中低速磁浮交通工程單線填方地段樁基託梁式承軌梁結構的製作方法

2023-05-27 15:06:16

本發明屬於中低速磁懸浮交通工程低置線路技術領域，更具體地，涉及中低速磁浮交通工程單線填方地段承軌梁結構型式。

背景技術：

中低速磁懸浮軌道交通屬於一種新型交通方式，國內外的研究成果較少，全世界開通運營的線路更是少數。目前只有2005年3月日本建設開通的中低速磁懸浮鐵路商業運行線-東部丘陵線和2014年6月韓國開通的中低速磁懸浮鐵路商務運行線。而中國的中低速磁懸浮交通目前只有國防科技大學試驗線、青城山試驗線、唐山實驗線，但沒有投入運營的正式線路，且均以高架結構為主，鮮見有關低置線路承軌梁結構方面的研究與應用。

中低速磁懸浮懸交通土建部分主要包含橋梁、低置線路、車站及車輛段，低置線路由軌排、承軌梁與承軌梁下路基組成，支承軌道的承軌梁設置在由土工結構物構成的路基之上，中低速磁懸浮列車的運行包括懸浮、導向、驅動和制動都需要在承軌梁上完成的。磁懸浮列車對線路結構變形要求很高，因為結構很小的變形就可能影響乘車的舒適性甚至威脅行車安全，所以承軌梁的設計十分重要。

現有的承軌梁結構應用在中低速磁懸浮交通低置線路上存在以下問題：

(1)現有的低置線路承軌梁結構設置於路堤土工結構物之上，路堤土工結構物由填料填築壓實而成，壓實質量不易控制，後期容易發生變形，工後沉降難以控制。

(2)低置線路承軌梁結構對路基及地基的工後沉降要求高，而線路穿過區域的地質條件一般都是複雜多變的，因此還需要同時對地基進行加固處理，路基填築放坡後地基加固面積增大，造價高，工期長；且地基處理屬於隱蔽性工程，採用常規的軟土地基加固措施進行加固，施工質量不易控制。

(3)由於填料填築壓實而成的低置線路土工結構物具有易損性，且施工質量不易控制，相對容易產生不均勻沉降，引起承軌梁下基床縱向和橫向穩定性變差，從而使承軌梁結構的整體穩定性受損。

磁懸浮低置線路承軌梁對路基工後沉降、基床長期穩定性和耐久性要求更高，當線路位於地基加固地段時，採取傳統的承軌梁結構型式存在施工工期長，施工質量不易控制、結構整體穩定性差及經濟性差等缺陷。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了中低速磁浮交通工程單線填方地段樁基託梁式承軌梁結構，可避免傳統低置線路承軌梁結構的缺陷，施工質量更容易控制，長期穩定性更好，而且其既滿足中低速磁懸浮交通工程軌道結構對承軌梁結構變形和工後沉降的高要求，又滿足基床長期穩定性、耐久性和施工質量的可控性的要求，且經濟性更佳。

為實現上述目的，本發明提供了中低速磁浮交通工程單線填方地段樁基託梁式承軌梁結構，其特徵在於，包括樁基承載結構、鋼筋混凝土託梁、鋼筋混凝土承軌梁底板、鋼筋混凝土梁式結構、承軌梁下路基填料和承軌梁兩側回填填料，其中，

所述樁基承載結構設置有多根，每根所述樁基承載結構均豎直設置，並且每根所述樁基承載結構的頂端均承接所述鋼筋混凝土託梁；

所述鋼筋混凝土託梁承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板；

所述鋼筋混凝土承軌梁底板的頂部承接所述鋼筋混凝土梁式結構；

所述樁基承載結構的頂端嵌入所述鋼筋混凝土託梁與其剛接，所述鋼筋混凝土託梁與所述鋼筋混凝土承軌梁底板剛接或搭接，所述鋼筋混凝土承軌梁底板與所述鋼筋混凝土梁式結構一體澆築成型從而共同構成鋼筋混凝土承軌梁；

所述鋼筋混凝土託梁兩側設置有用於限制所述鋼筋混凝土承軌梁底板橫向位移的凸型擋臺；

所述承軌梁下路基填料設置在淺層加固區和所述鋼筋混凝土承軌梁底板之間，以用於為所述鋼筋混凝土承軌梁底板、鋼筋混凝土託梁和承軌梁兩側回填填料提供施工平臺，並為所述樁基承載結構提供側向支撐；其中，所述淺層加固區設置在軟弱地層的淺表層，並且所述淺層加固區、所述承軌梁下路基填料及所述鋼筋混凝土梁式結構的縱向一致；

所述承軌梁兩側回填填料通過所述承軌梁下路基填料承接，並且所述承軌梁兩側回填填料抵住所述鋼筋混凝土承軌梁底板的兩側，以對所述鋼筋混凝土承軌梁底板起保護作用及約束所述鋼筋混凝土承軌梁底板的橫向移動，並提供養護維修通道；

