軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，包括多組擋土傳力樁組，每組擋土傳力樁組中有位于地基兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置上的兩擋土樁，兩對(duì)應(yīng)檔土樁沿豎直方向的對(duì)應(yīng)位置分別有多個(gè)拉結(jié)索孔，多條拉結(jié)索的兩端分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)擋土樁上的對(duì)應(yīng)拉結(jié)索孔與固定式錨具、可調(diào)節(jié)式錨具連接從而被固定在兩擋土樁上，在地基同一側(cè)的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板。本實(shí)用新型占用土地少，環(huán)境影響小，能標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)快速裝配，施工迅速，沉降變形可控，易于更新及修復(fù)，投資低廉，特別適用于軟弱地基土分布的平原地區(qū)。
【專利說(shuō)明】軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種軟弱地基土分布的準(zhǔn)平原軟弱地基土高堤裝配式修筑裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]高速公路及高速鐵路因線型縱坡設(shè)計(jì)或防洪要求，以及防洪標(biāo)準(zhǔn)要求較高或特殊要求的其它線狀建筑物或構(gòu)筑物，需要修筑較高的路堤。至今，國(guó)內(nèi)外解決的方法多為高架和修筑高路堤技術(shù)；高架包括架橋和修建高架基礎(chǔ)，修筑高堤包括事先對(duì)軟弱地基土進(jìn)行加固處理，再在其上放坡逐層填筑土石料形成高路堤，或者兩側(cè)坡腳修建擋土腳墻后逐層填筑土石料形成高路堤，或者在兩側(cè)修建懸臂樁板墻后逐層填筑土石料形成高路堤。這些技術(shù)在國(guó)際上很早就應(yīng)用了，美國(guó)Mississippi河三角洲地區(qū)的N0.10和N0.12等國(guó)家高速公路，加拿大的Superior湖西北部的N0.11和N0.17等國(guó)家高速公路，國(guó)內(nèi)上世紀(jì)八十年代修建的廣州至深圳高速公路，后來(lái)在珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲和黃河三角洲等地區(qū)修建的大量高速公路；華南地區(qū)、華東地區(qū)和渤海灣地區(qū)近年修建的多條高速鐵路工程中都進(jìn)行了應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。但隨著高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，高速鐵路線路經(jīng)過(guò)地區(qū)的軟弱土工程特性及其環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，高路堤修建的現(xiàn)有技術(shù)越來(lái)越不能適應(yīng)其發(fā)展。
[0005]現(xiàn)有高路堤修筑技術(shù)面臨的難題:
[0006]當(dāng)前解決道路縱坡或防洪要求問(wèn)題的高架技術(shù)，存在著工后地基沉降較大，難以修復(fù)和修建費(fèi)用高昂的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難題；全部放坡或腳墻+部分放坡的高路堤修筑技術(shù)，需要占用大量的土地資源，損毀較多的植被，惡化生態(tài)環(huán)境，因填筑體和地基土需要充分固結(jié)才能穩(wěn)定使修筑工期大大延長(zhǎng)，土石料等天然建材資源消耗量較大，建成的路堤工后沉降較大，修復(fù)難度大，修建及維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題；樁板墻高路堤修筑技術(shù)可以大大降低土地資源占用量，但因樁體需要現(xiàn)場(chǎng)施工而使工期加長(zhǎng)，路堤土體產(chǎn)生的土壓力只能通過(guò)懸臂樁轉(zhuǎn)遞到地基土中，這就使懸臂樁長(zhǎng)度大大加長(zhǎng)，樁體截面加大，配筋量也成倍增加；另外，因軟弱地基土流變特性使懸臂樁及擋土板容易產(chǎn)生水平位移，進(jìn)而導(dǎo)致路堤工后沉降變形加大，出現(xiàn)此類問(wèn)題后其修復(fù)難度和費(fèi)用都很高。隨著路堤高度的增加，軟弱地基土特性越來(lái)越差，高速公路和高速鐵路對(duì)路堤沉降變形要求越來(lái)越嚴(yán)格，土地資源有限等因素，工程建筑單價(jià)不斷攀升，維修維護(hù)費(fèi)用急劇增加，對(duì)于工程建筑成本和投資效益?zhèn)涫荜P(guān)注的今天，上述問(wèn)題急需得到解決。
[0007]實(shí)用新型內(nèi)容:
[0008]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是為了提供一種占用土地少，環(huán)境影響不大，能標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)快速裝配，施工迅速，沉降變形可控，易于更新及修復(fù)，投資低廉，適用于軟弱地基土分布的準(zhǔn)平原地區(qū)軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置。
