專利名稱：路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于土木工程技術領域，特別涉及路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術。
背景技術：
我國正進行著大規(guī)模的基礎設施建設，且大部分工程建設位于我國沿海及內地湖泊軟土地區(qū)。在軟弱土地基上修建高速公路、高速鉄路、江河堤防等，需要對軟弱土地基進行處理，以控制エ后沉降。對于高等級路堤，エ后沉降定義為路面施工結束之后15年內的沉降，根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2004)，橋頭段的エ后沉降控制在10cm，橋頭過渡段的エ后沉降控制在20cm，一般路段的エ后沉降控制在30cm。當天然地基エ后沉降不能滿足要求吋，過去進行地基處理常用的兩類方法為排水固結法和復合地基法。在深厚軟土地基上修筑高等級路堤，采用排水固結法處理后，地基中本來無排水通道，固結沉降很小，采用排水板反而在地基中形成了排水通道，因此往往在施工期土體并未達到完全固結，反而在路面施工結束一定時間內產生較大的固結沉降，造成路面エ后沉降増大，使用效果不佳。 而采用復合地基法處理又分為柔性樁復合地基和剛性樁復合地基兩類，柔性樁如水泥土攪拌樁(漿、濕噴樁)、砂樁和碎石樁等，剛性樁有CFG樁，預應カ管樁(PHC樁)和大直徑現(xiàn)澆薄壁管樁(PCC樁)等，柔性樁復合地基一般只可處理地面以下15米以內的軟土地基，不宣用于深層軟土處理，且在加固范圍內由于樁的柔性性質，其樁身仍有沉降產生；剛性樁是處理深層軟土可行的方法之一，加固效果好，但地基處理造價高。此外，對于深厚軟土地基上的聞等級路堤，由于路堤填土荷載是一種柔性荷載，容易產生變形。不論采用排水固結法還是采用復合地基法進行地基處理，都存在路堤中心和路堤邊緣的附加應カ大小不同的問題，一般路堤中心的附加應力要大于路堤邊緣，使得路堤中心產生的沉降量比路堤邊緣要大，從而使地表產生“鍋底”狀的不均勻沉降，嚴重時導致公路產生縱向裂縫，影響行車的舒適性和安全性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種造價低、施工快捷、不產生“鍋底” 狀的不均勻沉降的路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技木。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是
一種路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，其特征在于平整施工場地， 視地表土層軟硬情況鋪設墊層，使達到施工機械進場要求；在現(xiàn)場澆注短樁，或者將預制短樁打入到地基，短樁的長度為2 5m，樁間距為3 10m，可布置成梅花形或方形；在路堤邊緣安裝模板；放置鋼筋籠，鋼筋籠與短樁上的連接鋼筋相連；澆筑混凝土板，鋼筋混凝土板厚度為3(T50cm，寬度等于路堤底面寬度；待混凝土板養(yǎng)護達到強度后，在其上填筑路堤；或在短樁上設置撓度變形小的梁-薄殼組合結構、混凝土 -鋼板混組合結構、帶肋鋼板殼體結構等其他板殼結構，在板殼結構上填筑路堤。所述現(xiàn)澆短樁在樁體材料凝固前頂部插入連接鋼筋，連接鋼筋伸出樁頂 10 30cm ；
所述預制短樁在エ廠預制時預留連接鋼筋，連接鋼筋伸出樁頂l(T30cm ；
所述短樁頂部可設置蓋板。所述短樁位于路堤中間的樁長可以比路堤邊緣的樁長長，樁端位于軟土層。所述短樁可以為圓形截面樁，也可以為異形樁，比如圓形樁、管樁、X形樁、Y形樁
坐寸o所述短樁頂面設置樁帽。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于
本發(fā)明板樁技術，屬于淺基礎范疇，比一般的樁筏、樁板等深基礎造價低得多，且施工方便，施工樁基時可直接壓入，不需要打樁機，施工速度快。在路堤填土之下設置短樁和剛性的鋼筋混凝土板，鋼筋混凝土板本身的抗彎剛度很大，短樁對混凝土板本身起到支撐作用，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，避免了路基產生縱向裂縫。由于混凝土板強度很高，因此路堤邊坡不會發(fā)生失穩(wěn)破壞，邊坡可適當變陡，從而減小了路堤填土的方量，節(jié)省了工程造價。采用短樁和剛性板代替常規(guī)的地基處理方法，使路堤柔性荷載變?yōu)閯傂院奢d，產生整體變形，無差異沉降，不需地基處理來消除差異沉降，因此節(jié)省了昂貴的地基處理費用。與排水固結法相比，本發(fā)明由于排水固結慢，エ后一定時間內沉降小，即エ后沉降小。與復合地基法相比，本發(fā)明造價低。本發(fā)明エ期短，只考慮填土工期，特別適用用深厚軟土地基上一般路段。下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。本發(fā)明的保護范圍并不以具體實施方式
為限，而是由權利要求加以限定。


圖I本發(fā)明剛性板樁技術示意圖2本發(fā)明與天然地基及排水板方案沉降 時間曲線比較圖
圖3本發(fā)明與天然地基及排水板方案路堤橫斷面エ后沉降比較圖
圖中1為軟土地基，2為短樁，3為鋼筋混凝土板，4為土工布，5為路堤，6為地表面。
