一種無筋輕質(zhì)土臺背的填筑方法與流程

文檔序號：12419258閱讀：388來源：國知局

本發(fā)明是一種涉及建筑工程領域，具體涉及一種無筋輕質(zhì)土臺背的填筑方法。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，從城市到山區(qū)，沿海到內(nèi)陸，高速公路、城市快速路等交通方式得到了廣泛建設，而“橋頭跳車”現(xiàn)象嚴重影響行車的安全性和舒適感，一直以來備受關注。“橋頭跳車”問題傳統(tǒng)上是通過臺背路基的地基處理和嚴格的臺背回填來處理，然而由于土源運距遠，施工場地狹小，大型機械使用困難等原因，當前臺背路基處理效果并不理想。輕質(zhì)土重度小，強度高，施工方便等優(yōu)勢，能很好的解決臺背回填施工過程的征地拆遷、土源緊張、施工作業(yè)面不足、工程造價大等問題，越來越受到人們的關注。然而在實際應用中，輕質(zhì)土填筑整層填筑一般每層填筑厚度要求小于1米；臺背回填輕質(zhì)土路基排水常采用PVC管底部排水，滲入路基的水難以排出；輕質(zhì)土加筋多采用橫向鋼筋或鋪設鋼筋網(wǎng)，代價高、易生銹，整體性不強，如荷載作用時，易產(chǎn)生脫空；加筋輕質(zhì)土路基因內(nèi)部鋼筋的影響，無法采用雷達對其無損檢測；因雨水的侵入，氣泡結(jié)構(gòu)遭到破壞，嚴重影響輕質(zhì)土路基的穩(wěn)定性和耐久性，同時，造成水資源浪費；且在施工完成后，輕質(zhì)土臺背路基通常不做進一步處理，由混凝土面板的外觀裸露在人們視野，影響周圍環(huán)境的綠化和美觀。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上所述的輕質(zhì)土臺背路基出現(xiàn)的情況，本發(fā)明提出了一種無筋輕質(zhì)土臺背的填筑方法，可以達到輕質(zhì)土路基無筋、節(jié)約水資源和綠化環(huán)境的目的，有效的提高輕質(zhì)土路基的整體性、承載力和促進生態(tài)平衡。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種無筋輕質(zhì)土臺背的填筑方法，所述非輕質(zhì)土路基兩側(cè)邊坡坡度為1：x，x取1～2，所述填筑方法包括以下步驟：

步驟一、在非輕質(zhì)土路基上進行分級削坡，形成多個坡度為1:1～1:2的斜坡，每級斜坡之間形成一個平臺，平臺寬度為1.0～3.0米；

步驟二、在底層非輕質(zhì)土路基橫向兩個坡腳線向路基中心線內(nèi)平移h₁*x米處，在非輕質(zhì)土路基底層斜坡與結(jié)構(gòu)物之間設置第一層側(cè)向擋板，第一層側(cè)向擋板的高度h₁為1.5～3.5米，非輕質(zhì)土路基、結(jié)構(gòu)物和第一層側(cè)向擋板圍合形成第一層臺背填筑區(qū)域；

步驟三、在第一層臺背填筑區(qū)域內(nèi)，在非輕質(zhì)土路基的橫向間隔設置多個縱梁，單個縱梁沿路基縱向設置，在路基的縱向間隔設置多個橫梁，單個橫梁垂直于路基縱向設置，在縱梁和橫梁圍成的填筑區(qū)域內(nèi)鋪設縱向、橫向和豎向PVC管，這三個方向的PVC管連通形成立方體網(wǎng)架，其中PVC管的直徑D為80～110毫米，每根PVC管的長度L為1.0～2.0米，PVC管中灌滿中粗砂，中粗砂的滲透系數(shù)k取值為0.005cm/s≤k≤0.01cm/s；

步驟四、在縱梁和橫梁圍成的填充區(qū)域內(nèi)分層填充抗壓強度為q₁的輕質(zhì)土，q₁取值范圍為0.60MPa≤q₁≤0.80MPa，每層填充高度為h米，0.5≤h≤1.0；