[0009]本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本實(shí)用新型軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，包括多組擋土樁組，每組擋土樁組中有位于地基兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置上的兩擋土樁，兩對(duì)應(yīng)檔土樁沿豎直方向的對(duì)應(yīng)位置分別有多個(gè)拉結(jié)索孔，多條拉結(jié)索的兩端分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)擋土樁上的對(duì)應(yīng)拉結(jié)索孔與固定式錨具、帶螺母的可調(diào)節(jié)式錨具連接從而被固定在兩擋土樁上，在地基同一側(cè)的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板。
[0011]上述的擋土樁下部有耳板而上部有弧形安裝槽，擋土板上有與擋土樁上弧形安裝槽配合的弧形部。
[0012]上述的擋土板的矢跨比為0.04—0.20，長(zhǎng)度為3—6m，高度為0.5—1.0m,厚度為
0.2—0.5mο
[0013]上述的擋土樁為變截面擋土樁，節(jié)約材料。
[0014]軟弱地基土為全新世以來(lái)新近沉積的欠固結(jié)或正常固結(jié)的松軟土地基。高路堤是指地面以上高度大于等于Im而小于等于15m，寬度大于等于2m而小于等于35m的填筑路堤。
[0015]現(xiàn)場(chǎng)安裝本實(shí)用新型時(shí)，按下步驟進(jìn)行:
[0016](I)根據(jù)確定的路堤兩側(cè)擋土樁坐標(biāo)位置打或壓入擋土樁，兩側(cè)對(duì)榀擋土樁連線與線路路堤中線垂直；
[0017](2)裝配拉結(jié)索和錨具，調(diào)節(jié)好位置；
[0018](3)自地面向上逐塊裝配擋土板，兩側(cè)弧形擋土板對(duì)稱裝配，同時(shí)填筑路堤填料并碾壓密實(shí)，直至路堤頂面；
[0019](4)根據(jù)擋土板裝配和路堤填筑過(guò)程中的變形情況，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)式錨具中的螺母；
[0020](5)重復(fù)步驟(I)?(4)，打或壓入擋土樁和裝配擋土板并填筑土石料碾壓；
[0021](6)路堤填筑到設(shè)計(jì)高程后，對(duì)可調(diào)工錨具中螺栓進(jìn)行終調(diào)；
[0022](7)高路堤修筑成后，適當(dāng)靜置短暫時(shí)間，待其基本沉降變形穩(wěn)定后再施做路面工程或上部結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程中根據(jù)路堤沉降變形情況隨時(shí)調(diào)節(jié)錨具，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基和路面沉降的控制。
[0023]現(xiàn)場(chǎng)安裝本實(shí)用新型后，擋土樁一部分露出地面，一部分插入地基土中，兩側(cè)擋土樁通過(guò)固定式錨具、可調(diào)節(jié)式錨具和拉結(jié)索相互連接。當(dāng)填筑的高路堤土體對(duì)擋土板產(chǎn)生土壓力時(shí)，擋土板特別是弧形擋土板將土壓力傳遞到擋土樁地面以上部分，擋土樁通過(guò)自身的抗彎能力和拉結(jié)索提供的反力與地基土對(duì)插入其中的樁段產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力平衡，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的平衡。擋土板及擋土樁可工廠預(yù)制，拉結(jié)索及錨具可外購(gòu)。高路堤結(jié)構(gòu)能通過(guò)可調(diào)節(jié)式錨具對(duì)高路堤的沉降變形實(shí)現(xiàn)控制。
[0024]本實(shí)用新型高路堤修筑裝置適用于厚度較大(厚度至少為IOm)的軟弱地基土分布的平原地區(qū)，也適用于地面不大于5°的傾斜場(chǎng)地，其坡面傾向與線路軸向夾角不大于10°，填筑前地面需進(jìn)行臺(tái)階化處理，也就是先將地面處理成臺(tái)階狀。