具體實施例方式如圖1、2和3所示，一種路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，先平整施工場地，視地表土層軟硬情況鋪設墊層，使達到施工機械進場要求。在軟土地基(I) 中先打設短樁(2)，短樁(2)長2 5m，樁間距為:TlOm，可布置成梅花形或方形，短樁(2)可以為圓形、X形、Y形、十字形等各種類型的剛性樁，采用現(xiàn)澆或預制的形式，短樁(2)上設置蓋板。短樁(2)樁長可變化，位于路堤(5)中間的樁長可以比路堤(5)邊緣的樁長長，由于樁較短，因此未穿透軟土層，樁端位于軟土層，短樁(2)主要起到支承鋼筋混凝土板(3)并減小鋼筋混凝土板(3)的撓度的作用。在短樁(2)上布置鋼筋混凝土板(3)，鋼筋混凝土板
(3)采用現(xiàn)場整體澆注的方式，一般在路堤邊緣安裝模板；放置鋼筋籠，鋼筋籠與短樁上的連接鋼筋相連，連接鋼筋伸出樁頂l(T30cm ;澆筑混凝土板，鋼筋混凝土板厚度為3(T50cm， 寬度等于路堤底面寬度。待混凝土養(yǎng)護達到強度后，在鋼筋混凝土板(3)上填筑路堤(5)， 路堤(5)邊坡可采用土工布(4)包裏。鋼筋混凝土板(3)表面可與地表面(6)齊平，或位于地表面(6)之下。本發(fā)明的鋼筋混凝土板(3)也可用其他結構代替，如梁-薄殼組合結構、 混凝土-鋼板混合結構、帶肋鋼板殼體結構等，只要滿足該板殼結構在路堤荷載作用下?lián)隙茸冃涡〖纯伞?br> 本實施方式對ー深厚軟土地基上的路堤進行了計算，計算中路堤底寬取為38m，路堤頂寬取為29m,路堤填土高度為3m,軟土層厚度為15m,計算短樁樁長3m,板厚40cm,排水板長度15m，排水板間距I. 3m。對比了本發(fā)明與排水固結法方案及天然地基的沉降控制效果 (圖2和圖3)。計算結果表明地基中打排水板后，沉降速率大大加快，因此在同樣的固結時間，該處理方法的沉降量最大；天然地基由于軟土層深厚，因此固結速度較慢，沉降發(fā)展趨勢比采用排水板要慢得多；而采用樁板結構處理后，地基沉降量更小。因此，對于深厚軟土地基，并不是設置越多排水通道越好，相反，地基中本來沒有排水通道，地基固結慢，エ后沉降小，有排水通道后反而使地基固結速度加快，但卻不能保證在施工期達到完全固結，因此導致エ后沉降増大，起到反作用。從圖3エ后沉降計算結果更能說明問題，圖中假定施 エ期為I年(365天)，用第16年(5840天)的沉降減去第I年的沉降即為エ后沉降。從圖中結果可以看出，路堤中心板樁處理后的エ后沉降為13cm，天然地基不處理的エ后沉降為 23cm，采用排水板處理后エ后沉降為45cm，可見樁板處理的效果最好。圖中結果還表明，采用樁板處理后，路堤中心和路堤邊緣的差異沉降最小，幾乎沒有差異沉降，進ー步驗證了板樁處理后路堤整體變形的效果；而天然地基和排水板處理后路堤中心和路堤邊緣的差異沉降較大，分別達到20cm和30cm以上，從而使路堤橫斷面產生“鍋底”狀的不均勻沉降，導致路面產生縱向裂縫的可能。從以上分析可知，路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，有效控制了路堤ェ后沉降，路堤橫斷面變形均勻，且施工速度快、造價低，是處理一般路段深厚軟基的優(yōu)選技木。
權利要求
1.路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，其特征在于將預制短樁打入到軟弱土地基，或者在現(xiàn)場澆注短樁，短樁的長度為2 5m，位于路堤中間的短樁樁長比位于路堤邊緣的短樁樁長要長，樁間距為3 10m，可布置成梅花形或方形；在路堤邊緣安裝模板；放置鋼筋籠，鋼筋籠與短樁上的連接鋼筋相連；澆筑混凝土板，鋼筋混凝土板厚度為 30^50cm,寬度等于路堤底面寬度；待混凝土板養(yǎng)護達到強度后，在其上填筑路堤。
2.根據(jù)權利要求I所述的路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技木，其特征在于現(xiàn)澆短樁在樁體材料凝固前頂部插入連接鋼筋，連接鋼筋伸出樁頂l(T30cm。
3.根據(jù)權利要求I所述的路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，其特征在于預制短樁在エ廠預制時預留連接鋼筋，連接鋼筋伸出樁頂l(T30cm。
4.根據(jù)權利要求I所述的路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，其特征在于短樁頂部設置蓋板。
5.根據(jù)權利要求I所述的路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，其特征在于短樁可以為圓形截面樁，也可以為圓形樁、管樁、X形樁、Y形樁。全文摘要
本發(fā)明公開了路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結構技術，其特征在于平整施工場地，視地表土層軟硬情況鋪設墊層，使達到施工機械進場要求；在現(xiàn)場澆注短樁，或者將預制短樁打入到地基，短樁的長度為2~5m，樁間距為3~10m，可布置成梅花形或方形；在路堤邊緣安裝模板；放置鋼筋籠，鋼筋籠與短樁上的連接鋼筋相連；澆筑混凝土板，鋼筋混凝土板厚度為30~50cm，寬度等于路堤底面寬度；待混凝土板養(yǎng)護達到強度后，在其上填筑路堤。本發(fā)明消除了常規(guī)處理方法路堤橫斷面產生的“鍋底狀”不均勻沉降，避免了路基產生縱向裂縫，路堤邊坡不會發(fā)生失穩(wěn)破壞，減小了路堤填土的方量，且工后沉降小，工期短，造價低。
文檔編號E02D27/34GK102605797SQ201210105709
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權日2012年4月12日
發(fā)明者丁選明, 劉漢龍, 莊妍, 李平, 沈揚 申請人:河海大學