加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置及其施工方法，該結(jié)構(gòu)裝置包括擋板支座、正六邊形擋板、路堤填料、連接結(jié)構(gòu)、帶肋鋼條和土工格室。該施工方法包括支座的制作與安裝、擋板的制作與安裝，連接帶肋鋼條和土工格室，填充路堤填料等步驟。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法增大了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減小了路堤填料使用量，節(jié)約了場地。
【專利說明】加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及路堤工程支護【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置及其施工方法。主要適用于高速鐵路、高速公路等路堤工程支護和加固工程應(yīng)用中。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，高速鐵路、高速公路等基礎(chǔ)工程建設(shè)不斷增加。我國現(xiàn)有高速鐵路和聞速公路的路堤很大一部分選用放坡修筑。但是，當(dāng)在修筑已有聞速鐵路、聞速公路的輔路時，就沒有足夠的空間用于路堤放坡；同時隨著土地資源越來越緊張，在建設(shè)新的交通運輸工程時，要盡量少占用寶貴的耕地資源。目前通常采用高架橋的形式來處理；但是，架設(shè)高架橋的費用相對較高，且高架橋的使用壽命直接影響整體道路的使用壽命。
[0003]本發(fā)明之前，實用新型專利號為201120127012.2，實用新型名稱為加筋懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)的專利公開了一種加筋懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，包括立壁、與該立壁垂直并固定連接的底板，所述立壁的背面設(shè)置有復(fù)數(shù)個鋼筋拉環(huán)，且每該鋼筋拉環(huán)上均連接有與立壁垂直的土工帶或土工格柵筋材。該法利用土工帶或土工格柵筋材的設(shè)置，使立壁具有良好的整體性和強度；但是，該法采用的土工帶或土工格柵抗拉強度、抗剪力和摩擦力相對較低。
[0004]因此，針對實際工程中存在的問題和現(xiàn)有處治技術(shù)的不足和局限性，發(fā)明一種能夠顯著節(jié)約場地，且能與路堤填料充分共同發(fā)揮作用的支護結(jié)構(gòu)，起到有效增加結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，限制路堤的豎向和側(cè)向位移，減小路堤填料使用量的技術(shù)方案已經(jīng)迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于克服上述不足和缺陷，解決修筑輔線土地不足等問題，提出一種加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置及其施工方法。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置包括嵌入路堤兩側(cè)路基中的一對擋板支座，一對擋板支座上筑有一對擋土墻，一對擋土墻之間填充有路堤填料，所述擋土墻由豎直的正六邊形擋板堆砌而成，一對擋土墻上相對的正六邊形擋板之間安裝有帶肋鋼條和土工格室，所述帶肋鋼條和土工格室貫穿所述路堤填料并在豎直方向上交替排列，所述正六邊形擋板的內(nèi)側(cè)具有用于連接帶肋鋼條和土工格室兩端的連接結(jié)構(gòu)。
[0007]作為優(yōu)選，所述擋板支座為鋼筋混凝土支座。擋板支座上表面中心處留有寬為100?500mm,深為100?500mm的槽，以使擋板支座與第一層正六邊形鋼筋混凝土擋板形成一個整體，增加其穩(wěn)定性。鋼筋混凝土支座寬為800?1500mm，高為300?800mm?；炷翉姸鹊燃墳镃30?C40。
