專(zhuān)利名稱(chēng)：高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國(guó)高速公路建設(shè)飛速發(fā)展，而我國(guó)大部分高速公路位于東部沿海地區(qū)，在沿海地區(qū)修建高速公路，存在大量軟土地基處理的問(wèn)題。在軟土地區(qū)修建高速公路，需要解決路基的不均勻沉降問(wèn)題，這在工后沉降的控制尤為重要。我國(guó)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004)規(guī)定一般路段的工后沉降小于30 cm。近年來(lái)我國(guó)高速公路建設(shè)發(fā)展迅猛，相對(duì)而言，對(duì)高速公路路基加固處理技術(shù)的研究、沉降控制理論的研究及路基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)等方面的研究遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足公路發(fā)展的速度和需要。我國(guó)國(guó)土遼闊，軟土地基及其它不良地基，如膨脹土、濕陷性黃土、凍土、鹽潰土、地震區(qū)液化土分布較廣，已有技術(shù)雖可在一定范圍內(nèi)解決問(wèn)題，但因技術(shù)和建設(shè)速度過(guò)快等因素往往難以達(dá)到滿(mǎn)意的預(yù)期效果。路基處理的工程造價(jià)和處理效果嚴(yán)重制約著高速公路的建設(shè)速度和建設(shè)質(zhì)量，研究高速公路軟基處理及不良地基處理新方法有著極其重要的意義。因此，研究處理時(shí)間短、沉降穩(wěn)定速度快的高效率的工后沉降控制技術(shù)，乃當(dāng)前路基工程中的重要任務(wù)。本發(fā)明之前，處理高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降常用的方法主要有PVC排水版(袋裝砂井)堆載預(yù)壓、PVC排水板(袋裝砂井)真空預(yù)壓、水泥噴粉樁(攪拌莊)、碎石樁、 CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)、動(dòng)力排水固結(jié)法等。而各種處理方法均有明顯優(yōu)缺點(diǎn)，其中， PVC排水版(袋裝砂井)堆載預(yù)壓的缺點(diǎn)為工期長(zhǎng)，若堆載高度太大則會(huì)顯著增加造價(jià)；PVC 排水板(袋裝砂井)真空預(yù)壓的缺點(diǎn)為工序要求高，尤其是止水帷幕和真空封膜要保證密封，造價(jià)稍高于堆載預(yù)壓；水泥噴粉樁(攪拌莊)的缺點(diǎn)為淤泥有機(jī)質(zhì)含量較大時(shí)，處理效果不好，含水量較大時(shí)影響單樁強(qiáng)度，造價(jià)較高；碎石樁的缺點(diǎn)為造價(jià)昂貴，且工后沉降較大； 對(duì)于淤泥質(zhì)土，成樁困難，樁徑較難控制，承載力提高幅度較小等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)，在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下，最大程度上減少混凝土等材料的用量?？招目锥吹闹睆娇梢允遣蛔兊幕蛘邼u變的，對(duì)于孔洞直徑是漸變的情況，孔洞上部的混凝土可以用來(lái)承受路堤底部的壓力，孔洞下部的鋼筋可以有效的承受路堤底部的拉力，最終可以有效的減小路堤中心和邊緣的不均勻沉降。施工后混凝土板上的孔洞不會(huì)影響公路兩側(cè)土壤中動(dòng)物的穿越，盡可能的維護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的平衡，達(dá)到減少由于修路對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的破壞的目的。
本發(fā)明高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)，其特征是在傳統(tǒng)道路結(jié)構(gòu)的碎石墊層與路面層之間加入空心剛性板。所述的空心剛性板為空心鋼筋混凝土板。空心鋼筋混凝土板帶有孔洞，孔洞呈線(xiàn)形排列，孔洞的方向垂直于道路行車(chē)方向，平行于道路橫斷面方向；孔洞為變孔徑孔洞，路堤中心處孔洞直徑比路堤邊緣小30%_50%，最大孔徑為空心鋼筋混凝土板厚度的一半?？招匿摻罨炷涟搴翊笥?00 mm;鋼筋鋪設(shè)在空心鋼筋混凝土板的底層，鋼筋鋪設(shè)時(shí)設(shè)定縱橫兩層，橫向鋼筋間距為10 mnT25 mm，縱向鋼筋間距為300 mm 400 mm。高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)包括以下技術(shù)步驟