所述承軌梁下路基填料和所述承軌梁兩側回填填料共同構成填料填築體，所述填料填築體兩側設置有排水坡；

每根所述樁基承載結構的下端依次穿過所述承軌梁下路基填料、所述淺層加固區和所述軟弱地層後伸入持力層內，以在軟弱地層產生沉降時，所述樁基承載結構可承受負摩阻力，從而向鋼筋混凝土承軌梁底板和鋼筋混凝土梁式結構提供穩定的承載力，以降低因填料填築體的沉降對鋼筋混凝土承軌梁的豎向、縱向和橫向剛度產生的不利影響。

優選地，所述樁基承載結構為鑽孔灌注樁，鋼筋混凝土託梁與承軌梁底板剛接或搭接，與樁基承載結構剛接。在承軌梁節間縫的位置採用銷釘搭接，其餘位置採用剛接。

優選地，所述承軌梁兩側回填填料的高度與所述鋼筋混凝土承軌梁底板的高度相等。

優選地，所有的這些所述樁基承載結構呈行列排布。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發明的鋼筋混凝土承軌梁底板、鋼筋混凝土梁式結構均採用鋼筋混凝土現場整體澆築，二者組成整體鋼筋混凝土結構用以直接承擔軌道荷載及軌道傳遞的磁浮列車荷載，再將自重及上部荷載傳遞給與其剛性連接的樁基承載結構，結構可靠性高。

(2)本發明的樁基承載結構深入持力層內，路堤產生一定沉降時，樁基承載結構依然可承受負摩阻力而提供較強的承載力，避免了因填料壓實和地基加固質量不易控制造成的不均勻沉降對承軌梁豎向、縱向和橫向剛度的影響，結構縱橫向剛度及結構可靠性更優。

(3)在低置線路軟土地段，根據路堤穩定性的需要對軟弱地層的淺表層進行必要的加固，其加固深度由路堤穩定性控制，相比於由沉降和穩定雙指標控制時的傳統單一地基加固方式而言，淺層加固區加固深度小，結合樁基承載結構可有效控制路堤穩定和路基工後沉降。非軟土地段更可以避免路堤填築放坡後產生的大面積範圍的地基加固處理，且樁基承載結構施工質量更易控制，可有效控制施工質量，節約投資，縮短工期，具有明顯的技術和經濟優勢。

(4)樁基承載結構和鋼筋混凝土底板設置的鋼筋混凝土託梁，可以大大減小樁基承載結構處鋼筋混凝土承軌梁底板的應力集中現象；另外，由於鋼筋混凝土託梁的橫向連接作用，也增加了結構的橫向剛度和抵抗不均勻沉降變形的能力，可減少橫向樁基的數量，減少投資。

附圖說明

圖1是本發明的橫斷面示意圖；

圖2是本發明的縱斷面示意圖；

圖3是本發明中樁基承載結構的分布示意圖；

圖4是本發明中樁基鋼筋混凝土託梁與鋼筋混凝土承軌梁底板剛接連接示意圖。

圖5是本發明中樁基鋼筋混凝土託梁與鋼筋混凝土承軌梁底板搭接連接示意圖。

圖6是本發明中銷釘的橫截面示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

參照圖1～圖6，中低速磁浮交通工程單線填方地段樁基託梁式承軌梁結構，包括樁基承載結構3、鋼筋混凝土託梁90、鋼筋混凝土承軌梁底板2、鋼筋混凝土梁式結構1、承軌梁下路基填料5和承軌梁兩側回填填料4，其中，

所述樁基承載結構3設置有多根，每根所述樁基承載結構3均豎直設置，並且每根所述樁基承載結構3的頂端均承接所述鋼筋混凝土託梁90；

所述鋼筋混凝土託梁90承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板2；

所述鋼筋混凝土承軌梁底板2的頂端承接所述鋼筋混凝土梁式結構1；

所述樁基承載結構3的頂端嵌入所述鋼筋混凝土託梁90與其剛接，所述鋼筋混凝土託梁90與所述鋼筋混凝土承軌梁底板2剛接或搭接，所述鋼筋混凝土承軌梁底板2與所述鋼筋混凝土梁式結構1一體成型從而共同構成鋼筋混凝土承軌梁9；

所述鋼筋混凝土託梁90上設置有用於限制所述鋼筋混凝土承軌梁底板2橫向位移的凸型擋臺91；

所述承軌梁下路基填料5設置在淺層加固區6和所述鋼筋混凝土承軌梁底板2之間，以用於為所述鋼筋混凝土承軌梁底板2、鋼筋混凝土託梁90和承軌梁兩側回填填料4提供施工平臺，並為所述樁基承載結構3提供側向支撐；其中，所述淺層加固區6設置在軟弱地層7的淺表層，並且所述淺層加固區6、所述承軌梁下路基填料5及所述鋼筋混凝土梁式結構1的縱向一致；

所述承軌梁兩側回填填料4通過所述承軌梁下路基填料5承接，並且所述承軌梁兩側回填填料4抵住所述鋼筋混凝土承軌梁底板2的兩側，以對所述鋼筋混凝土承軌梁底板2起保護作用及約束所述鋼筋混凝土承軌梁底板2的橫向移動，並提供養護維修通道；