[0008]作為優(yōu)選，所述正六邊形擋板為鋼筋混凝土正六邊形擋板。正六邊形擋板板邊長為400?1000mm，厚度為100?500mm?；炷翉姸鹊燃墳镃30?C40。路堤填料為A、B組料、級配碎石或改良土等。路堤填料最大粒徑應(yīng)小于75_，材料特性需滿足相應(yīng)設(shè)計規(guī)范的要求。[0009]作為優(yōu)選，所述連接結(jié)構(gòu)為鋼板和螺栓。其中鋼板采用優(yōu)質(zhì)鋼，長度為80?200mm,寬度為50?100mm。厚度為I?5mm ;螺栓性能等級為4.6?6.8級螺栓。在鋼板和螺栓外側(cè)涂紅漆或浙青薄層，以提高鋼板和螺栓的耐腐蝕性，延長鋼板和螺栓的使用壽命。
[0010]作為優(yōu)選，所述土工格室為鋼塑土工格室。其類型根據(jù)設(shè)計要求選定。格室片材拉伸屈服強度大于等于200MPa，格式連接處強度大于等于150N/cm，格室片材斷裂伸長率小于等于15%。格室片高度50?100mm，焊接高度330?1000mm，展開尺寸(橫X縱)(4?13.2m) X (4.5?5m)。其長度根據(jù)設(shè)計路堤寬度沿寬度方向通長布置。
[0011]作為優(yōu)選，所述帶肋鋼條為在上下表面間隔地具有三角形肋條的鋼條。鋼條采用優(yōu)質(zhì)鋼，其長度根據(jù)設(shè)計路堤寬度沿寬度方向通長布置。寬度為20mm?50mm，鋼條凈厚度為2?5,肋高I?3mm,其具體尺寸根據(jù)設(shè)計要求確定。在帶肋鋼條外側(cè)涂紅漆或浙青薄層，以提高帶肋鋼條的耐腐蝕性，延長帶肋鋼條的使用壽命。
[0012]本發(fā)明同時提出上述加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置的施工方法，包括以下步驟:
1)平整施工場地，測量放線，確定擋板支座位置及深度；
2)采用鋼筋混凝土材料預(yù)制擋板支座，并在擋板支座上表面中心處預(yù)留連接槽；
3)用鋼板和螺栓材料制作連接結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土材料預(yù)制正六邊形擋板，再將連接結(jié)構(gòu)中的鋼板預(yù)埋在正六邊形擋板中；
4)根據(jù)設(shè)計要求，現(xiàn)場拼接擋板支座，在擋板支座上方堆砌正六邊形擋板，在相對的正六邊形擋板的連接結(jié)構(gòu)之間安裝第一層帶肋鋼條或土工格室，并填筑、攤鋪與碾壓第一層路堤填料，使其達到設(shè)計壓實標(biāo)準(zhǔn)；
5)完成第一層路堤填料施工后，繼續(xù)現(xiàn)場拼接正六邊形擋板、連接結(jié)構(gòu)以及第二層帶肋鋼條或土工格室，并填筑、攤鋪與碾壓第二層路堤填料，使其達到設(shè)計壓實標(biāo)準(zhǔn)；
6)重復(fù)上述步驟4)?5)，完成路堤上所有加筋路堤結(jié)構(gòu)裝置的施工，并使帶肋鋼條和土工格室在豎直方向上交替排列，最終完加筋路堤結(jié)構(gòu)裝置的整體施工。
[0013]作為優(yōu)選，上述步驟還包括步驟7)在結(jié)構(gòu)裝置表面設(shè)置表面排水溝。
[0014]有益效果:本發(fā)明提出采用加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置及其施工方法，由路堤兩側(cè)正六邊形擋板與帶肋鋼條和土工格室分層交替連接后與路堤土體共同發(fā)揮作用，帶肋鋼條具有較高的抗拉強度，良好的截面摩擦力。土工格室能有效限制填充材料的側(cè)向滑移，可以提高地基材料的抗剪力和摩擦力，從而在很大范圍內(nèi)顯著提高普通填充材料的承載性能。兩種形式的結(jié)合既加固了路堤土體，又增大了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效限制了路堤的豎向和側(cè)向位移，同時顯著減小了路堤填料使用量，節(jié)約場地。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置的正六邊形擋板與連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置的帶肋鋼條示意圖；
圖中:1路基，2擋板支座，3正六邊形擋板，4路堤填料，5連接結(jié)構(gòu)，6帶肋鋼條，7 土工格室。【具體實施方式】
