專利名稱：路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結(jié)構(gòu)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結(jié)構(gòu)技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國(guó)正進(jìn)行著大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，且大部分工程建設(shè)位于我國(guó)沿海及內(nèi)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(duì)軟弱土地基進(jìn)行處理，以控制エ后沉降。對(duì)于高等級(jí)路堤，エ后沉降定義為路面施工結(jié)束之后15年內(nèi)的沉降，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30-2004)，橋頭段的エ后沉降控制在10cm，橋頭過(guò)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(dāng)天然地基エ后沉降不能滿足要求吋，過(guò)去進(jìn)行地基處理常用的兩類方法為排水固結(jié)法和復(fù)合地基法。在深厚軟土地基上修筑高等級(jí)路堤，采用排水固結(jié)法處理后，地基中本來(lái)無(wú)排水通道，固結(jié)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(dá)到完全固結(jié)，反而在路面施工結(jié)束一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的固結(jié)沉降，造成路面エ后沉降増大，使用效果不佳。 而采用復(fù)合地基法處理又分為柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)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(yù)應(yīng)カ管樁(PHC樁)和大直徑現(xiàn)澆薄壁管樁(PCC樁)等，柔性樁復(fù)合地基一般只可處理地面以下15米以內(nèi)的軟土地基，不宣用于深層軟土處理，且在加固范圍內(nèi)由于樁的柔性性質(zhì)，其樁身仍有沉降產(chǎn)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(jià)高。此外，對(duì)于深厚軟土地基上的聞等級(jí)路堤，由于路堤填土荷載是一種柔性荷載，容易產(chǎn)生變形。不論采用排水固結(jié)法還是采用復(fù)合地基法進(jìn)行地基處理，都存在路堤中心和路堤邊緣的附加應(yīng)カ大小不同的問(wèn)題，一般路堤中心的附加應(yīng)力要大于路堤邊緣，使得路堤中心產(chǎn)生的沉降量比路堤邊緣要大，從而使地表產(chǎn)生“鍋底”狀的不均勻沉降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致公路產(chǎn)生縱向裂縫，影響行車的舒適性和安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種造價(jià)低、施工快捷、不產(chǎn)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(jié)構(gòu)技木。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結(jié)構(gòu)技術(shù)，其特征在于平整施工場(chǎng)地， 視地表土層軟硬情況鋪設(shè)墊層，使達(dá)到施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)要求；在現(xiàn)場(chǎng)澆注短樁，或者將預(yù)制短樁打入到地基，短樁的長(zhǎng)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(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，在其上填筑路堤；或在短樁上設(shè)置撓度變形小的梁-薄殼組合結(jié)構(gòu)、混凝土 -鋼板混組合結(jié)構(gòu)、帶肋鋼板殼體結(jié)構(gòu)等其他板殼結(jié)構(gòu)，在板殼結(jié)構(gòu)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(yù)制短樁在エ廠預(yù)制時(shí)預(yù)留連接鋼筋，連接鋼筋伸出樁頂l(T30cm ；
所述短樁頂部可設(shè)置蓋板。所述短樁位于路堤中間的樁長(zhǎng)可以比路堤邊緣的樁長(zhǎng)長(zhǎng)，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(shè)置樁帽。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于
本發(fā)明板樁技術(shù)，屬于淺基礎(chǔ)范疇，比一般的樁筏、樁板等深基礎(chǔ)造價(jià)低得多，且施工方便，施工樁基時(shí)可直接壓入，不需要打樁機(jī)，施工速度快。在路堤填土之下設(shè)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(duì)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(chǎn)生縱向裂縫。由于混凝土板強(qiáng)度很高，因此路堤邊坡不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，邊坡可適當(dāng)變陡，從而減小了路堤填土的方量，節(jié)省了工程造價(jià)。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(chǎn)生整體變形，無(wú)差異沉降，不需地基處理來(lái)消除差異沉降，因此節(jié)省了昂貴的地基處理費(fèi)用。與排水固結(jié)法相比，本發(fā)明由于排水固結(jié)慢，エ后一定時(shí)間內(nèi)沉降小，即エ后沉降小。與復(fù)合地基法相比，本發(fā)明造價(jià)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(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。


