專利名稱：一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及道路工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]高填方路段的涵洞上覆填土高度多在10 m以上，有的甚至?xí)^50 m。由于填土 荷載大，地形條件復(fù)雜，涵洞的受力及變形特性往往較為復(fù)雜，涵體存在應(yīng)力集中和不均勻 沉降等問題，容易引起各種不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之說。這些病害輕則 引起涵洞開裂、滲漏或積水，重則致使涵洞結(jié)構(gòu)破壞，甚至出現(xiàn)垮塌，嚴(yán)重影響公路的正常 使用。[0003]目前，對(duì)公路高填方涵洞的減載措施主要以加筋減載法為主。加筋減載法是指人 為地使涵頂上方局部高度和寬度范圍內(nèi)的填土密度小于兩側(cè)填土，形成減載孔；同時(shí)在減 載孔上方鋪設(shè)筋材，筋材兩端分別錨固于兩側(cè)密實(shí)填土中，達(dá)到涵頂減載的目的。雖然加筋 減載法對(duì)高填方涵洞涵頂應(yīng)力集中現(xiàn)象有所緩解，但其仍存在以下幾個(gè)方面不足:(I)涵 頂加筋減載效果有限，涵頂開裂現(xiàn)象仍然存在；(2)涵頂荷載轉(zhuǎn)移至側(cè)墻，涵洞側(cè)墻開裂現(xiàn) 象有所增加；(3)涵洞受力及變形特性受復(fù)雜地質(zhì)影響仍然很大；(4)易引起涵洞受力不對(duì) 稱性，涵洞出現(xiàn)涵頂與墻身分離開裂現(xiàn)象；(5)涵洞內(nèi)、外土柱剛度差異不明顯，筋材效率 沒有得到充分發(fā)揮。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供了一種結(jié)構(gòu)合理，施工 方便的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:[0006]一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，該加筋減載結(jié)構(gòu)由加固區(qū)、筋材、碎石墊層 和減載孔組成；[0007]所述的加固區(qū)位于涵洞的兩側(cè)；[0008]所述的減載孔位于涵洞的正上方；[0009]所述的筋材和碎石墊層位于減載孔的上方。[0010]加固區(qū)、筋材、碎石墊層和減載孔組成一個(gè)減載體系，通過加固區(qū)上部填土的土拱 效應(yīng)和筋材的張拉膜效應(yīng)，使大部分路堤填土荷載傳遞至加固區(qū)，并沿加固區(qū)傳遞至地基。[0011]所述的涵洞為拱涵或蓋板涵。[0012]所述的加固區(qū)為水泥注漿的密實(shí)碎石，密實(shí)碎石粒徑不大于15 cm，加固區(qū)的彈性 模量不小于300 MPa，水泥注漿的范圍是臺(tái)背至臺(tái)背外1.0 _2.0m，加固區(qū)的高度為自地基 頂面標(biāo)高至減載孔頂面標(biāo)高處。[0013]所述的減載孔采用密度小于1.4 g/cm3，彈性模量小于4 MPa的輕質(zhì)柔性填料填 筑；減載孔寬度與涵洞寬度一致，減載孔高度在1.0-3.0 m范圍內(nèi)。[0014]所述的碎石墊層鋪設(shè)在加固區(qū)和減載孔頂面，厚度在0.3-0.5m范圍內(nèi)。所述的筋材為鋼塑土工格柵或鍍鋅鐵絲網(wǎng)，筋材鋪設(shè)在碎石墊層中間位置，所述的筋材滿足伸長(zhǎng)率為0.5%時(shí)的抗拉剛度不小于120 kN/m的條件。所述的筋材和碎石墊層均鋪設(shè)至兩側(cè)加固區(qū)以外長(zhǎng)度為5-10 m的位置。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，涵頂減載效果顯著提高，有效降低了涵頂土壓力集中程度；涵頂上方的填土荷載通過加固區(qū)傳遞至地基，涵洞側(cè)墻開土壓力顯著減?。挥行p小了復(fù)雜地形對(duì)涵洞受力及變形特性的影響；有效減小了涵洞受力不對(duì)稱性；筋材效率得到顯著提高。