[0016]實施例:本實施例的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，如圖1和圖2所示，由擋板支座2、正六邊形擋板3、路堤填料4、連接結(jié)構(gòu)5、帶肋鋼條6、土工格室7和路基I組成。路堤兩側(cè)正六邊形擋板3分層直立向上排列，組成兩面墻；正六邊形擋板3背面置有連接結(jié)構(gòu)5。同一高度上路堤兩側(cè)正六邊形擋板4的連接結(jié)構(gòu)5與帶肋鋼條6和土工格室7分層交替連接，帶肋鋼條6和土工格室7貫穿被支護路堤填料4，與路堤填料4形成一體共同發(fā)揮作用。兩側(cè)擋板之間為路堤填料4，最上面為路面層。如圖3所示，正六邊形擋板3的內(nèi)測具有連接結(jié)構(gòu)5。如圖4所示，該連接結(jié)構(gòu)5包括鋼板和螺栓孔，螺栓孔中用于安裝螺栓。如圖5所示，帶肋鋼條6為在上下表面間隔地具有三角形肋條的鋼條。
[0017]施工時，上述加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置的施工方法包括以下步驟:
(I)放樣定位
首先平整施工場地，根據(jù)設(shè)計要求，測量放線，確定擋板支座2位置及深度。由于擋板支座2是控制正六邊形擋板3基線的基準(zhǔn)，因此放線應(yīng)準(zhǔn)確。
[0018](2)擋板支座2澆筑
擋板支座2為鋼筋混凝土支座，采用C30?C40 (本實施例為C35)的混凝土現(xiàn)澆制作，擋板支座2上表面中心處留有寬為100?500mm (本實施例為150mm)，深為100?500mm(本實施例為200mm)的槽，以使擋板支座2與第一層正六邊形擋板3形成一個整體,增加其穩(wěn)定性。擋板支座2寬為800?1500mm (本實施例為1000mm),高度為300?800mm (本實施例為500mm)。
[0019](3)連接結(jié)構(gòu)5的制作與安裝
連接結(jié)構(gòu)5為鋼板和螺栓。其中鋼板采用優(yōu)質(zhì)鋼，長度為80?200mm (本實施例為100mm),寬度為50?IOOmm (本實施例為50mm)。厚度為I?5mm (本實施例為2mm);螺栓性能等級為4.6?6.8級螺栓(本實施例為6.8級)。在預(yù)制正六邊形擋板3時將制作好的鋼板安放在預(yù)制正六邊形擋板3中。在安裝好鋼板和螺栓后在其外側(cè)涂紅漆或浙青薄層，以提高鋼板和螺栓的耐腐蝕性，延長鋼板和螺栓的使用壽命。
[0020](4)正六邊形擋板3的預(yù)制與安裝
正六邊形擋板3為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。正六邊形擋板3在預(yù)制廠統(tǒng)一預(yù)制，其強度必須滿足設(shè)計要求；正六邊形擋板3邊長為400?IOOOmm (本實施例為500mm)，厚度為100?500mm (本實施例為150mm),在預(yù)制中嚴(yán)格控制正六邊形擋板3外形尺寸,將正六邊形擋板3外形尺寸嚴(yán)格控制在允許偏差之內(nèi)。
[0021]正六邊形擋板3安裝:采用分層直立排列。由于笫一層的正六邊形擋板3需安放到擋板支座2中的卡槽中，且關(guān)系到后面全墻基線的基準(zhǔn)，因此安放應(yīng)精準(zhǔn)。安裝前，首先將擋板支座2卡槽清理干凈，每5m設(shè)一中線控制點，在清潔的擋板支座2上準(zhǔn)確畫出正六邊形擋板3外緣線及每塊板的位置，安裝時用M5砂漿找平，同層正六邊形擋板3水平誤差不大于IOmm,軸線偏差每20延米不大于10mm。為防止填料壓實時正六邊形擋板3外傾,在安裝單塊正六邊形擋板3時向內(nèi)預(yù)留1%作為填料壓實時正六邊形擋板3外傾的預(yù)留度。為防止相鄰正六邊形擋板3錯位，第一層正六邊形擋板3用木料加工的斜撐固定，以上各層正六邊形擋板3均用夾木固定。此后各層正六邊形擋板3安裝時每隔5m設(shè)一標(biāo)桿，每層用垂球掛線核對，每安裝完三層正六邊形擋板3應(yīng)用儀器測量標(biāo)高及軸線，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整。
[0022](5)路堤填料4的采集、攤鋪與碾壓