圖I本發(fā)明剛性板樁技術(shù)示意圖2本發(fā)明與天然地基及排水板方案沉降 時(shí)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(shí)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(jié)構(gòu)技術(shù)，先平整施工場(chǎng)地，視地表土層軟硬情況鋪設(shè)墊層，使達(dá)到施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)要求。在軟土地基(I) 中先打設(shè)短樁(2)，短樁(2)長(zhǎng)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(yù)制的形式，短樁(2)上設(shè)置蓋板。短樁(2)樁長(zhǎng)可變化，位于路堤(5)中間的樁長(zhǎng)可以比路堤(5)邊緣的樁長(zhǎng)長(zhǎng)，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(chǎng)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(hù)達(dá)到強(qiáng)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(jié)構(gòu)代替，如梁-薄殼組合結(jié)構(gòu)、 混凝土-鋼板混合結(jié)構(gòu)、帶肋鋼板殼體結(jié)構(gòu)等，只要滿足該板殼結(jié)構(gòu)在路堤荷載作用下?lián)隙茸冃涡〖纯伞?br> 本實(shí)施方式對(duì)ー深厚軟土地基上的路堤進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)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(jì)算短樁樁長(zhǎng)3m,板厚40cm,排水板長(zhǎng)度15m，排水板間距I. 3m。對(duì)比了本發(fā)明與排水固結(jié)法方案及天然地基的沉降控制效果 (圖2和圖3)。計(jì)算結(jié)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(jié)時(shí)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(jié)速度較慢，沉降發(fā)展趨勢(shì)比采用排水板要慢得多；而采用樁板結(jié)構(gòu)處理后，地基沉降量更小。因此，對(duì)于深厚軟土地基，并不是設(shè)置越多排水通道越好，相反，地基中本來(lái)沒(méi)有排水通道，地基固結(jié)慢，エ后沉降小，有排水通道后反而使地基固結(jié)速度加快，但卻不能保證在施工期達(dá)到完全固結(jié)，因此導(dǎo)致エ后沉降増大，起到反作用。從圖3エ后沉降計(jì)算結(jié)果更能說(shuō)明問(wèn)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(jié)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(jiàn)樁板處理的效果最好。圖中結(jié)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(méi)有差異沉降，進(jìn)ー步驗(yàn)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(dá)到20cm和30cm以上，從而使路堤橫斷面產(chǎn)生“鍋底”狀的不均勻沉降，導(dǎo)致路面產(chǎn)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(jié)構(gòu)技術(shù)，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(jià)低，是處理一般路段深厚軟基的優(yōu)選技木。
權(quán)利要求
1.路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結(jié)構(gòu)技術(shù)，其特征在于將預(yù)制短樁打入到軟弱土地基，或者在現(xiàn)場(chǎng)澆注短樁，短樁的長(zhǎng)度為2 5m，位于路堤中間的短樁樁長(zhǎng)比位于路堤邊緣的短樁樁長(zhǎng)要長(zhǎng)，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(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，在其上填筑路堤。
2.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)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(quán)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(jié)構(gòu)技術(shù)，其特征在于預(yù)制短樁在エ廠預(yù)制時(shí)預(yù)留連接鋼筋，連接鋼筋伸出樁頂l(T30cm。
4.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)技術(shù)，其特征在于短樁頂部設(shè)置蓋板。
5.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)技術(shù)，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(kāi)了路堤下軟弱土地基變形控制的短樁-板殼結(jié)構(gòu)技術(shù)，其特征在于平整施工場(chǎng)地，視地表土層軟硬情況鋪設(shè)墊層，使達(dá)到施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)要求；在現(xiàn)場(chǎng)澆注短樁，或者將預(yù)制短樁打入到地基，短樁的長(zhǎng)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(hù)達(dá)到強(qiáng)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(chǎn)生的“鍋底狀”不均勻沉降，避免了路基產(chǎn)生縱向裂縫，路堤邊坡不會(huì)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(jià)低。
文檔編號(hào)E02D27/34GK102605797SQ201210105709
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者丁選明, 劉漢龍, 莊妍, 李平, 沈揚(yáng) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)