本實(shí)用新型涉及公路和鐵路工程領(lǐng)域，尤其涉及一種軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
軟弱地基上的路基由下至上分別為土基、基層和面層，傳統(tǒng)的方法在軟弱地基上筑路時(shí)先對(duì)地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，然后填筑路基，所述填筑路基就是填土，然后將填土碾壓夯實(shí)的過程，填土相對(duì)于軟弱地基來說一方面負(fù)重壓力較大，另一方面，路基沿高度范圍內(nèi)材料強(qiáng)度無明顯變化，而實(shí)際情況是公路路面承受來自車輛傳遞的豎直方向的壓力，該豎向力通過路面?zhèn)鬟f到路基，在路基內(nèi)部豎向方向隨著深度迅速衰減，也就是上部路基承受的荷載大，下部路基承受的荷載小，這導(dǎo)致應(yīng)力小的地方也用同樣強(qiáng)度的材料，造成了材料強(qiáng)度沒有完全發(fā)揮作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)，針對(duì)軟弱地基上的土基，根據(jù)豎向應(yīng)力衰減規(guī)律，從路面向下根據(jù)應(yīng)力分布特征選用不同密度的聚苯乙烯泡沫(EPS)材料，應(yīng)力大的地方用密度大強(qiáng)度高的輕質(zhì)聚苯乙烯泡沫材料，應(yīng)力小的地方用密度小強(qiáng)度低的聚苯乙烯泡沫材料，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力和強(qiáng)度的匹配，這樣節(jié)約了材料，也降低了土基自重，減小了地基的負(fù)荷，減少了對(duì)軟弱地基的補(bǔ)強(qiáng)處理費(fèi)用，間接降低了工程造價(jià)，提高了施工速度。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)，軟弱地基上的路基由下至上分別為土基、基層和面層，其中土基結(jié)構(gòu)由下至上包括低密度聚苯乙烯混凝土層、中密度聚苯乙烯混凝土層和高密度聚苯乙烯混凝土層，高密度聚苯乙烯混凝土層的聚苯乙烯混凝土密度及抗壓強(qiáng)度大于中密度聚苯乙烯混凝土層的聚苯乙烯混凝土，中密度聚苯乙烯混凝土層的聚苯乙烯混凝土密度及抗壓強(qiáng)度大于低密度聚苯乙烯混凝土層的聚苯乙烯混凝土。
最優(yōu)的，還包括下防水土工布層和上防水土工布層，低密度聚苯乙烯混凝土層的下一層為下防水土工布層，高密度聚苯乙烯混凝土層的上一層為上防水土工布層。
最優(yōu)的，在有滑坡風(fēng)險(xiǎn)的地段，還包括錨桿，所述錨桿一端被固定在低密度聚苯乙烯混凝土層、中密度聚苯乙烯混凝土層或高密度聚苯乙烯混凝土層中，且另一端固定在地基中。
最優(yōu)的，還包括鋼筋網(wǎng)架，所述鋼筋網(wǎng)架包括鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)是由縱向鋼筋和橫向鋼筋十字交叉通過焊接制作而成。
最優(yōu)的，所述鋼筋網(wǎng)架還包括豎直加強(qiáng)鋼筋，鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)之間由豎直加強(qiáng)鋼筋固定連接，且鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)是交錯(cuò)布置。
最優(yōu)的，所述鋼筋網(wǎng)架還包括固定在鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)之間的彈簧鋼筋，彈簧鋼筋的一端與一個(gè)鋼筋網(wǎng)固定連接，彈簧鋼筋的另一端與另一個(gè)鋼筋網(wǎng)固定連接，且彈簧鋼筋處于非伸縮狀態(tài)，彈簧鋼筋的直徑大于鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)眼的直徑。
最優(yōu)的，所述高密度聚苯乙烯混凝土層是由550～600kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成;所述中密度聚苯乙烯混凝土層是由450～500kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成；所述低密度聚苯乙烯混凝土層是由350～400kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成。
