CN111705576A - 一种采用高密度eps填料的陡坡高填路基结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，包括短桩、横梁、立柱、扩大基础、纵向连系梁、承载板、挡土板、轻质填料、砂垫层、路面板、防撞护栏和边沟。本发明通过降低路基填筑材料的自重及土侧压力，提高支护结构材料的利用效能，使路基结构受力更加合理，不仅显著提高了结构的稳定性，还有效减小了支护结构的体量，在一定程度上有效解决了陡坡高填路基中以填方为主的路基结构设计的难题。该发明在山区陡坡地形适应性较好，结构安全可靠，建造难度适中，环境和经济效益倶佳，为山区工程建设提供了极大的便利，在公路工程技术领域具有推广应用价值。

Description

一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构

技术领域

本发明涉及陡坡高填路基结构，特别适用于一种采用轻质材料作路基填料、陡坡高填路基中以填方为主的路基结构，属于公路工程技术领域。

背景技术

随着我国交通基础设施建设的持续推进，公路的修建不断向西部地区延伸，修建在山区陡坡地形上的高填方路基也越来越多。高填陡坡高填方路基不仅稳定性较差、施工难度大，而且对生态环境造成严重影响。

为了避免高陡坡填方路基，工程上通常提高桥隧比例。但在同样工程条件下，相同里程的桥隧造价一般是路基的2～3倍以上，这给经济本就欠发达的西部地区交通线路建设带来了更大的压力；而且桥隧规范标准要求很高，要满足严格的线型要求和最大纵坡限制，这无形中增加了施工难度。因此，山区斜坡上的高填路基形式依然普遍存在。

对于斜坡上的高填路基，目前工程上主要采用重力式挡土墙、桩板式挡土墙、加筋土挡墙等。以上支护方案在处理处理陡坡高填路基中存在很大的局限性。重力式挡土墙稳定性主要依靠墙身自重来保证，因而墙身断面较大，占地较多，不能充分发挥建筑材料的强度性能；桩板式挡土墙为悬臂式结构，当墙后填土很大时，桩悬臂端过长，土石分界处的剪力和弯矩很大，因此需要的锚固段长度就会比较长，施工对山体扰动大，而且造价比较高；加筋土挡墙其自身重力小、造价低，但稳定性较差，对于山区陡坡路基加筋土因其稳定性不足会发生失稳破坏，限制其应用范围。

常用的路基填料有土石材料或者工业废渣，但工程中未见EPS作为路基填料在高填路基或路基结构中的应用。然而填土高度越大或地面横坡越陡，土提供的侧向压力也就越大，需要更大结构断面尺寸来支撑土侧压力，造成结构效能降低。另外，土压力过大时还会降低支挡结构的稳定可靠度，在地震或洪水等特殊荷载作用时甚至会出现路基失稳。而EPS材料密度仅为普通道路填料的1％～2％，提供的侧向力和自重荷载很小，可以很好地降低填方体作用于支护结构的侧向压力，作为路基填料具有很好的稳定性。

发明内容

本发明的目的就是要针对上述背景技术的不足，以高密度EPS作路基填料，提出一种适用于陡坡高填路基的轻量化结构，以解决传统路基填料侧向压力过大、结构强度发挥不充分，结构易失稳等问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：该结构包括短桩(1)、横梁(2)、立柱(3)、扩大基础(4)、纵向连系梁(5)、承载板(6)、挡土板(7)、轻质填料(8)、砂垫层(9)、路面板(10)、防撞护栏(11)、边沟(12)；所述扩大基础(4)埋入至土体中，扩大基础(4)上对应设有一根立柱(3)，扩大基础(4)的顶端与对应的立柱(3)的底端固定连接，短桩(1)斜向嵌固到到山体(13)中，横梁(2)的一端与短桩(1)固定连接，另一端与立柱(3)固定连接，所述短桩(1)、横梁(2)、立柱(3)、扩大基础(4)在横向组成“支撑-支挡”结构；“支撑-支挡”结构沿纵向等间距设置，在立柱(3)和横梁(2)的连接处设置一根纵向连系梁(5)，所述纵向连系梁(5)在纵向把“支撑-支挡”结构连成一个整体；承载板(6)置于横梁(2)之上，承载板(6)横向与横梁(2)边缘平齐，挡土板(7)置于立柱(3)内侧，底端固定在纵向连系梁(5)上，顶端与立柱(3)的顶部平齐；轻质填料(8)填筑在承载板(6)、挡土板(7)及山体(13)坡面组成的空间内，重力由下部承载板(6)承担；所述轻质填料(8)的上面为砂垫层(9)、路面板(10)、防撞护栏(11)及边沟(12)。

