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對應位置上的兩擋土樁，兩對應檔土樁沿豎直方向的對應位置分別有多個拉結索孔，多條拉結索的兩端分別穿過對應擋土樁上的對應拉結索孔與固定式錨具、可調節式錨具連接從而被固定在兩擋土樁上，在地基同一側的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板。本實用新型占用土地少，環境影響小，能標準化、規模化生產，現場快速裝配，施工迅速，沉降變形可控，易于更新及修復，投資低廉，特別適用于軟弱地基土分布的平原地區。
【專利說明】軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及一種軟弱地基土分布的準平原軟弱地基土高堤裝配式修筑裝置。
[0003]【背景技術】:
[0004]高速公路及高速鐵路因線型縱坡設計或防洪要求，以及防洪標準要求較高或特殊要求的其它線狀建筑物或構筑物，需要修筑較高的路堤。至今，國內外解決的方法多為高架和修筑高路堤技術；高架包括架橋和修建高架基礎，修筑高堤包括事先對軟弱地基土進行加固處理，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，或者在兩側修建懸臂樁板墻后逐層填筑土石料形成高路堤。這些技術在國際上很早就應用了，美國Mississippi河三角洲地區的N0.10和N0.12等國家高速公路，加拿大的Superior湖西北部的N0.11和N0.17等國家高速公路，國內上世紀八十年代修建的廣州至深圳高速公路，后來在珠江三角洲、長江三角洲和黃河三角洲等地區修建的大量高速公路；華南地區、華東地區和渤海灣地區近年修建的多條高速鐵路工程中都進行了應用，積累了豐富的經驗和技術。但隨著高速公路建設標準的提高，高速鐵路線路經過地區的軟弱土工程特性及其環境越來越復雜，高路堤修建的現有技術越來越不能適應其發展。
[0005]現有高路堤修筑技術面臨的難題:
[0006]當前解決道路縱坡或防洪要求問題的高架技術，存在著工后地基沉降較大，難以修復和修建費用高昂的技術經濟難題；全部放坡或腳墻+部分放坡的高路堤修筑技術，需要占用大量的土地資源，損毀較多的植被，惡化生態環境，因填筑體和地基土需要充分固結才能穩定使修筑工期大大延長，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，修復難度大，修建及維護費用高等問題；樁板墻高路堤修筑技術可以大大降低土地資源占用量，但因樁體需要現場施工而使工期加長，路堤土體產生的土壓力只能通過懸臂樁轉遞到地基土中，這就使懸臂樁長度大大加長，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生水平位移，進而導致路堤工后沉降變形加大，出現此類問題后其修復難度和費用都很高。隨著路堤高度的增加，軟弱地基土特性越來越差，高速公路和高速鐵路對路堤沉降變形要求越來越嚴格，土地資源有限等因素，工程建筑單價不斷攀升，維修維護費用急劇增加，對于工程建筑成本和投資效益備受關注的今天，上述問題急需得到解決。
[0007]實用新型內容:
[0008]針對上述存在的問題，本實用新型的目的是為了提供一種占用土地少，環境影響不大，能標準化、規模化生產，現場快速裝配，施工迅速，沉降變形可控，易于更新及修復，投資低廉，適用于軟弱地基土分布的準平原地區軟弱地基土高路堤裝配式修筑裝置。
[0009]本實用新型的目的是這樣來實現的:
[0010]本實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對應位置上的兩擋土樁，兩對應檔土樁沿豎直方向的對應位置分別有多個拉結索孔，多條拉結索的兩端分別穿過對應擋土樁上的對應拉結索孔與固定式錨具、帶螺母的可調節式錨具連接從而被固定在兩擋土樁上，在地基同一側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，節約材料。
[0014]軟弱地基土為全新世以來新近沉積的欠固結或正常固結的松軟土地基。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]現場安裝本實用新型時，按下步驟進行:
[0016](I)根據確定的路堤兩側擋土樁坐標位置打或壓入擋土樁，兩側對榀擋土樁連線與線路路堤中線垂直；
[0017](2)裝配拉結索和錨具，調節好位置；
[0018](3)自地面向上逐塊裝配擋土板，兩側弧形擋土板對稱裝配，同時填筑路堤填料并碾壓密實，直至路堤頂面；
[0019](4)根據擋土板裝配和路堤填筑過程中的變形情況，實時調節可調節式錨具中的螺母；
[0020](5)重復步驟(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)路堤填筑到設計高程后，對可調工錨具中螺栓進行終調；
[0022](7)高路堤修筑成后，適當靜置短暫時間，待其基本沉降變形穩定后再施做路面工程或上部結構，在此過程中根據路堤沉降變形情況隨時調節錨具，實現對路基和路面沉降的控制。
[0023]現場安裝本實用新型后，擋土樁一部分露出地面，一部分插入地基土中，兩側擋土樁通過固定式錨具、可調節式錨具和拉結索相互連接。當填筑的高路堤土體對擋土板產生土壓力時，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，擋土樁通過自身的抗彎能力和拉結索提供的反力與地基土對插入其中的樁段產生的被動土壓力平衡，實現結構系統的平衡。擋土板及擋土樁可工廠預制，拉結索及錨具可外購。高路堤結構能通過可調節式錨具對高路堤的沉降變形實現控制。
[0024]本實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，也適用于地面不大于5°的傾斜場地，其坡面傾向與線路軸向夾角不大于10°，填筑前地面需進行臺階化處理，也就是先將地面處理成臺階狀。