[0025]將本實(shí)用新型用于高路堤修筑中，能使路堤由擋土板、擋土樁、可調(diào)節(jié)位移的對(duì)拉錨索、堤體填土和地基土五個(gè)單元構(gòu)成了一個(gè)閉合性受力體系，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)成路堤各單元之間相互制約并可人工干預(yù)的受力-變形的協(xié)調(diào)系統(tǒng)。其中，擋土樁嵌入地基段帶有耳板，因其抗彎能力和杠桿作用可以限制地基土向路堤兩側(cè)的變形，可大大減小地基土因路堤填土形成的附加應(yīng)力產(chǎn)生的變形；拉結(jié)索的約束作用既降低了擋土樁對(duì)嵌入段地基土抗力的要求，也避免了擋土樁和擋土板過(guò)大的傾斜變形，因側(cè)向的強(qiáng)約束進(jìn)而大大減小了路堤填土和地基土的沉降變形，并且通過(guò)可調(diào)節(jié)式錨具的調(diào)節(jié)作用還可以使擋土樁和擋土板向路堤內(nèi)變形，補(bǔ)償路堤填土和地基土固結(jié)產(chǎn)生的沉降變形，最終使路面高程保持基本不變；同時(shí)使得擋土樁與懸臂樁相比彎矩大大降低。另外，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了路堤修筑的工廠化，機(jī)械化程度大大提高，使得道路工程建設(shè)占用土地量大大減少，使得施工中對(duì)植被的破壞或影響范圍大大降低，施工迅速，沉降變形可控，易于更新及修復(fù)、投資低廉，加快了道路建設(shè)速度，解決了路堤工后沉降帶來(lái)的運(yùn)營(yíng)病害問(wèn)題，維修方便。
[0026]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0027]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為圖1的俯視圖。
[0029]圖3為圖2中的A— A剖視圖(即路堤斷面圖)。
[0030]圖4為擋土樁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5為圖4的俯視圖。
[0032]圖6為圖4中的B— B剖視圖。
[0033]圖7為圖4的左視圖。
[0034]圖8為擋土樁立體示意圖。
[0035]圖9為擋土板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖10為圖9的俯視圖。
[0037]圖11為擋土板立體圖。
[0038]圖12為拉結(jié)索結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖13為圖12中的C—C剖視圖。
[0040]圖14為固定錨具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖15為圖14中的D— D剖視圖。
[0042]圖16為可調(diào)節(jié)式錨具中主體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖17為與圖16中主體結(jié)構(gòu)配合的螺母結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖18為修筑完成的路堤縱向立面示意圖。
[0045]圖19為裝配及路堤填筑步驟及過(guò)程縱向立面示意圖。
[0046]【具體實(shí)施方式】:
[0047]參見(jiàn)圖1?圖17，本實(shí)施例軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，包括多組擋土傳力樁組。每組擋土傳力樁組中有位于地基兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置上的兩變截面擋土樁I。兩對(duì)應(yīng)擋土樁沿豎直方向的對(duì)應(yīng)位置分別有多個(gè)拉結(jié)索孔2。多條拉結(jié)索3的兩端分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)擋土樁上的對(duì)應(yīng)拉結(jié)索孔與固定式錨具4、帶螺母的可調(diào)節(jié)式錨具5連接從而被固定在兩擋土樁上。在地基同一側(cè)的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板6。圖中序號(hào)7、8、9、10、15、16分別為地基土、基底面、路堤填筑土、路肩線、路面、路中線。
[0048]參見(jiàn)圖4?圖11，擋土樁下部有耳板11而上部有弧形安裝槽12。擋土板上有與擋土樁上弧形安裝槽配合的弧形部13?；⌒螕跬涟宓氖缚绫葹?.04—0.20，長(zhǎng)度可為3—6m,高度為0.5一 1.0m,厚度可為0.2一0.5m。
[0049]圖4?圖8是擋土樁示意圖。露出地表以上樁段的作用，是通過(guò)自身的抗彎性能將擋土板傳遞來(lái)的土壓力和直接與路堤填土接觸部分的土壓力傳遞到拉結(jié)索處，該段有兩個(gè)弧形槽是用于裝配擋土板的；插入軟弱地基土內(nèi)樁段的作用，是通過(guò)自身的抗彎性能將地基土對(duì)樁產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力傳遞到拉結(jié)索處，最終與路堤對(duì)側(cè)相同擋土樁通過(guò)拉結(jié)索連接形成閉合的平衡。插入地基土段樁的兩側(cè)設(shè)計(jì)“耳板”的目的是使擋土樁與地基土的接觸面積盡可能大，以免地基土從樁間擠出路堤之外，達(dá)到限制或調(diào)控路堤沉降量的目的。
[0050]圖9?圖11是位于擋土樁之間的擋土板示意圖?；⌒螕跬涟鍨殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)板，弧形擋土板的矢跨比可為0.04—0.20,長(zhǎng)度可為3—6m,高度可為0.5—1.0m,厚度可為