圖1為本實(shí)用新型的一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。附圖標(biāo)記說明如下:1_涵洞，2_加固區(qū),3_筋材,4_碎石墊層,5_減載孔,6_地基。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1:如圖1所示，一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，該加筋減載結(jié)構(gòu)由加固區(qū)2、筋材3、碎石墊層4和減載孔5組成；所述的加固區(qū)2位于涵洞I的兩側(cè)；所述的減載孔5位于涵洞I的正上方；所述的筋材3和碎石墊層4位于減載孔5的上方。加固區(qū)2、筋材3、碎石墊層4和減載孔5組成一個(gè)減載體系，通過加固區(qū)2上部填土的土拱效應(yīng)和筋材3的張拉膜效應(yīng)，使大部分路堤填土荷載傳遞至加固區(qū)2，并沿加固區(qū)2傳遞至地基6。所述的涵洞I為蓋板涵。所述的加固區(qū)2為325#水泥注漿的密實(shí)碎石，密實(shí)碎石粒徑不大于15 cm，加固區(qū)2的彈性模量不小于300 MPa，水泥注漿的范圍是臺(tái)背至臺(tái)背外1.0 m，加固區(qū)2的高度為自地基6頂面標(biāo)高至減載孔5頂面標(biāo)高處。所述的減載孔5采用密度為1.2g/cm3,彈性模量為3MPa的輕質(zhì)柔性填料填筑，減載孔5寬度與涵洞I寬度一致，減載孔5高度為1.0 m。所述的碎石墊層4鋪設(shè)在加固區(qū)2和減載孔5頂面，厚度為0.3 m。所述的筋材3為鋼塑土工格柵，筋材3鋪設(shè)在碎石墊層4中間位置，筋材3伸長(zhǎng)率為0.5%時(shí)的抗拉剛度為160 kN/m。所述的筋材3和碎石墊層4均鋪設(shè)至兩側(cè)加固區(qū)2以外長(zhǎng)度為5 m的位置。本實(shí)施例的一種公路高填方涵洞減載結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)建過程如下:第一步，涵洞I兩側(cè)1.0 m范圍填筑密實(shí)碎石，其他區(qū)域按相關(guān)規(guī)范要求填筑路堤填料，填筑至涵頂；第二步，涵頂以上部分涵洞I兩側(cè)1.0 m范圍填筑密實(shí)碎石，密實(shí)碎石區(qū)域外側(cè)按相關(guān)規(guī)范要求填筑路堤填料，涵頂以上部分減載孔5填筑輕質(zhì)柔性填料，分別填至減載孔5頂設(shè)計(jì)標(biāo)聞;[0036]第三步，涵洞I兩側(cè)密實(shí)碎石用水泥注漿形成加固區(qū)2，加固區(qū)2高度為自地基6 頂面標(biāo)高至減載孔5頂面標(biāo)高處；[0037]第四步，鋪設(shè)一半厚度的碎石墊層4 ；[0038]第五步，鋪設(shè)一層筋材3 ；[0039]第六步，鋪設(shè)另外一半厚度的碎石墊層4 ；[0040]第七步，按相關(guān)規(guī)范要求逐層填筑路堤填料。[0041]根據(jù)圖1，從荷載傳遞機(jī)理上分析本實(shí)用新型。[0042]當(dāng)路堤荷載作用在碎石墊層4上時(shí)，由于加固區(qū)2與減載孔5的輕質(zhì)柔性填料的 剛度差異，引起加固區(qū)2和減載孔5的差異沉降。該差異沉降使上部路堤填土產(chǎn)生土拱效 應(yīng)和筋材3產(chǎn)生張拉膜效應(yīng)，并且由于碎石墊層4的存在，增強(qiáng)了土拱效應(yīng)和張拉膜效應(yīng)的 發(fā)揮，使大部分路堤荷載傳遞至加固區(qū)2頂，并沿加固區(qū)2傳遞至地基6，從實(shí)質(zhì)上減小了涵 洞I所受荷載。同時(shí)，由于加固區(qū)2具有一定的剛度和強(qiáng)度，水平向位移減小，有效減小了 路堤填土對(duì)涵洞I側(cè)墻受力和變形特性的影響。[0043]將本實(shí)施例的加筋減載結(jié)構(gòu)應(yīng)用于某高速公路一處15.0 m的高填方涵洞，涵洞為 蓋板涵，高2.0 m。涵底地基6為碎石土，加固區(qū)2底面位于地基頂面標(biāo)高，加固區(qū)2頂面 位于蓋板涵的蓋板頂面標(biāo)高。并在該涵洞鄰近相似地層一處14.0 m的同類型高填方涵洞 采用現(xiàn)有的加筋減載法進(jìn)行減載處理，對(duì)兩種工況分別進(jìn)行了監(jiān)測(cè)對(duì)比分析。監(jiān)測(cè)結(jié)果表 明，與現(xiàn)有的加筋減載法相比，采用本實(shí)施例的加筋減載結(jié)構(gòu)涵頂土壓力減小28%以上，涵 洞側(cè)墻土壓力減小48%以上，筋材3應(yīng)變量提高65%以上。而且，采用本實(shí)施例的減載結(jié)構(gòu) 后涵洞側(cè)墻沿深度各測(cè)點(diǎn)土壓力變化不大，土壓力變化幅度明顯小于現(xiàn)有的加筋減載法工 況。[0044]上述具體實(shí)施方式
