中低速磁浮交通工程雙線挖方地段樁基複合式承軌梁結構的製作方法

2023-10-11 14:11:14 1

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雙線挖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基土工結構物之上，路基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，影響結構的整體剛度，且工後沉降難以控制。

(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，採用常規的承軌梁結構施工質量難以控制。

(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雙線挖方地段樁基複合式承軌梁結構，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高的要求，又滿足基床長期穩定性、耐久性和施工質量可控性的要求。

為實現上述目的，按照本發明，提供了中低速磁浮交通工程雙線挖方地段樁基複合式承軌梁結構，其特徵在於，包括第一樁基承載結構、樁基託梁複合承載結構、兩排鋼筋混凝土承軌梁底板、兩排鋼筋混凝土梁式結構和承軌梁兩側回填填料，其中，

所述第一樁基承載結構和所述樁基託梁複合承載結構共同承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板；

所述第一樁基承載結構設置有多根，每根所述第一樁基承載結構均豎直設置，並且每根所述第一樁基承載結構的頂端均承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板，所述第一樁基承載結構的頂端嵌入所述鋼筋混凝土承軌梁底板與其剛接；

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，並且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；

每排鋼筋混凝土承軌梁底板中，相鄰兩節所述鋼筋混凝土承軌梁底板之間預留伸縮縫；

所述樁基託梁複合承載結構設置有多個，並且相鄰的兩節所述鋼筋混凝土承軌梁底板的伸縮縫處均設置所述樁基託梁複合承載結構，以用於支撐這相鄰的兩節所述鋼筋混凝土承軌梁底板，每個所述樁基託梁複合承載結構均包括鋼筋混凝土託梁和第二樁基承載結構，並且每根所述第二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；

所述第二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；

兩排所述鋼筋混凝土梁式結構之間設置有線間排水坡段，所述線間排水坡段具有橫向坡度和縱向坡度，以用於將水流引入相鄰兩節鋼筋混凝土承軌梁底板節間伸縮縫進而將水流排出；

所述承軌梁兩側回填填料設置在軟弱地層上，並且在所述承軌梁兩側回填填料旁設置有排水溝，所述排水溝遠離所述承軌梁兩側回填填料的一側設置有排水坡；

所述鋼筋混凝土承軌梁底板位於所述承軌梁兩側回填填料內；

每根所述第一樁基承載結構的下端穿過所述軟弱地層後伸入持力層內，以在軟弱地層產生沉降時，所述第一樁基承載結構可承受負摩阻力，從而向鋼筋鋼筋混凝土承軌梁提供穩定的承載力，以防承軌梁兩側回填填料的沉降降低鋼筋混凝土承軌梁的豎向、縱向和橫向剛度。

優選地，所述第一樁基承載結構為鑽孔灌注樁，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託梁與承軌梁底板採用銷釘搭接，其餘位置採用剛接或搭接。

優選地，所有的這些所述第一樁基承載結構呈行列排布。

優選地，每根所述第二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。

優選地,所述線間排水坡段的橫向坡度為3％～5％，縱向坡度不小於2‰。

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第一樁基承載結構，結構可靠性高。

(2)本發明的第一樁基承載結構深入持力層內，路基產生一定沉降時，第一樁基承載結構依然可承受負摩阻力而提供較強的承載力，避免了因地基加固質量不易控制造成的沉降對承軌梁豎向、縱向和橫向剛度的影響，結構縱橫向剛度更優。

(3)本發明的第一樁基承載結構控制沉降效果較好，因此可減小路塹基床換填厚度，只需滿足基本換填厚度的要求，可節約投資，縮短工期，具有明顯的技術和經濟優勢。

(4)同時將雙線的兩排鋼筋混凝土梁式結構通過鋼筋混凝土底板組合在一起，可以有效增加鋼筋混凝土梁式結構的橫向剛度，使左右兩節鋼筋混凝土梁式結構置於剛度相同的鋼筋混凝土底板上，可以有效增加鋼筋混凝土梁式結構的橫向穩定性，控制鋼筋混凝土梁式結構之間的差異沉降，也利於運營期間的檢修與維護，措施簡單、易施工、造價省、效果好。

(5)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。

(6)相鄰的鋼筋混凝土承軌梁底板共用樁基託梁複合承載結構，並且在相鄰的鋼筋混凝土承軌梁底板之間預留伸縮縫，可避免懸挑段受列車荷載的衝擊破壞，並減小溫度應力和收縮徐變的影響。

附圖說明

圖1是本發明的縱斷面示意圖；

圖2是圖1中沿Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖；

圖3是圖1中沿Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖；

圖4是本發明中第一樁基承載結構和樁基託梁複合承載結構的平面分布示意圖；

圖5是本發明中鋼筋混凝土承軌梁底板與第一樁基承載結構的連接示意。

圖6是本發明中樁基託梁與鋼筋混凝土承軌梁底板剛接連接示意圖。

圖7是本發明中樁基託梁與鋼筋混凝土承軌梁底板搭接連接示意圖。

圖8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8，中低速磁浮交通工程雙線挖方地段複合式承軌梁結構，包括第一樁基承載結構3、樁基託梁複合承載結構90、兩排鋼筋混凝土承軌梁底板2、兩排鋼筋混凝土梁式結構1和承軌梁兩側回填填料4，其中，