0.2-0.5m。其作用是利用自身的抗彎或抗壓性能，將路堤填筑土體對(duì)其產(chǎn)生的分布式土壓力傳遞到擋土樁上，該擋土板可為平板型式，也可弧形板型式；平板式擋土板方便工廠制作，也方便運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)裝配，但相比之下其厚度會(huì)比較大，配筋較多，弧形擋土板可通過(guò)結(jié)構(gòu)拱效應(yīng)和本身受壓縮將橫向的路堤填土壓力傳遞到擋土樁上，可充分發(fā)揮混凝土的高抗壓性能，相比之下其厚度較小，配筋較少。擋土板尺寸和配筋可根據(jù)路堤寬窄和高低等因素計(jì)算確定。
[0051]圖12、圖13是拉結(jié)索示意圖，其材料是高強(qiáng)低變形碳素鋼絲纏繞形成，每7根為一組，可用7束直徑15.2mm (其又由7根直徑5_的鋼絲纏繞而成)纏繞而成的一端有外螺紋的拉結(jié)索。拉結(jié)索可在市場(chǎng)上買到。
[0052]圖14、圖15是固定錨具示意圖，是一種楔形自鎖鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其作用是將擋土樁與拉結(jié)索連接前來(lái)并固定?？稍谑袌?chǎng)上買到。
[0053]圖16、圖17是可調(diào)節(jié)式錨具示意圖，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與固定段錨具基本相同，是一種楔形自鎖鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，只是其周圍有外螺紋，外側(cè)配置如圖17所示的螺母14，用于調(diào)節(jié)路堤兩側(cè)擋土樁的距離。
[0054]圖3也是裝配式高路堤修筑完成后的剖面示意圖(一段)。
[0055]圖18是裝配式高路堤修筑完成后的縱向正面圖(一段)。
[0056]圖19是裝配式高路堤修筑過(guò)程縱向正面圖(一段)。
[0057]本實(shí)用新型可廣泛用于我國(guó)珠江三角洲地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲地區(qū)、黃河三角洲地區(qū)和湖泊與草澤地區(qū)廣泛分布的軟弱地基土上，以及其它類似軟弱地基土上修筑高速公路及高速鐵路路堤；軟弱地基土的變形模量小于12MPa而大于4MPa的情況。按照傳統(tǒng)方式在軟弱地基土上修筑路堤使其加載，事先需要對(duì)軟弱地基土進(jìn)行加固處理并且處理深度很大，放坡高路堤占用大量的土地，過(guò)程沉降和工后沉降量較大，運(yùn)行期病害多，修復(fù)難度大；樁板墻高路堤需要插入軟土地基中的樁長(zhǎng)很大，工后因樁體側(cè)向變形產(chǎn)生的沉降變形較大，控制難度大。本實(shí)用新型利用閉合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)自穩(wěn)定能力和可調(diào)節(jié)性能，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化制作和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化裝配施工，力求節(jié)約了土地，降低施工勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約建筑成本。
【權(quán)利要求】
1.軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，其特征在于包括多組擋土傳力樁組，每組擋土傳力樁組中有位于地基兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置上的兩擋土樁，兩對(duì)應(yīng)擋土樁沿豎直方向的對(duì)應(yīng)位置分別有多個(gè)拉結(jié)索孔，多條拉結(jié)索的兩端分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)擋土樁上的對(duì)應(yīng)拉結(jié)索孔與固定式錨具、帶螺母的可調(diào)節(jié)式錨具連接從而被固定在兩擋土樁上，在地基同一側(cè)的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板。
2.如權(quán)利要求1所述的軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，其特征在于擋土樁下部有耳板而上部有弧形安裝槽，擋土板上有與擋土樁上弧形安裝槽配合的弧形部。
3.如權(quán)利要求2所述的軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，其特征在于擋土板的矢跨比為0.04—0.20，長(zhǎng)度為3—6m,高度為0.5—1.0m,厚度為0.2—0.5m。
4.如權(quán)利要求1?3之一所述的軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置，其特征在于擋土樁為變截面擋土樁。
【文檔編號(hào)】E01C3/04GK203755119SQ201420093530
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】鄧榮貴, 付小敏, 尹靜, 鄭興軍, 鐘志彬, 邵康, 張志偉 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)