步驟五、在第一層側(cè)向擋板向路基中心線內(nèi)平移h₂x米處，在非輕質(zhì)土路基斜坡和結(jié)構(gòu)物之間設置第二層側(cè)向擋板，第二層側(cè)向擋板的高度h₂為1.5～3.5米，非輕質(zhì)土路基斜坡、結(jié)構(gòu)物和第二層側(cè)向擋板圍合形成第二層臺背填筑區(qū)域；

步驟六、在第二層臺背填筑區(qū)域內(nèi)，設置多個縱梁和橫梁，并且該區(qū)域內(nèi)的縱、橫梁位于第一層臺背填筑區(qū)域內(nèi)的縱、橫梁中間位置，成交錯布置狀態(tài)，在第二層縱梁和橫梁圍成的填筑區(qū)域內(nèi)鋪設縱向、橫向和豎向PVC管，這三個方向的PVC管連通形成立方體網(wǎng)架，且第二層的豎向PVC管與第一層的豎向PVC管高度方向上連接，在第二層縱梁和橫梁圍成的填充區(qū)域內(nèi)分層填充抗壓強度為q₂的輕質(zhì)土，0.60MPa≤q₂≤0.80MPa，每層填充高度為h米；

以此類推填筑第三層至第m層臺背填筑區(qū)域，臺背填筑區(qū)域總層數(shù)為m，第m層臺背填筑區(qū)域與非輕質(zhì)土路基齊平，第m層臺背填筑區(qū)域高度為h_m米，1.5≤h_m≤3.5；在第m層縱梁和橫梁圍成的填充區(qū)域內(nèi)分層填充抗壓強度為q_m的輕質(zhì)土，0.60MPa≤q_m≤q_m-1......≤q₂≤q₁≤0.80MPa，每層填充高度為h米；

步驟七、在頂層臺背填筑區(qū)域的橫向兩側(cè)開設輕質(zhì)土排水溝，該輕質(zhì)土排水溝的深度較非輕質(zhì)土路基兩側(cè)排水溝深h_u，0.3≤h_u≤1.0米，當一次雨量較大，多出的雨水將通過非輕質(zhì)土路基排水溝排出；輕質(zhì)土排水溝的表面由防水混凝土覆蓋，防止水滲入輕質(zhì)土；頂層臺背填筑區(qū)域內(nèi)的橫向PVC管與輕質(zhì)土排水溝的底部齊平，且插入輕質(zhì)土排水溝中。

優(yōu)選地，因側(cè)向擋板一般為矩形，非輕質(zhì)土路基分級削坡出現(xiàn)斜坡，側(cè)向擋板與非輕質(zhì)土路基斜坡相交處出現(xiàn)空隙，應在斜坡路基土中人工開挖卡槽，以便于側(cè)向擋板埋置于非輕質(zhì)土路基之中，從而合圍成密封填筑區(qū)域。

每層非輕質(zhì)土路基斜坡高度根據(jù)輕質(zhì)土填筑高度H取值，當H大于4米時，分級削坡，每層斜坡高度取值范圍2～4米，當H小于4米時，可直接削坡；每級斜坡可填筑1～2層輕質(zhì)土。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟三和步驟六中縱、橫梁的尺寸為：第i層縱橫梁的尺寸為沿公路縱向的縱梁寬度為a_i米，填充區(qū)域?qū)挾葹閎_i米，公路橫向的橫梁寬度為c_i米，填充區(qū)域?qū)挾葹閐_i米。其中0.5m≤a_i≤a_i-1，0.5m≤c_i≤c_i-1，1≤i≤m。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述縱、橫梁的做法為由兩塊鋼模板圍合形成矩形槽，鋼模板上用于穿過PVC管處開設有直徑等于PVC管徑的通孔，且在該通孔內(nèi)穿過鋼模板和矩形槽設置直徑等于PVC管徑的鋼管，第i層臺背填筑區(qū)域在矩形槽內(nèi)填筑抗壓強度為σ_i的輕質(zhì)土，其中1.4MPa≤σ₁≤1.6MPa，σ₁≥σ₂≥......≥σ_i≥......≥σ_m，0.8MPa≤σ_m≤1.0MPa。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述每層側(cè)向擋板連接處用瀝青密封，然后在側(cè)向擋板形成的臺階上覆蓋土壤，形成與非輕質(zhì)土路基兩側(cè)邊坡坡度一致的邊坡，并播種植被。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述縱向和豎向PVC管的兩端密封，橫向PVC管的兩端穿過側(cè)向擋板，橫向PVC管的兩端采用濾網(wǎng)封住出口，頂層橫向PVC管長度方向由兩端向中間有2％～5％的坡度，其他橫向PVC管長度方向由中間向兩端有2％～5％的坡度，以便于儲排水。