I、平整施工場(chǎng)地，在土層表面填筑1(T50 cm厚度的碎石墊層。2、在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行側(cè)面模板安裝，模板連接牢固可靠，模板在整個(gè)長(zhǎng)度完全緊壓在碎石墊層上，并正確地按完成后的路面邊緣要求的坡度和縱向安置。用于混凝土板孔洞處的模板，根據(jù)孔洞位置及孔徑放樣鉆孔。3、在模板底部鋪設(shè)鋼筋，鋼筋為兩層，橫向鋼筋間距為10 mnT25 mm，縱向鋼筋間距為 300 mm 400 mm。4、澆筑混凝土，混凝土澆筑到需預(yù)留孔洞的位置，并安置同孔徑的PVC管以預(yù)留所澆筑混凝土板上的孔洞的位置。5、繼續(xù)澆筑混凝土到設(shè)計(jì)厚度。6、振搗混凝土。7、設(shè)置施工縫。每天工作結(jié)束或當(dāng)澆注工序中斷超過(guò)30分鐘時(shí)，則應(yīng)設(shè)置垂直于路中線(xiàn)的平接施工縫。施工縫的位置盡可能與脹縫或縮縫相吻合，設(shè)在脹縫處按脹縫形式施工；鋪筑鄰板時(shí)，對(duì)已澆注混凝土面板的縫壁應(yīng)涂浙青。8、混凝土的養(yǎng)護(hù)和填縫。9、在混凝土板上填筑路堤。灌縫作業(yè)在高溫季節(jié)使填縫料灌至混凝土板齊平，在低溫季節(jié)則稍低于混凝土板表面。填縫隨工程的進(jìn)度，使在填筑路堤前，填縫料要有充分時(shí)間的硬結(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于
(I)軟土地基之上、路堤填土之下設(shè)置剛性鋼筋混凝土空心板，剛性鋼筋混凝土空心板 (板厚要求大于800 mm)本身的抗彎剛度很大，因此變形小，消除了路堤邊緣和路堤中心的差異沉降，使路堤整體均勻下沉，避免了路基產(chǎn)生縱向裂縫。(2)采用空心板，路堤重量大大減輕，從而減小了路堤荷載作用產(chǎn)生的附加應(yīng)力， 減小了地基工后沉降。(3)鋼筋的使用可以增加加筋混凝土板的抗彎剛度，有效地減小路堤中心和邊緣的不均勻沉降。(4)混凝土板為空心的，在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下大大節(jié)省了材料的使用量，從而降低了造價(jià)。(5)混凝土板為空心的，便于路基兩側(cè)土壤中小動(dòng)物穿過(guò)，減小對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)破壞。(6)不僅可以在卵石路堤施工，也可在軟土地基中施工，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明施工工序簡(jiǎn)明，在傳統(tǒng)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，將模板替換為帶孔的，澆筑空心混凝土剛性板，操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果還將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述。


圖I——本發(fā)明路基橫斷面示意圖2——本發(fā)明路基縱斷面示意圖3——本發(fā)明所用模板縱斷面示意圖4——本發(fā)明所用模板橫斷面示意圖5——本發(fā)明與加排水板方法沉降隨時(shí)間變化曲線(xiàn)比較；
圖6——本發(fā)明與加排水板方法在軟土固結(jié)I年時(shí)的地表沉降比較；
圖7——本發(fā)明與加排水板方法在軟土固結(jié)16年時(shí)的地表沉降比較；
圖8——本發(fā)明與加排水板方法在軟土完全固結(jié)時(shí)的地表總沉降比較。圖中1為路面；2為混凝土板；3為混凝土板孔洞；4為碎石墊層；5為地基土體；6 為施工縫；7為帶孔模板；8為同孔徑的PVC管；9為模板上側(cè)向支撐；10為模板固定釘；11 為板底配筋。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