[0025]將本實用新型用于高路堤修筑中，能使路堤由擋土板、擋土樁、可調節位移的對拉錨索、堤體填土和地基土五個單元構成了一個閉合性受力體系，實現了構成路堤各單元之間相互制約并可人工干預的受力-變形的協調系統。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的變形，可大大減小地基土因路堤填土形成的附加應力產生的變形；拉結索的約束作用既降低了擋土樁對嵌入段地基土抗力的要求，也避免了擋土樁和擋土板過大的傾斜變形，因側向的強約束進而大大減小了路堤填土和地基土的沉降變形，并且通過可調節式錨具的調節作用還可以使擋土樁和擋土板向路堤內變形，補償路堤填土和地基土固結產生的沉降變形，最終使路面高程保持基本不變；同時使得擋土樁與懸臂樁相比彎矩大大降低。另外，本實用新型實現了路堤修筑的工廠化，機械化程度大大提高，使得道路工程建設占用土地量大大減少，使得施工中對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、投資低廉，加快了道路建設速度，解決了路堤工后沉降帶來的運營病害問題，維修方便。
[0026]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0027]圖1為本發明結構示意圖。
[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為擋土樁結構示意圖。
[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為擋土板結構示意圖。
[0036]圖10為圖9的俯視圖。
[0037]圖11為擋土板立體圖。
[0038]圖12為拉結索結構示意圖。
[0039]圖13為圖12中的C—C剖視圖。
[0040]圖14為固定錨具結構示意圖。
[0041]圖15為圖14中的D— D剖視圖。
[0042]圖16為可調節式錨具中主體結構示意圖。
[0043]圖17為與圖16中主體結構配合的螺母結構示意圖。
[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程縱向立面示意圖。
[0046]【具體實施方式】:
[0047]參見圖1?圖17，本實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對應位置上的兩變截面擋土樁I。兩對應擋土樁沿豎直方向的對應位置分別有多個拉結索孔2。多條拉結索3的兩端分別穿過對應擋土樁上的對應拉結索孔與固定式錨具4、帶螺母的可調節式錨具5連接從而被固定在兩擋土樁上。在地基同一側的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板6。圖中序號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。弧形擋土板的矢跨比為0.04—0.20，長度可為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，是通過自身的抗彎性能將擋土板傳遞來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索處，該段有兩個弧形槽是用于裝配擋土板的；插入軟弱地基土內樁段的作用，是通過自身的抗彎性能將地基土對樁產生的被動土壓力傳遞到拉結索處，最終與路堤對側相同擋土樁通過拉結索連接形成閉合的平衡。插入地基土段樁的兩側設計“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，達到限制或調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。弧形擋土板為鋼筋混凝土結構板，弧形擋土板的矢跨比可為0.04—0.20,長度可為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，將路堤填筑土體對其產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，也方便運輸和現場裝配，但相比之下其厚度會比較大，配筋較多，弧形擋土板可通過結構拱效應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路堤寬窄和高低等因素計算確定。
[0051]圖12、圖13是拉結索示意圖，其材料是高強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索。拉結索可在市場上買到。
[0052]圖14、圖15是固定錨具示意圖，是一種楔形自鎖鋼結構構件，其作用是將擋土樁與拉結索連接前來并固定。可在市場上買到。
[0053]圖16、圖17是可調節式錨具示意圖，內部結構與固定段錨具基本相同，是一種楔形自鎖鋼結構構件，只是其周圍有外螺紋，外側配置如圖17所示的螺母14，用于調節路堤兩側擋土樁的距離。
[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程縱向正面圖(一段)。
[0057]本實用新型可廣泛用于我國珠江三角洲地區、長江三角洲地區、黃河三角洲地區和湖泊與草澤地區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。按照傳統方式在軟弱地基土上修筑路堤使其加載，事先需要對軟弱地基土進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，過程沉降和工后沉降量較大，運行期病害多，修復難度大；樁板墻高路堤需要插入軟土地基中的樁長很大，工后因樁體側向變形產生的沉降變形較大，控制難度大。本實用新型利用閉合結構系統自穩定能力和可調節性能，標準化、規模化制作和現場機械化裝配施工，力求節約了土地，降低施工勞動強度，保護環境，節約建筑成本。
【權利要求】
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對應位置上的兩擋土樁，兩對應擋土樁沿豎直方向的對應位置分別有多個拉結索孔，多條拉結索的兩端分別穿過對應擋土樁上的對應拉結索孔與固定式錨具、帶螺母的可調節式錨具連接從而被固定在兩擋土樁上，在地基同一側的相鄰擋土樁上裝有插入地基中的擋土板。
2.如權利要求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，長度為3—6m,高度為0.5—1.0m,厚度為0.2—0.5m。
4.如權利要求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】E01C3/04GK203755119SQ201420093530
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】鄧榮貴, 付小敏, 尹靜, 鄭興軍, 鐘志彬, 邵康, 張志偉 申請人:西南交通大學