最優(yōu)的，還包括變形縫，所述變形縫沿土基縱向設(shè)置;所述高密度聚苯乙烯混凝土層厚度不超過30厘米;所述中密度聚苯乙烯混凝土層厚度不超過50厘米；所述低密度聚苯乙烯混凝土層厚度不超過70厘米。
最優(yōu)的，所述下防水土工布層和上防水土工布層均是中間高兩側(cè)低，且坡度為1%～3%。
最優(yōu)的，所述鋼筋網(wǎng)架在高密度聚苯乙烯混凝土層中、中密度聚苯乙烯混凝土層中和低密度聚苯乙烯混凝土層中均有設(shè)置，聚苯乙烯混凝土填充滿鋼筋網(wǎng)架的縫隙。所述鋼筋網(wǎng)架包括厚度與高密度聚苯乙烯混凝土層的厚度相對(duì)應(yīng)的高密度層鋼筋網(wǎng)架、厚度與中密度聚苯乙烯混凝土層的厚度相對(duì)應(yīng)的中密度鋼筋網(wǎng)架和厚度與低密度聚苯乙烯混凝土層的厚度相對(duì)應(yīng)的低密度鋼筋網(wǎng)架。
最優(yōu)的，所述軟弱地基使用350～400kg/m3的低密度聚苯乙烯混凝土替代原來的軟弱地基中的土。
由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供了的軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)，根據(jù)土基內(nèi)部數(shù)值方向上應(yīng)力傳遞規(guī)律，應(yīng)力大的地方用密度大強(qiáng)度高的材料，應(yīng)力小的地方用密度小強(qiáng)度低的材料，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力和強(qiáng)度的匹配，節(jié)約了材料，也降低了土基自重，減小了土基下覆地基的負(fù)荷，減少了對(duì)軟弱地基的補(bǔ)強(qiáng)處理費(fèi)用，間接降低了工程造價(jià)；同時(shí)無需傳統(tǒng)雜填土并且碾壓夯實(shí)的過程，可一次性澆筑，提高了施工速度，從筑路的角度講，是一種快速筑路技術(shù)，同時(shí)設(shè)置的下防水土工布層用于防止地下水的上升，上防水土工布層的設(shè)置為了防止路面水的下滲。
附圖說明
附圖1是軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：上防水土工布層10、高密度聚苯乙烯混凝土層20、中密度聚苯乙烯混凝土層30、低密度聚苯乙烯混凝土層40、下防水土工布層50和鋼筋網(wǎng)架60。
具體實(shí)施方式
接下來對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。
在公路土基中，路面車輛在豎向產(chǎn)生的動(dòng)荷載沿路面向下是衰減的，在荷載小的地方可以用強(qiáng)度低一點(diǎn)的材料，荷載大的地方用強(qiáng)度高的材料，這樣就實(shí)現(xiàn)了實(shí)際荷載與材料強(qiáng)度的匹配。
特別是對(duì)于軟弱或不良地基上，通過荷載與強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)匹配，一方面降低了土基的自重，輕質(zhì)混凝土凝固后為一整體，提高了土基的空間剛度，加快了豎向動(dòng)荷載的衰減速度，縮短了土基工作區(qū)，這樣可以降低軟弱地基上的附加荷載，間接提高了地基承載力，對(duì)于需要補(bǔ)強(qiáng)的軟弱地基，可以減少補(bǔ)強(qiáng)處理費(fèi)用。
根據(jù)強(qiáng)度與荷載匹配原則，在路堤的不同部位，根據(jù)應(yīng)力衰減規(guī)律，分別用不同干密度的EPS混凝土做為土基材料，這種等強(qiáng)度土基成分發(fā)揮了材料的強(qiáng)度，降低了工程造價(jià)。