具體實(shí)施例方式如圖f 2所示，本發(fā)明采用高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)，其特征是在傳統(tǒng)道路結(jié)構(gòu)的碎石墊層與路面層之間加入空心剛性板。所述的空心剛性板為空心鋼筋混凝土板?？招匿摻罨炷涟鍘в锌锥矗锥闯示€(xiàn)形排列，孔洞的方向垂直于道路行車(chē)方向，平行于道路橫斷面方向；孔洞為變孔徑孔洞，路堤中心處孔洞直徑比路堤邊緣小30%-50% ;最大孔徑為空心鋼筋混凝土板厚度的一半；空心鋼筋混凝土板厚大于800 mm ;鋼筋鋪設(shè)在空心鋼筋混凝土板的底層，鋼筋鋪設(shè)時(shí)設(shè)定縱橫兩層，橫向鋼筋間距為10 mm 25 _，縱向鋼筋間距為300 mm 400 mm。本發(fā)明實(shí)施的具體技術(shù)步驟包括
步驟I，平整路基，填筑碎石墊層。(I)在鋪筑水泥混凝土板前，應(yīng)先將鋪筑在地基土體(5)上碎石墊層(4)進(jìn)行清理，對(duì)浮石、雜物、塵土等全部清除，并整理排水設(shè)施。(2)基層如有車(chē)轍、松軟及其他不符規(guī)定要求的部位。均應(yīng)翻挖、清除，并以同類(lèi)混合料填補(bǔ)，其壓實(shí)厚度不得小于8 cm，重新整型、碾壓，并符合密實(shí)度的要求。步驟2，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模板安裝。(I)模板以鋼板材料制成，并配有如模板上側(cè)向支撐(9)和模板固定釘(10)等裝置以保證模板連接牢固可靠，使在澆注混凝土?xí)r能經(jīng)受搗實(shí)和飾面設(shè)備的沖擊和振動(dòng)。(2)模板(7)安裝應(yīng)順直，無(wú)扭曲；相鄰鋼模應(yīng)平頭鎖接方式緊密聯(lián)接，不得漏漿； 模板接縫在任何方向都應(yīng)不能活動(dòng)。模板高度應(yīng)與混凝土板厚度相同，誤差為0.5 _。(3)安裝模板(7)時(shí)應(yīng)在模板底部鋪設(shè)縱橫兩層鋼筋(11)。(4)用于混凝土板孔洞處的模板(7)，并根據(jù)孔洞(3)位置及孔徑放樣鉆孔，并安置同孔徑的PVC管(8)以預(yù)留所澆筑混凝土板(2)上的孔洞(3)的位置，其中最大孔徑應(yīng)為板厚一半，單位截面上孔洞的面積占25%-35%。
( 5 )模板(7 )在整個(gè)長(zhǎng)度完全緊壓在碎石墊層(4 )上，并正確地按完成后的路面邊緣要求的坡度和縱向安置。(6)模板(7)要徹底清掃干凈，并在每次澆注混凝土之前涂隔離劑。步驟3，拌合與運(yùn)送混凝土。( I)拌和與運(yùn)輸符合規(guī)范要求。(2)混凝土混合料從拌和機(jī)出料后至澆注完畢的允許最長(zhǎng)時(shí)間，由試驗(yàn)室根據(jù)水泥初凝時(shí)間及施工氣溫確定，并報(bào)監(jiān)理工程師認(rèn)可。步驟4，攤鋪與振搗混凝土。(I)混凝土混合料攤鋪前，對(duì)模板(7)的間距、高度、潤(rùn)滑、支撐穩(wěn)固情況進(jìn)行全面檢查，配筋應(yīng)滿(mǎn)足承載力要求以及構(gòu)造要求；橫向鋼筋的間距為10 mnT25 mm，縱向鋼筋的間距為300 mm 400 mm。(2)混凝土采用批準(zhǔn)的攤鋪機(jī)具進(jìn)行攤鋪，攤鋪連續(xù)進(jìn)行，如因任何原因發(fā)生中途停工，應(yīng)按監(jiān)理工程師指示設(shè)置施工縫(6 )。(3)拌好后的混凝土，用插入式振搗器沿模板各表面在模板整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)及所有脹縫裝置兩邊加以充分振搗。振搗器不許接觸接縫裝置及邊模，并不得觸及鋼筋網(wǎng)，在任一位置上，振搗時(shí)間不宜小于規(guī)范要求，再用平板振搗器振搗，然后用振動(dòng)整平梁振動(dòng)整平，振動(dòng)梁應(yīng)平行移動(dòng)，往返振平2—3遍。步驟5，設(shè)置施工縫(6)。需根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置相應(yīng)的縮縫和漲縫；為了施工方便，應(yīng)設(shè)置縱橫施工縫，其中縱縫間距應(yīng)為3 πΓ4.5 m，每天工作結(jié)束或當(dāng)澆筑工序中斷超過(guò)30分鐘時(shí)，應(yīng)設(shè)置垂直于路中線(xiàn)的平接施工縫(6);施工縫的位置盡可能與脹縫或縮縫相吻合，設(shè)在脹縫處按脹縫形式施工；鋪筑鄰板時(shí)，對(duì)已澆注混凝土面板的縫壁應(yīng)涂浙青。步驟6，修整表面。步驟7，混凝土的養(yǎng)護(hù)和填縫。( I)灌縫作業(yè)在高溫季節(jié)使填縫料灌至混凝土板齊平，在低溫季節(jié)則稍低于混凝土板(2)表面。(2)填縫隨工程的進(jìn)度，使在填筑路堤(I)前，填縫料要有充分時(shí)間的硬結(jié)。步驟8，填筑路堤(I)。