無筋輕質(zhì)土路基中布設灌砂PVC管，以釋放填筑溫度應力，并作為路基排水通道。該填筑方法使縱橫梁形成填筑空間內(nèi)輕質(zhì)土強度達到有側(cè)限抗壓強度，從而提高了高大臺背輕質(zhì)土路基的承載力與穩(wěn)定性，同時本發(fā)明在填筑過程中避免使用鋼筋網(wǎng)等加筋材料，不僅節(jié)約造價，加強了輕質(zhì)土路基的整體性，且利于后期采用雷達等無損檢測技術(shù)檢測工程質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果為：

1、無筋填筑施工。縱橫梁與其合圍的填充區(qū)域均采用輕質(zhì)土填筑，輕質(zhì)土強度僅由不同的水泥、水和氣泡的配合比調(diào)節(jié)，無需摻合劑，且在路基施工過程無加筋，單一材質(zhì)的高強度縱橫梁與其合圍的填充區(qū)域共同作用，增強了路基整體性。

2、提高路基強度。高強度縱橫梁的分層交錯設置，使充填區(qū)域輕質(zhì)土強度達到有側(cè)限抗壓強度，從而在高強度縱橫梁和有側(cè)限的充填輕質(zhì)土的作用下提高了高大臺背輕質(zhì)土路基的承載力與穩(wěn)定性。

3、無損檢測。避免使用鋼筋網(wǎng)等加筋材料，不僅節(jié)約造價，且利于后期采用雷達等無損檢測技術(shù)檢測工程質(zhì)量。

4、加快施工進度。分塊分層填筑，每層填筑厚度合理增大，各分塊區(qū)域分別凝固，施工無間隙期，有效加快施工進度。

5、保護路基。輕質(zhì)土路基中布設灌砂PVC管，以釋放填筑溫度應力，并作為路基排水通道，加強了輕質(zhì)土路基的整體性。輕質(zhì)土周圍采用防水材料保護，以植被覆蓋，有效防止水分滲入輕質(zhì)土內(nèi)，保護輕質(zhì)土氣泡結(jié)構(gòu)。

6、節(jié)水環(huán)保。通過縱橫布置的灌砂PVC管，有效儲存排放雨水，經(jīng)過砂土滲流灌溉路基兩側(cè)邊坡植被，節(jié)約水資源，且路基兩側(cè)階梯式填筑，覆蓋土壤，播種植被，有利于美化和保護環(huán)境，促進生態(tài)平衡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明路基填筑縱斷面圖；

圖1中X為沿路基的縱向，Y為垂直路基的橫向，Z為垂直地面的豎向；

圖2為本發(fā)明路基填筑水平剖面圖，即圖1中的A-A剖面圖；

圖3為本發(fā)明路基填筑橫斷面圖，即圖1中的B-B剖面圖；

圖4為本發(fā)明路基填筑連續(xù)兩層各分塊區(qū)域示意圖；

圖4中4a為第一層臺背填筑區(qū)域內(nèi)的縱、橫梁分布結(jié)構(gòu)；4b為第二層臺背填筑區(qū)域內(nèi)的縱、橫梁分布結(jié)構(gòu)；

圖5為本發(fā)明路基分層填筑橫斷面示意圖。

圖中標號為：1、結(jié)構(gòu)物；2、非輕質(zhì)土路基；3、斜坡；4、平臺；5、中粗砂；6、側(cè)向擋板；7、輕質(zhì)土排水溝；8、橫向PVC管；9、豎向PVC管；10、非輕質(zhì)土路基邊坡；11、縱梁；12、橫梁。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1-5所示，本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)物1、非輕質(zhì)土路基2、斜坡3、平臺4、中粗砂5、側(cè)向擋板6、輕質(zhì)土排水溝7、橫向PVC管8、豎向PVC管9、非輕質(zhì)土路基邊坡10、縱梁11、橫梁12等技術(shù)特征。