所述承軌梁下路基填料5和所述承軌梁側回填填料4共同構成填料填築體10，所述填料填築體10兩側設置有排水坡11；

每根所述樁基承載結構3的下端依次穿過所述承軌梁下路基填料5、所述淺層加固區6和所述軟弱地層7後伸入持力層8內，以在軟弱地層7產生沉降時，所述樁基承載結構3可承受負摩阻力，從而向鋼筋混凝土承軌梁底板2和鋼筋混凝土梁式結構1提供穩定的承載力，以降低因回填填料段10的沉降對鋼筋混凝土承軌梁9的豎向、縱向和橫向剛度產生的不利影響。

進一步，所述樁基承載結構3為鑽孔灌注樁，鋼筋混凝土託梁與承軌梁底板剛接或搭接，與樁基承載結構剛接。在承軌梁節間縫的位置鋼筋混凝土託梁與承軌梁底板採用銷釘搭接，其餘位置採用剛接。

所述銷釘10包括預埋連接鋼筋10.1、瀝青麻筋10.2和不鏽鋼套管10.3，所述預埋連接鋼筋10.1位於所述不鏽鋼套管10.3內並且兩者之間設置所述瀝青麻筋10.2。

所述承軌梁兩側回填填料4的高度與所述鋼筋混凝土承軌梁底板2的高度相等，所有的這些所述樁基承載結構3呈行列排布。

該結構型式可有效解決中低速磁懸浮交通工程低置線路對路基工後沉降要求嚴格、採取傳統的地基加固措施導致的工程龐大、投資大、工期長，以及地基處理及路堤填築施工質量不易控制、基床長期穩定性和耐久性差的問題，從而提高低置線路承軌梁結構的可靠度，降低傳統結構型式的工程風險。

本發明的鋼筋混凝土承軌梁9採用鋼筋混凝土現場整體澆築，以直接承擔軌道荷載及軌道傳遞的磁浮列車荷載，再將自重及上部荷載傳遞給與其剛性連接的樁基承載結構3，結構可靠性高，可省掉傳統的路堤填築放坡後產生的大面積地基加固處理。

樁基承載結構3採用鑽孔灌注樁，橫向及縱向具有排列有多根鋼筋混凝土鑽孔灌注樁，縱向和橫向剛度大；且樁基承載結構3深入持力層8，軟弱地層7產生沉降時，樁基承載結構3依然可承受負摩阻力而向鋼筋混凝土承軌梁底板2提供較強的承載力。

樁基承載結構3和鋼筋混凝土底板2設置的鋼筋混凝土託梁90，可以大大減小樁基承載結構3處鋼筋混凝土承軌梁底板2的應力集中現象；另外，由於鋼筋混凝土託梁90的橫向連接作用，也增加了結構的橫向剛度和抵抗不均勻沉降變形的能力，可減少橫向樁基的數量，減少投資。

低置線路通過軟土地段時，應根據路堤穩定性的需要對地基淺表層進行必要的加固，形成淺層加固區6。淺層加固區6的加固深度由路堤穩定性控制，其加固深度應根據路堤填高、地基條件通過穩定性檢算確定。相比於由沉降和穩定雙指標控制時的傳統單一地基加固方式而言，淺層加固區6加固深度小，結合樁基承載結構3可有效控制路堤穩定和路基工後沉降。相比之下，該新型結構地基加固數量小，投資小，且更利於施工質量和工後沉降的控制，並且節省造價和縮短工期。

本發明具體的製作步驟如下：

(1)平整施工場地，根據設計要求進行必要的淺層地基加固處理，形成淺層加固區6，然後根據路堤填築要求分層填築並壓實至鋼筋混凝土底板底面標高；

(2)在鋼筋混凝土底板底面標高處於路堤路基橫斷面、縱斷面方向施工鑽孔灌注樁，即樁基承載結構3，鑽孔樁施工應採用對已填築路堤擾動小的施工工藝，必要時在路堤填築高度範圍內設置鋼護筒或引孔；在鑽孔灌注樁達到要求強度後，按規範要求截除樁頭，綁紮鋼筋混凝土託梁及與樁的連接鋼筋；

(3)根據設計位置對鋼筋混凝土託梁90、凸型擋臺91立模，一次澆築成型，澆筑前做好各類預埋件如銷釘10及與樁基的連接鋼筋的定位與安裝，混凝土達到設計強度後拆除模板；

(4)根據設計節長對鋼筋混凝土承軌梁底板2和鋼筋混凝土梁式結構1分節立模，一次澆築成型，澆筑前做好各類預埋件如軌枕臺座連接鋼筋、導流軌支座預埋件、樁基連接鋼筋等的定位與安裝；

(5)各部件混凝土達到設計強度後分別拆除模板，然後將鋼筋混凝土承軌梁底板2厚度範圍內基床填料回填，回填面做成向外傾斜的排水坡並按設計要求做好表層防水即可。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。