只是本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并不是用來限制本實(shí)用新 型的實(shí)施與權(quán)利要求范圍的，凡依據(jù)本實(shí)用新型專利申請(qǐng)保護(hù)范圍所述的內(nèi)容做出的等效 變化和修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加筋減載結(jié)構(gòu)由加固區(qū)、筋材、碎石墊層和減載孔組成； 所述的加固區(qū)位于涵洞的兩側(cè)； 所述的減載孔位于涵洞的正上方； 所述的筋材和碎石墊層位于減載孔的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的涵洞為拱涵或蓋板涵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的加固區(qū)為水泥注漿的密實(shí)碎石，密實(shí)碎石粒徑不大于15 cm，加固區(qū)的彈性模量不小于300`MPa，水泥注漿的范圍是臺(tái)背至臺(tái)背外1.0-2.0m，加固區(qū)的高度為自地基頂面標(biāo)高至減載孔頂面標(biāo)高處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的減載孔采用密度小于1.4 g/cm3，彈性模量小于4 MPa的輕質(zhì)柔性填料填筑；減載孔寬度與涵洞寬度一致，減載孔高度在1.0-3.0 m范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的碎石墊層鋪設(shè)在加固區(qū)和減載孔頂面，厚度在0.3-0.5m范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的筋材為鋼塑土工格柵或鍍鋅鐵絲網(wǎng)，筋材鋪設(shè)在碎石墊層中間位置，所述的筋材滿足伸長(zhǎng)率為0.5%時(shí)的抗拉剛度不小于120 kN/m的條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的筋材和碎石墊層均鋪設(shè)至兩側(cè)加固區(qū)以外長(zhǎng)度為5-10 m的位置。
專利摘要本實(shí)用新型屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種公路高填方涵洞的加筋減載結(jié)構(gòu)，所述加筋減載結(jié)構(gòu)由加固區(qū)、筋材、碎石墊層和減載孔組成；所述的加固區(qū)位于涵洞的兩側(cè)；所述的減載孔位于涵洞的正上方；所述的筋材和碎石墊層位于減載孔的上方。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，涵頂加筋減載效果顯著提高，有效地解決了涵頂開裂現(xiàn)象；涵頂荷載通過加固區(qū)傳遞至地基土層，同時(shí)加固區(qū)側(cè)向變形減小，從而涵洞側(cè)墻壓力顯著降低；有效減小了復(fù)雜地形對(duì)涵洞受力及變形特性的影響；有效減小了涵洞受力不對(duì)稱性，避免了涵頂與墻身分離開裂的現(xiàn)象；筋材效率得到顯著提高。
文檔編號(hào)E02D17/18GK202969393SQ201220689049
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者馬強(qiáng), 仝芳, 李麗華, 肖衡林, 孔佳雪, 郭三元 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)