板的下端。
33.较佳的，所述步骤d中，还包括以下步骤：
34.平整场地；
35.根据测量放样位置，架立钻机，同时进行桩体材料制备，按照cfg桩材料配制，强度等级为c30；
36.钻进成孔，至钻头达到设计桩长标高时，停止钻进，拔管同时进行混凝土灌注，提升注浆直至待开挖基坑底面设计标高为止。
37.如上可见，在本发明中的站台拓宽结构及其施工方法中，通过采用预应力管桩和
非挤土螺纹桩对新建地基进行加固，用旅客通道与站台一体式双层架空结构取代常规填料路基，从而既可以减小新建路基荷载，又可在施工过程中保证既有高铁可以正常安全运营；进一步地，设置单箱双室箱型框架结构，内部空间可以作为多用途通道。
附图说明
38.图1为本发明实施例中的高铁站台拓宽结构的横断面示意图。
39.图2为本发明实施例中的高铁站台拓宽结构施工方法的流程图。
具体实施方式
40.为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
41.如图1所示，本发明提供了一种双通道应力补偿式高铁站台拓宽结构，包括：多根非挤土螺纹桩10、单箱双室箱型框架结构7、多组管桩组、多根隔离桩9、双层架空结构、填筑体、既有路基17和新建路基16；
42.所述既有路基17和新建路基16相对的一侧的边坡上分别设置有台阶；
43.每根所述隔离桩9的桩顶位于所述既有路基17的边坡的坡脚，其桩底位于地层内；
44.所述隔离桩9的上部靠近新建路基的一侧设置有单箱双室箱型框架结构7，所述单箱双室箱型框架结构7包括第一通道71和第二通道72；
45.多根非挤土螺纹桩10沿站台长度方向(沿站台长度方向指的是与图1中横断面垂直的方向)分布成四列，并固定于所述单箱双室箱型框架结构7的第一通道71下方的地层内；
46.多组管桩组沿站台长度方向固定于所述单箱双室箱型框架结构7的第二通道72下方的地层内，每组所述管桩组包括多根管桩8；
47.所述单箱双室箱型框架结构7的顶端设置有双层架空结构，所述双层架空结构包括：站台层和雨棚层；
48.所述既有路基17和新建路基16的台阶与所述双层架空结构之间分别设置有填筑体。
49.在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的高铁站台拓宽结构。以下将以其中的一种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。
50.例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述多根隔离柱9沿站台长度方向(沿站台长度方向指的是与图1中横断面垂直的方向)分布；每根所述隔离桩9的桩顶位于既有路基边坡的坡脚，其桩底位于地层内与既有地基内的桩体的下端同一水平深度处，从而可以保证其插入比不大于1：1.3，符合规范。另外，隔离桩设置在既有路基边坡的坡脚与新建路基的分界处，可以对既有路基起到隔离防护和稳固支撑的作用。
51.例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，在同一横断面内设置有4根非挤土螺纹桩，且在沿站台长度方向和垂直于站台长度方向的每相邻两根非挤土螺纹桩之间的距离均相等，从而可以对新建路基进行加固，还能对单箱双室箱型框架结构起到受力支撑的作用。
52.较佳的，所述非挤土螺纹桩10的桩径可以为0.6m，每相邻两根非挤土螺纹桩之间
的距离可以为2.8m。
53.此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图1所示，所述多组管桩组沿站台长度方向分布；每组管桩组可以包括4根所述管桩8，其中，所述4根管桩中每两根管桩为一对，一对管桩中两个管桩之间的距离为第一间距a；同一管桩组中的相邻两对管桩之间的距离为第二间距b；沿站台长度方向每相邻两组管桩组之间的距离为第三间距。
54.较佳的，所述第一间距a可以为1.8m，第二间距b可以为4.5m，第三间距可以为2.0m，所述管桩8的桩径可以是0.6m。
55.较佳的，所述隔离桩9、管桩8和非挤土螺纹桩10的桩长可以根据地层分布由承载力计算确定。
56.例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述非挤土螺纹桩10和管桩8的顶端设置有单箱双室箱型框架结构7，所述单箱双室箱型框架结构7沿站台长度方向设置；单箱双室箱型框架结构7为中空结构，且在中间位置设置有一块腹板，形成第一通道71和第二通道72，第一通道71和第二通道72可以作为多功能通道使用。
57.较佳的，单箱双室箱型框架结构位于预先开挖的沟槽内，单箱双室箱型框架结构7的第二通道72的底板与管桩8的桩顶刚接；单箱双室箱型框架结构7的第一通道的底板与非挤土螺纹桩10的桩顶刚接。