軟弱地基上的路基由下至上分別為土基、基層和面層，參照附圖1所示，其中的土基結(jié)構(gòu)由下至上包括下防水土工布層50、低密度聚苯乙烯混凝土層40、中密度聚苯乙烯混凝土層30、高密度聚苯乙烯混凝土層20和上防水土工布層10，土基結(jié)構(gòu)是由密度聚苯乙烯混凝土層、中密度聚苯乙烯混凝土層30和高密度聚苯乙烯混凝土層20從下到上填筑而成，高密度聚苯乙烯混凝土層20的聚苯乙烯混凝土密度及抗壓強(qiáng)度大于中密度聚苯乙烯混凝土層30的聚苯乙烯混凝土，中密度聚苯乙烯混凝土層30的聚苯乙烯混凝土密度及抗壓強(qiáng)度大于低密度聚苯乙烯混凝土層40的聚苯乙烯混凝土，設(shè)置的下防水土工布層50用于防止地下水的上升，上防水土工布層10的設(shè)置為了防止路面水的下滲;下防水土工布層50和上防水土工布層10均是中間高兩側(cè)低，且坡度為1%～3%，方便水流向兩邊，中間不積水。
所述高密度聚苯乙烯混凝土層20是由550～600kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成，且厚度不超過30厘米;所述中密度聚苯乙烯混凝土層30是由450～500kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成，且厚度不超過50厘米；所述低密度聚苯乙烯混凝土層40是由350～400kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成，且厚度不超過70厘米。
在有滑坡風(fēng)險(xiǎn)的地段，軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)還包括錨桿，錨桿一端被固定在低密度聚苯乙烯混凝土層40、中密度聚苯乙烯混凝土層30或高密度聚苯乙烯混凝土層20中，且另一端固定在地基中。
軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)還包括鋼筋網(wǎng)架60，鋼筋網(wǎng)架60包括鋼筋網(wǎng)、固定在鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)之間的彈簧鋼筋和豎直加強(qiáng)鋼筋，鋼筋網(wǎng)是由縱向鋼筋和橫向鋼筋十字交叉通過焊接制作而成，鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)之間由豎直加強(qiáng)鋼筋固定連接，且鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)是交錯(cuò)布置；彈簧鋼筋的一端與一個(gè)鋼筋網(wǎng)固定連接，彈簧鋼筋的另一端與另一個(gè)鋼筋網(wǎng)固定連接，且彈簧鋼筋處于非伸縮狀態(tài)，彈簧鋼筋的直徑大于鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)眼的直徑。
鋼筋網(wǎng)架60還包括厚度與高密度聚苯乙烯混凝土層20的厚度相對(duì)應(yīng)的高密度層鋼筋網(wǎng)架60、厚度與中密度聚苯乙烯混凝土層30的厚度相對(duì)應(yīng)的中密度鋼筋網(wǎng)架60和厚度與低密度聚苯乙烯混凝土層40的厚度相對(duì)應(yīng)的低密度鋼筋網(wǎng)架60。
鋼筋網(wǎng)架60在高密度聚苯乙烯混凝土層20中、中密度聚苯乙烯混凝土層30中和低密度聚苯乙烯混凝土層40中均有設(shè)置，聚苯乙烯混凝土填充滿鋼筋網(wǎng)架60的縫隙。
一般情況下，承載輕、中等及重交通的高速公路和一級(jí)公路的高密度聚苯乙烯混凝土層20是由550～600kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，中密度聚苯乙烯混凝土層30是由450～500kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，低密度聚苯乙烯混凝土層40是使用350～400kg/m3的聚苯乙烯混凝土置換原來低密度聚苯乙烯混凝土層40中的土。
承載輕、中等及重交通的二級(jí)及二級(jí)以下公路的高密度聚苯乙烯混凝土層20是由500kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，中密度聚苯乙烯混凝土層30是由400kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，低密度聚苯乙烯混凝土層40是使用350kg/m3的聚苯乙烯混凝土置換原來低密度聚苯乙烯混凝土層40中的土。
在地基承載力還不足時(shí)，還可用350～400kg/m3的輕質(zhì)混凝土對(duì)地基如進(jìn)行單獨(dú)置換，置換深度根據(jù)計(jì)算確定。