以下通過(guò)與加排水板方法的對(duì)比計(jì)算結(jié)果分析，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施效果。圖5給出了三種方法沉降隨時(shí)間變化曲線(xiàn)。圖中結(jié)果表明
(I)從沉降大小看，在工后15年基準(zhǔn)期內(nèi)，天然地基的沉降量最小，混凝土空心板方案次之，排水板方案最大。(2)從沉降速率看，排水板方案土體固結(jié)較快，5年后的固結(jié)度就達(dá)到95%以上；其余兩種種無(wú)排水板方案的固結(jié)穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，固結(jié)度達(dá)到95%的時(shí)間在8000d以上,這與太沙基一維固結(jié)理論公式計(jì)算結(jié)果基本相符。圖61分別給出了三種方法在軟土固結(jié)I年、16年、完全固結(jié)的地表沉降。從圖中結(jié)果可以看出(I)施工期I年結(jié)束時(shí)，混凝土空心板方案處理后路堤邊緣與路堤中心差異沉降最小， 天然地基方案次之，排水板方案最大。(2)固結(jié)16年及完全固結(jié)時(shí)，混凝土空心板方案處理后路堤邊緣與路堤中心差異沉降最小，天然地基方案次之，排水板方案差異沉降最大。從以上分析中不難發(fā)現(xiàn)以下結(jié)論
(I)固結(jié)I年、16年以及最終固結(jié)的差異沉降比較表明混凝土空心板方案可以有效的減小地表總沉降和差異沉降，比較可以看出當(dāng)?shù)乇砘旧蠜](méi)有不均勻沉降存在。(2)加排水板與無(wú)混凝土板比較表明在排水板作用下，固結(jié)的時(shí)間縮短，但固結(jié)時(shí)間相同時(shí)沉降較大。由于排水板施工期較長(zhǎng)(本算例為I年)，在工期較短的工程不適應(yīng)。(3)混凝土空心板方案與其它方法比較表明混凝土空心板方案的沉降隨時(shí)間發(fā)展緩慢，地表的總沉降穩(wěn)定時(shí)間由軟土的性質(zhì)和厚度決定。在混凝土空心板的加固作用下， 總沉降比其它方法小30%以上，且路堤中心和路堤邊緣的差異沉降很小。綜上所述，混凝土空心板加固方法利于減小路堤不均勻沉降，且整個(gè)固結(jié)過(guò)程中的差異沉降都較小，不需要施工期預(yù)壓，工期短。
權(quán)利要求
1.高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)，包括路面、混凝土板、混凝土板孔洞、碎石墊層、地基土體、施工縫；其特征是在傳統(tǒng)道路結(jié)構(gòu)的碎石墊層與路面層之間加入空心剛性板，所述的空心剛性板為空心鋼筋混凝土板，空心鋼筋混凝土板帶有孔洞，孔洞呈線(xiàn)形排列，孔洞的方向垂直于道路行車(chē)方向，平行于道路橫斷面方向，孔洞為變孔徑孔洞，路堤中心處孔洞直徑比路堤邊緣小30%-50% ;鋼筋鋪設(shè)在空心鋼筋混凝土板的底層；空心鋼筋混凝土板厚度大于800 _。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)，其特征是所述空心鋼筋混凝土板上的孔洞最大孔徑為空心鋼筋混凝土板厚度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)， 其特征是所述空心鋼筋混凝土板的底層鋼筋鋪設(shè)時(shí)設(shè)定縱橫兩層，橫向鋼筋間距為10 mm 25 _，縱向鋼筋間距為300 mm 400 mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了高等級(jí)路堤深厚軟土地基工后沉降控制空心剛性板技術(shù)，包括以下步驟平整路基，填筑碎石墊層；在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模板安裝；拌合與運(yùn)送混凝土；攤鋪與振搗混凝土；設(shè)置接縫；修整表面；混凝土的養(yǎng)護(hù)和填縫；填筑路堤。所述模板為帶孔模板，孔洞在模板上呈線(xiàn)形排列。兩側(cè)孔洞的方向垂直于道路行車(chē)方向，平行于道路橫斷面方向?？锥吹闹睆绞侵饾u變化的，在路堤的中心處孔洞直徑比路堤邊緣小30%~50%。空心混凝土板底布有兩層橫向鋼筋和縱向鋼筋,可以有效的減小路堤中心和邊緣的不均勻沉降。
文檔編號(hào)E01C3/04GK102605699SQ20121007854
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者丁選明, 于陶, 劉漢龍, 孔剛強(qiáng), 莊妍 申請(qǐng)人:河海大學(xué)