本發(fā)明中所述的結(jié)構(gòu)物例如橋臺，側(cè)向擋板為預制混凝土板。本發(fā)明中X為沿路基的縱向，Y為垂直路基的橫向，Z為垂直地面的豎向；故沿著路基的方向鋪設的梁稱為縱梁，垂直路基的方向鋪設的梁稱為橫梁。

一種無筋輕質(zhì)土臺背的填筑方法，所述臺背位于結(jié)構(gòu)物與老路基之間，所述非輕質(zhì)土路基兩側(cè)邊坡坡度為1：x，x取1～2，所述填筑方法包括以下步驟：

步驟一、在非輕質(zhì)土路基上進行分級削坡，形成多個坡度為1:1～1:2的斜坡，每級斜坡之間形成一個平臺，平臺寬度為1.0m～3.0m；

非輕質(zhì)土路基與輕質(zhì)土路基連接處，非輕質(zhì)土路基需分解削坡，每級坡留置平臺，可以防止非輕質(zhì)土路基垮塌，同時便于非輕質(zhì)土路基填土與輕質(zhì)土緊密連接。其中，分級削坡坡度范圍為1:1～1:2，平臺寬度為1.0m～3.0m，坡面用工程機械壓實，防止土體松散滑落。

步驟二、在底層非輕質(zhì)土路基橫向兩個坡腳線向路基中心線內(nèi)平移h₁x米處，在非輕質(zhì)土路基底層斜坡與結(jié)構(gòu)物之間設置第一層側(cè)向擋板，第一層側(cè)向擋板的高度h₁為1.5m～3.5m，非輕質(zhì)土路基、結(jié)構(gòu)物和第一層側(cè)向擋板圍合形成第一層臺背填筑區(qū)域；

步驟三、在第一層臺背填筑區(qū)域內(nèi)，在非輕質(zhì)土路基的橫向間隔設置多個縱梁，單個縱梁沿路基縱向設置，在路基的縱向間隔設置多個橫梁，單個橫梁垂直于路基縱向設置，在縱梁和橫梁圍成的填筑區(qū)域內(nèi)鋪設縱向、橫向和豎向PVC管，這三個方向的PVC管連通形成立方體網(wǎng)架，其中PVC管的直徑D為80～110mm，每根PVC管的長度L為1.0～2.0m，PVC管中灌滿中粗砂，中粗砂的滲透系數(shù)k取值為0.005cm/s≤k≤0.01cm/s；

步驟四、在縱梁和橫梁圍成的填充區(qū)域內(nèi)分層填充抗壓強度為q₁的輕質(zhì)土，q₁取值范圍為0.60MPa≤q₁≤0.80MPa，每層填充高度為h，0.5m≤h≤1.0m；

步驟五、在第一層側(cè)向擋板向路基中心線內(nèi)平移h₂x米處，在非輕質(zhì)土路基斜坡和結(jié)構(gòu)物之間設置第二層側(cè)向擋板，第二層側(cè)向擋板的高度h₂為1.5m～3.5m，非輕質(zhì)土路基斜坡、結(jié)構(gòu)物和第二層側(cè)向擋板圍合形成第二層臺背填筑區(qū)域；

以此類推填筑第三層至第m層臺背填筑區(qū)域，第m層臺背填筑區(qū)域與非輕質(zhì)土路基齊平，第m層臺背填筑區(qū)域高度為h_m，1.5m≤h_m≤3.5m；在第m層縱梁和橫梁圍成的填充區(qū)域內(nèi)分層填充抗壓強度為q_m的輕質(zhì)土，0.60MPa≤q_m≤q_m-1......≤q₂≤q₁≤0.80MPa，每層填充高度為h；

步驟七、在頂層臺背填筑區(qū)域的橫向兩側(cè)開設輕質(zhì)土排水溝，該輕質(zhì)土排水溝的深度較非輕質(zhì)土路基兩側(cè)排水溝深h_u，0.3m≤h_u≤1.0m，當一次雨量較大，多出的雨水將通過非輕質(zhì)土路基排水溝排出；輕質(zhì)土排水溝的表面由防水混凝土覆蓋，防止水滲入輕質(zhì)土；頂層臺背填筑區(qū)域內(nèi)的橫向PVC管與輕質(zhì)土排水溝的底部齊平，且插入輕質(zhì)土排水溝中。