本實施例所述路堤填料4為A、B組料、級配碎石或改良土等。路堤填料4最大粒徑應(yīng)小于75mm，上述材料特性需滿足相應(yīng)設(shè)計規(guī)范的要求。其中A、B組填料粒徑級配應(yīng)符合壓實性能要求。實系數(shù)#大于等于0.95 (本實施例為0.95)，地基系數(shù)k30大于等于1lOMPa/m (本實施例為115MPa/m)，動態(tài)變形模量^大于等于40MPa (本實施例為40MPa)。A、B組填料不均勻系數(shù)Cu需大于15 (本實施例為15)，曲率系數(shù)C。需滿足1-3 (本實施例為1.5)。級配碎石壓實系數(shù)#大于等于0.97 (本實施例為0.97)，地基系數(shù)Atl大于等于190MPa/m(本實施例為190MPa/m)，動態(tài)變形模量^^大于等于55MPa (本實施例為55MPa)。級配碎石的不均勻系數(shù)Cu不得小于15 (本實施例為15)，0.02mm以下顆粒質(zhì)量百分率不得大于3%(本實施例為3%)。上述材料特性需滿足相應(yīng)設(shè)計規(guī)范的要求。
[0023]在施工工程中嚴(yán)格按照每30cm厚的路堤填料4分層碾壓。當(dāng)路堤填料4攤鋪、碾壓至該層帶肋鋼條6或土工格室7所在位置的標(biāo)高時，鋪設(shè)帶肋鋼條6或土工格室7，其底部與路堤填料密貼，然后再進行攤鋪路堤填料4和碾壓，使帶肋鋼條6或土工格室7與路堤填料4緊密結(jié)合。對路堤填料4反復(fù)碾壓直至滿足滿足上述壓實標(biāo)準(zhǔn)。
[0024](6)帶肋鋼條和土工格室的鋪設(shè)與防腐
由于帶肋鋼條6的壽命直接影響加筋土擋墻的使用年限，因此在帶肋鋼條6鋪設(shè)前，應(yīng)首先在帶肋鋼條6外側(cè)涂紅漆或浙青薄層(本實施例為浙青薄層)做防腐處理，以提高帶肋鋼條的耐腐蝕性，延長帶肋鋼條的使用壽命。
[0025]各層帶肋鋼條6或土工格室7鋪設(shè)前，先將路堤填料攤鋪、碾壓至該層帶肋鋼條6或土工格室7所在位置的標(biāo)高。其底部與路堤填料密貼，鋪設(shè)帶肋鋼條6時應(yīng)將其展平、伸直，填筑前采用張緊器張拉帶肋鋼條6，然后用螺栓將其與正六邊形擋板上的連接結(jié)構(gòu)5聯(lián)接為一個整體。
[0026]鋪設(shè)土工格室7時應(yīng)將格室張拉，使土工格室7處于張力狀態(tài)，不允許有松弛感。然后用螺栓將其與正六邊形擋板上的連接結(jié)構(gòu)5聯(lián)接為一個整體。然后用螺栓在鋪設(shè)土工格室7的始端，用螺栓將土工格室7按格掛住。螺栓露出部分不高于土工格室7高度。土工格室7之間的連接，在土工格室7未張拉之前，用格室連接件將格室7連接。然后再在螺栓外側(cè)涂紅漆或浙青薄層(本實施例為浙青薄層)做防腐處理，以提高螺栓的耐腐蝕性，延長螺栓的使用壽命。
[0027]本實施例所述的土工格室類型根據(jù)設(shè)計要求選定。格室片材拉伸屈服強度大于等于200MPa (本實施例為200MPa)，格式連接處強度大于等于150N/cm (本實施例為150N/cm)，格室片材斷裂伸長率小于等于15% (本實施例為15%)。格室片高度50~IOOmm (本實施例為50mm),焊接高度330~1000mm (本實施例為400mm),展開尺寸(橫X縱)(4m~13.2m) X (4.5m~5m)(本實施例為4.4mX 5m)0其長度根據(jù)設(shè)計路堤寬度沿寬度方向通長布置。
[0028](7)重復(fù)(3)~(6)步驟，完成路堤上所有加筋路堤結(jié)構(gòu)裝置的施工，隨后在支護結(jié)構(gòu)表面設(shè)置表面排水溝；最終完加筋路堤結(jié)構(gòu)裝置的整體施工。
[0029]本發(fā)明通過同一高度上路堤兩側(cè)正六邊形擋板3的連接結(jié)構(gòu)5與帶肋鋼條6和土工格室7分層交替連接，帶肋鋼條6和土工格室7貫穿兩側(cè)擋板之間為路堤填料4，使正六邊形擋板3、帶肋鋼條6、土工格室7與路堤填料4形成一體共同發(fā)揮作用，帶肋鋼條6及具有很高的抗拉強度，良好的截面摩擦力。土工格室7能有效限制填充材料的側(cè)向滑移，可以提高地基材料的抗剪力和摩擦力，從而在很大范圍內(nèi)顯著提高普通填充材料的承載性能，兩種形式的結(jié)合既加固了路堤土體，又增大了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效限制了路堤的豎向和側(cè)向位移，同時顯著減小了路堤填料使用量，節(jié)約場地。