58.较佳的，单箱双室箱型框架结构7的尺寸可以为宽20.0m、高4.0m、长l(其中l为站台的长度)，第一通道或第二通道的尺寸为宽10.0m、高4.0m、长l，外壁厚度均为0.7m，所述腹板的厚度可以是0.6m。
59.另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述双层架空结构可以固定在所述第二通道72顶板的上方，从而使得管桩和单箱双室箱型框架结构7的第二通道的部分对双层架空结构起到支撑的作用；而第一通道71和非挤土螺纹桩10设置在新建路基的地层内，从而可以对新建路基起到加固作用。
60.此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述站台层包括桩板墙5和站台3，所述桩板墙5的底端固定在所述单箱双室箱型框架结构7的顶端，所述站台3固定在所述桩板墙5的顶端；
61.所述雨棚层包括雨棚柱2、站台通道4和雨棚1，所述站台3的上表面对称固定有雨棚柱2，所述相互对称的雨棚柱2之间形成站台通道4，所述雨棚1固定在所述雨棚柱的顶端，所述雨棚1通过雨棚柱2架设在所述站台通道4的上方。
62.另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述填筑体从下到上依次由第一轻质土13、第二轻质土12和a组料11浇筑而成。
63.较佳的，所述轻质土可以是泡沫轻质混凝土。
64.通过设置双层架空结构并使用轻质土等材料，可以显著降低路基自重，从而减小既有路基的附加变形。
65.另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述既有路基17的上表面为既有路基面15；在所述新建路基16的上表面为新建路基面14；所述既有路基面15和新建路基面14可以与所述填筑体的顶面齐平。
66.较佳的，所述新建路基16可以采用常规填料进行填筑而成。
67.较佳的，所述地层的具体情况可以根据实际地质情况而确定。
68.根据本发明提供的上述高铁站台拓宽结构，本发明还提供了相应的施工方法，具体请参见图2。
69.如图2所示，该施工方法包括以下步骤：
70.s11，对既有路基的边坡进行台阶开挖；
71.s12，施做隔离桩；
72.s13，施做管桩；
73.s14，施做非挤土螺纹桩；
74.s15，开挖沟槽；
75.s16，现浇单箱双室箱型框架结构：基坑开挖完成后立刻浇筑单箱双室箱型框架结构，确保管桩和非挤土螺纹桩的桩顶钢筋与框涵结构底板内钢筋绑扎牢固；
76.s17，双层架空结构施工：先进行桩板墙和站台钢筋网绑扎并进行混凝土浇筑施工，再进行雨棚柱和雨棚的施工；
77.s18，常规填料填筑：首先对常规的新建路基放样打线，然后进行常规的地基加固处理，最后对新建站场的常规填料路基部分进行分层填筑，直至设计高程；
78.s19，轻质土浇筑：按照设计架设模板，在既有路基和新建路基的边坡与所述双层架空结构之间分层进行泡沫轻质混凝土浇筑施工，保证振捣密实。
79.此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述步骤s12中，可以选用钻孔灌注桩作为隔离桩，采用间隔开挖浇筑隔离桩的方式，保证同时开挖桩数量不大于两根；视地下水情况，选择干作业或泥浆护壁方式，采用旋挖钻成孔，成孔之后及时浇筑混凝土。
80.另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述步骤s13中，可以运用高速离心蒸汽养护工艺，掺加高效减水剂，先张法预制管桩，再采用静压法施工，将管桩压入制定位置，在桩顶预留钢筋，伸入到其上部的后期施做的单箱双室箱型框架结构7的第二通道72底板的下端。
81.另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述步骤s14中，还可以包括以下步骤：
82.s141，平整场地；
83.s142，根据测量放样位置，架立钻机，同时进行桩体材料制备，可以按照cfg桩材料配制，强度等级为c30；
84.s143，钻进成孔，至钻头达到设计桩长标高时，停止钻进，拔管同时进行混凝土灌注，提升注浆直至待开挖基坑底面设计标高为止。
85.综上所述，在本发明的技术方案中，由于采用了管桩和非挤土螺纹桩对新建地基进行加固；采用站台通道与站台一体式双层架空结构取代常规填料路基，既减小新建路基荷载，又可将站台和雨棚直接设置在架空结构中；且在双层架空结构与两侧路基之间采用泡沫轻质混凝土进行浇筑形成填料结构，不仅可以广泛应用于新建高铁线路引入到既有站台所需要的路基拓宽工程中，还可以有效减小既有路基附加变形、降低施工风险、减小施工对既有高铁设备和运营安全的影响，同时具有可预制化、轻型化和可快速施工等优点。
86.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。