具體施工時(shí)，一種施工方式是將地基中的土用350kg/m3的低密度聚苯乙烯混凝土置換后，在上面設(shè)置好支檔結(jié)構(gòu)，支檔結(jié)構(gòu)圍成的空間內(nèi)首先鋪設(shè)中間高兩側(cè)低且坡度為1%～3%的下防水土工布層50，然后擺放厚度與低密度聚苯乙烯混凝土層40厚度一致的低密度鋼筋網(wǎng)架60，然后向鋼筋網(wǎng)架60中澆筑350kg/m3的低密度聚苯乙烯混凝土用于填充低密度鋼筋網(wǎng)架60中的空隙，然后擺放厚度與中密度聚苯乙烯混凝土層30厚度一致的中密度鋼筋網(wǎng)架60，然后向鋼筋網(wǎng)架60中澆筑400kg/m3的聚苯乙烯混凝土用于填充中密度鋼筋網(wǎng)架60中的空隙，接著就將厚度與高密度聚苯乙烯混凝土層20厚度一致的高密度鋼筋網(wǎng)架60累放其上，然后向鋼筋網(wǎng)架60中澆筑450kg/m3的聚苯乙烯混凝土或者500kg/m3的聚苯乙烯混凝土用于填充高密度鋼筋網(wǎng)中的空隙，最后鋪設(shè)中間高兩側(cè)低且坡度為1%～3%的上防水土工布層10；凝固后的聚苯乙烯混凝土與下防水土工布層50、上防水土工布層10、鋼筋網(wǎng)架60組成了一種復(fù)合體系，強(qiáng)度和韌性均有保障。
另一種施工方式為，首先鋪設(shè)中間高兩側(cè)低且坡度為1%～3%的下防水土工布層50，將低密度聚苯乙烯混凝土層40中的土用澆灌一層流體狀的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土上鋪設(shè)一層預(yù)制好的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土塊接著澆灌一層流體狀的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式置換后，在上面設(shè)置好支檔結(jié)構(gòu)，支檔結(jié)構(gòu)圍成的空間內(nèi)澆灌一層流體狀的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土上鋪設(shè)一層預(yù)制好的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土塊接著澆灌一層流體狀的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式鋪設(shè)好低密度聚苯乙烯混凝土層40，然后澆灌一層流體狀的400kg/m3的聚苯乙烯混凝土上鋪設(shè)一層預(yù)制好的400kg/m3的聚苯乙烯混凝土塊接著澆灌一層流體狀的400kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式鋪設(shè)好中密度聚苯乙烯混凝土層30，然后接著澆灌一層流體狀的450kg/m3的聚苯乙烯混凝土上鋪設(shè)一層預(yù)制好的450kg/m3的聚苯乙烯混凝土塊接著澆灌一層流體狀的450kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式鋪設(shè)好高密度聚苯乙烯混凝土層20，最后鋪設(shè)中間高兩側(cè)低且坡度為1%～3%的上防水土工布層10。
需要注意的是，澆筑厚度達(dá)到50-80cm時(shí)停止?jié)仓?，?4小時(shí)待其充分凝固后再繼續(xù)澆筑，如此往復(fù)，直至澆筑到設(shè)計(jì)高度。
綜上所述，本實(shí)用新型提供了的軟弱地基上的一種軟弱地基上的等強(qiáng)度土基結(jié)構(gòu)，根據(jù)地基內(nèi)部數(shù)值方向上應(yīng)力傳遞規(guī)律，應(yīng)力大的地方用密度大強(qiáng)度高的材料，應(yīng)力小的地方用密度小強(qiáng)度低的材料，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力和強(qiáng)度的匹配，節(jié)約了材料，也降低了土基自重，減小了土基下覆地基的負(fù)荷，減少了對(duì)軟弱地基的補(bǔ)強(qiáng)處理費(fèi)用，間接降低了工程造價(jià)；同時(shí)無需傳統(tǒng)雜填土并且碾壓夯實(shí)的過程，可一次性澆筑，提高了施工速度，從筑路的角度講，是一種快速筑路技術(shù)。