[0030]在本實例路段選取典型橫斷面埋設(shè)表層沉降點、側(cè)斜管、孔壓計等監(jiān)測儀器，對該路段路基填筑過程中及施工完成后進行了長期的路基沉降及側(cè)向位移觀測。觀測期末測得路堤工后沉降為8.5cm，土體側(cè)向位移量為1.3cm，滿足規(guī)范中對高速公路路堤工后沉降和土體側(cè)向位移的要求。本實施例的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置有效減少軟土地基路堤的沉降和側(cè)向位移，使工后沉降和側(cè)向位移滿足高速公路的使用要求。
【權(quán)利要求】
1.一種加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:包括嵌入路堤兩側(cè)路基中的擋板支座，擋板支座上筑有一對擋土墻，擋土墻之間填充有路堤填料，所述擋土墻由豎直的正六邊形擋板堆砌而成，一對擋土墻上相對的正六邊形擋板之間安裝有帶肋鋼條和土工格室，所述帶肋鋼條和土工格室貫穿所述路堤填料并在豎直方向上交替排列，所述正六邊形擋板的內(nèi)側(cè)具有用于連接帶肋鋼條和土工格室兩端的連接結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:所述擋板支座為鋼筋混凝土支座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:所述正六邊形擋板為鋼筋混凝土正六邊形擋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:所述連接結(jié)構(gòu)為鋼板和螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:所述土工格室為鋼塑土工格室。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:所述帶肋鋼條為在上下表面間隔地具有三角形肋條的鋼條。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置的施工方法，其特征在于包括以下步驟: 1)平整施工場地，測量放線，確定擋板支座位置及深度； 2)采用鋼筋混凝土材料預(yù)制擋板支座，并在擋板支座上表面中心處預(yù)留連接槽； 3)用鋼板和螺栓材料制作連接結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土材料預(yù)制正六邊形擋板，再將連接結(jié)構(gòu)中的鋼板預(yù)埋在正六邊形擋板中； 4)根據(jù)設(shè)計要求，現(xiàn)場拼接擋板支座，在擋板支座上方堆砌正六邊形擋板，在相對的正六邊形擋板的連接結(jié)構(gòu)之間安裝第一層帶肋鋼條或土工格室，并填筑、攤鋪與碾壓第一層路堤填料，使其達到設(shè)計壓實標(biāo)準(zhǔn)； 5)完成第一層路堤填料施工后，繼續(xù)現(xiàn)場拼接正六邊形擋板、連接結(jié)構(gòu)以及第二層帶肋鋼條或土工格室，并填筑、攤鋪與碾壓第二層路堤填料，使其達到設(shè)計壓實標(biāo)準(zhǔn)； 6)重復(fù)上述步驟4)?5)，完成路堤上所有加筋路堤結(jié)構(gòu)裝置的施工，并使帶肋鋼條和土工格室在豎直方向上交替排列，最終完加筋路堤結(jié)構(gòu)裝置的整體施工。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加筋路堤的結(jié)構(gòu)裝置的施工方法，其特征在于，還包括步驟7)在結(jié)構(gòu)裝置表面設(shè)置表面排水溝。
【文檔編號】E01C3/00GK103821058SQ201410076002
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】孫廣超, 孔綱強, 顧紅偉 申請人:河海大學(xué)