本發(fā)明所述縱向和豎向PVC管的兩端密封，橫向PVC管的兩端穿過側(cè)向擋板，橫向PVC管的兩端采用濾網(wǎng)封住出口，頂層橫向PVC管長度方向由兩端向中間有2％～5％的坡度，其他橫向PVC管長度方向由中間向兩端有2％～5％的坡度，以便于排水。

本發(fā)明所述每層側(cè)向擋板連接處用瀝青密封，然后在側(cè)向擋板形成的臺階上覆蓋土壤，覆蓋土壤厚度大于30cm，形成與非輕質(zhì)土路基兩側(cè)邊坡坡度一致的邊坡，并播種植被。

步驟三和步驟六縱、橫梁的做法為由兩塊鋼模板圍合形成矩形槽，鋼模板上用于穿過PVC管處開設有直徑等于PVC管的通孔，且在該通孔內(nèi)穿過鋼模板和矩形槽設置直徑等于PVC管的鋼管，第i層臺背填筑區(qū)域在矩形槽內(nèi)填筑抗壓強度為σ_i的輕質(zhì)土，其中1.4MPa≤σ₁≤1.6MPa，σ₁≥σ₂≥......≥σ_i≥......≥σ_m，0.8MPa≤σ_m≤1.0MPa。

如圖4所示，鋼模板形成縱、橫梁，縱、橫梁將每層填筑區(qū)域分隔形成多個填筑區(qū)域，縱、橫梁和填充區(qū)域的尺寸為：第i層縱橫梁的尺寸為沿公路縱向的縱梁寬度為a_i，填充區(qū)域?qū)挾葹閎_i，公路橫向的橫梁寬度為c_i，填充區(qū)域?qū)挾葹閐_i。其中0.5m≤a_i≤a_i-1，0.5m≤c_i≤c_i-1，1≤i≤m。在縱梁和橫梁圍成的填充區(qū)域內(nèi)分層填充抗壓強度為q_i的輕質(zhì)土，0.60MPa≤q_i≤0.80MPa，每層填充高度為h，0.5m≤h≤0.8m。

實施例

本實施例中，正常養(yǎng)護過程中PVC管內(nèi)為飽和砂，路床寬度W，臺背路基長度L_u，當排水溝注滿水時，容量V為

V＝2WL_uh_u (1)

路基兩側(cè)PVC管橫向出口共約n個，出口截面積

S＝nπD²/4 (2)

通過PVC管內(nèi)飽和中粗砂將儲水逐漸補給護坡植被土壤，需要時間約

t＝V/kS (3)

本實施例中，縱橫梁每層交錯布置，中間有充填區(qū)域，將每層輕質(zhì)土路基簡化為復合地基，縱橫梁視為“十字樁”，充填輕質(zhì)土視為土體，每一層承載力可按照復合地基承載力計算，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ78-2012)，第一層輕質(zhì)土承載力為

f₁＝β₁×σ₁+0.95×(1-β₁)×q₁ (4)

第m層輕質(zhì)土承載力為

f_m＝β_m×σ_m+0.95×(1-β_m)×q_m (5)

β為縱橫梁面積置換率

特別的，當路床寬度W＝35m，臺背路基長度Lu＝30m，路基高度H＝10m，老路基削坡坡度為1:1，平臺寬度為2.0m，平臺放坡長度共14m，中粗砂滲透系數(shù)k＝0.008cm/s，PVC管直徑為d＝110mm，每根長度為L＝1.0m，兩側(cè)PVC管出水口約720個，填筑區(qū)域高度h₁＝h₂＝3.0m,h₃＝h₄＝2.0m，填充區(qū)域每層輕質(zhì)土填筑高度h＝1.0m，選用3種強度輕質(zhì)土，q₁＝q₂＝q₃＝q₄＝0.6MPa，σ₁＝σ₂＝1.4MPa，σ₃＝σ₄＝0.8MPa，縱橫梁寬度a₁＝a₂＝1.5m，a₃＝a₄＝1.0m，c₁＝c₂＝1.5m，c₃＝c₄＝1.0m，充填區(qū)域尺寸為b₁＝b₂＝5.0m，b₃＝b₄＝5.5m，d₁＝d₂＝4.0m，d₃＝d₄＝4.5m時，以上參數(shù)代入(1)～(6)式，得