所述第一樁基承載結構3和所述樁基託梁複合承載結構90共同承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板2；

所述第一樁基承載結構3設置有多根，每根所述第一樁基承載結構3均豎直設置，並且每根所述第一樁基承載結構3的頂端均承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板2，所述第一樁基承載結構3的頂端嵌入所述鋼筋混凝土承軌梁底板2與其剛接；

所述鋼筋混凝土承軌梁底板2的頂部承接所述鋼筋混凝土梁式結構1，並且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1一體澆築成型，從而共同構成鋼筋混凝土承軌梁9；

每排鋼筋混凝土承軌梁底板2中，相鄰兩節所述鋼筋混凝土承軌梁底板2之間設置伸縮縫；

所述樁基託梁複合承載結構90設置有多個，並且相鄰的兩節所述鋼筋混凝土承軌梁底板2的伸縮縫處均設置所述樁基託梁複合承載結構90，以用於支撐這相鄰的兩節所述鋼筋混凝土承軌梁底板2，每個所述樁基託梁複合承載結構90均包括鋼筋混凝土託梁901和第二樁基承載結構902，並且每根所述第二樁基承載結構902的頂端均承接所述鋼筋混凝土託梁901，所述鋼筋混凝土託梁901承接所述鋼筋混凝土承軌梁底板2；

所述第二樁基承載結構3的頂端嵌入所述鋼筋混凝土託梁901與其剛接，所述鋼筋混凝土託梁901與所述鋼筋混凝土承軌梁底板2剛接或搭接；

所述鋼筋混凝土託梁901兩側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；

兩排所述鋼筋混凝土梁式結構1之間設置有線間排水坡段，所述線間排水坡段具有橫向坡度和縱向坡度，以用於將水流引入相鄰兩節鋼筋混凝土承軌梁底板2節間伸縮縫進而將水流排出；所述線間排水坡段的橫向坡度為3％～5％，更優選為4％，線間排水坡段的縱向坡度不小於2‰，以便於排水。

所述承軌梁兩側回填填料4設置在軟弱地層5上，並且在所述承軌梁兩側回填填料4旁設置有排水溝7，所述排水溝7遠離所述承軌梁兩側回填填料4的一側設置有排水坡8；

所述鋼筋混凝土承軌梁底板2位於所述承軌梁兩側回填填料4內；

每根所述第一樁基承載結構3的下端穿過所述軟弱地層5後伸入持力層6內，以在軟弱地層5產生沉降時，所述第一樁基承載結構3可承受負摩阻力，從而向鋼筋鋼筋混凝土承軌梁9提供穩定的承載力，以防承軌梁兩側回填填料4的不均勻沉降降低鋼筋混凝土承軌梁9的豎向、縱向和橫向剛度。

進一步，所述第一樁基承載結構3為鑽孔灌注樁，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託梁與承軌梁底板採用銷釘搭接，其餘位置採用剛接或者搭接。

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。

所有的這些所述第一樁基承載結構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、採取傳統的路塹挖除換填厚度大導致的工程龐大、投資大、工期長，以及回填填料施工質量不易控制、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第一樁基承載結構3，結構可靠性高，可省去路塹基床地基加固和減小路塹基床換填厚度，只需滿足基本換填厚度的要求，可節約投資，縮短工期，具有明顯的技術和經濟優勢。

第一樁基承載結構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；且第一樁基承載結構3深入持力層6，軟弱地層5產生沉降時，樁基承載結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。

相鄰節鋼筋混凝土承軌梁底板2節間共用樁基託梁複合承載結構，並且在相鄰的鋼筋混凝土承軌梁底板之間預留伸縮縫，可避免懸挑段受列車荷載的衝擊破壞，並減小溫度應力和收縮徐變的影響。

同時將雙線的兩排鋼筋混凝土梁式結構通過鋼筋混凝土底板組合在一起，可以有效增加鋼筋混凝土梁式結構的橫向剛度，使左右兩節鋼筋混凝土梁式結構置於剛度相同的鋼筋混凝土底板上，可以有效增加鋼筋混凝土梁式結構的橫向穩定性，控制鋼筋混凝土梁式結構之間的差異沉降，也利於運營期間的檢修與維護，措施簡單、易施工、造價省、效果好。

本發明具體的製作步驟如下：

(1)開挖路塹邊坡至設計路基面標高處，根據設計要求進行必要的基床換填；

(2)在鋼筋混凝土底板底面標高處於路基橫斷面、縱斷面方向施工鑽孔灌注樁，即第一樁基承載結構3，鑽孔樁施工應採用對已填築路基擾動小的施工工藝；在鑽孔灌注樁達到要求強度後，按規範要求截除樁頭，綁紮混凝土底板及與樁的連接鋼筋；

(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，鋼筋混凝土梁式結構間回填面做成向內傾斜的排水坡並按設計要求做好表層防水，一次澆築成型，澆筑前做好各類預埋件如銷釘10、軌枕臺座連接鋼筋、導流軌支座預埋件等的定位與安裝；

(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8，按設計要求做好表層防水，並做好排水溝7以及排水溝7上排水坡8，即形成一種用於中低速磁懸浮交通工程低置線路雙線挖方地段樁基複合式承軌梁結構。

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。