所述轻质填料(8)采用高密度EPS材料，高密度EPS材料的密度为50-80kg/m³。

所述高密度EPS砌块铺装时必须按自下而上逐层错缝铺设，避免产生连续的接缝。

所述短桩(1)、横梁(2)、立柱(3)、纵向连系梁(5)为矩形或圆形截面钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级≧C30；承载板(6)、挡土板(7)、路面板(10)、边沟(12)为矩形截面钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级≧C30；扩大基础(4)、防撞护栏(11)为多边形截面钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级≧C30。

横梁(2)长度不宜大于8米；立柱(3)的纵向间距4-7米为宜。

所述短桩(1)与横梁(2)的夹角应大于90°，所述短桩(1)斜向嵌固角度，应尽量与山体坡面垂直；短桩(1)嵌固深度不得小于3米，具体嵌固深度由山体土压力和和结构竖向承载力要求计算确定。

所述横梁(2)与立柱(3)下部交界处设置倒角，以减少梁柱交界区域的应力集中。

根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述承载板(6)采用钢筋混凝土预制或现浇，承载板(6)之间纵向设置伸缩缝，缝宽≧0.02米。

所述挡土板(7)采用钢筋混凝土预制或现浇，板上预留泄水孔，挡土板(7)之间设置纵向伸缩缝，缝宽≧0.02米。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明中一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，有效解决了陡坡高填路基中以填方为主的路基结构设计难题，通过降低路基填筑材料产生的土侧压力，提高支护结构的利用效能，使路基结构受力更加合理，提高了结构的稳定性。

本发明中一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，采用高密度EPS轻质填料，它具有超轻量性、压缩强度高、自立性好、侧向变形小、减隔振效果好、施工简便等优点。轻量化路基填料的使用能大幅降低支护结构所受的土侧压力和竖向压力，改善结构的受力状态，减小结构截面尺寸，从而降低了结构自重。采用轻量化路基填料不仅能显著提高陡坡填方路基稳定性，还能有效减小支护结构体量。

本发明中一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，采用轻型支护结构，墙身截面较小，墙的稳定性不完全是依靠自身重量来维持，因而结构较轻巧，圬工量省，占地较少，有利于机械化施工。

本发明中一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，通过在支护结构中设置横梁(2)使墙身重心后移，并利用横梁(2)上的填料，增加墙身稳定，使地基应力分布更加均匀、材料用量比重力式挡墙或半重力式挡墙少、基础开挖和回填方量也大大减小。

附图说明

图1为本发明路基结构的三维图

图2为本发明路基结构的侧立面图

图3为本发明路基支护结构的三维图

图4为本发明路基支护结构的侧立面图

图5为本发明路基支护结构的正立面图

图6为本发明路基纵断面构造图

图中：1-短桩、2-横梁、3-立柱、4-扩大基础、5-纵向连系梁、6-承载板、7-挡土板、8-轻质填料、9-砂垫层、10-路面板、11-防撞护栏、12-边沟、13-土体。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1，一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，包括短桩1、横梁2、立柱3、扩大基础4、纵向连系梁5、承载板6、挡土板7、轻质填料8、砂垫层9、路面板10、防撞护栏11和边沟12。

施工时，采用人工作业方法进行纵向的短桩1桩孔开挖，下钢筋笼、支模，浇筑混凝土；开挖、浇筑扩大基础4，将扩大基础4放置到坚固土层中，保证扩大基础4不产生沉降变形；按结构自下而上的顺序依次浇筑立柱3、横梁2和纵向连系梁5，其中扩大基础4和立柱3、立柱3和横梁2、立柱3和纵向连系梁5之间均为主筋贯通并整体浇筑，短桩1、横梁2、立柱3、扩大基础4横向组成“支撑-支挡”结构，纵向连系梁5连接相邻两立柱3增强结构的整体稳定性；安装承载板6和挡土板7，承载板6和挡土板7分别承担上部结构和填料产生的重力和侧向压力，把相邻两立柱3和横梁2连系起来增强结构的整体稳定性；沿山体边坡开挖台阶，高密度EPS砌块自下而上逐层错缝铺设，以免产生连续的接缝；铺设砂垫层9，浇筑路面板10，防撞护栏11及边沟12。

上述的各个部件一般为钢筋混凝土结构，各个部件的具体结构、尺寸及配筋等细节设计均应根据实际情况计算确定。

一实施例

某山区公路修建在陡峭斜坡上，边坡土体为40°陡坡，高度大于15米，土层地基容许承载力在250-300kpa之间，拟采用本发明涉及的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构。

实施例按照本发明的路基结构方案采用900×900mm矩形截面斜桩1，斜桩1垂直坡面嵌固于山体中，嵌固深度为4米，桩孔开挖方式为人工作业开挖。

扩大基础4为条形基础，基础宽度2.4m，基础埋深2.8m，条形基础为现浇钢筋混凝土构件，混凝土强度等级为C40，承受上部结构传下来的荷载，并把这些荷载同自重传到坚固土层地基上，且不得产生沉降变形。

横梁2、立柱3为900×900mm矩形截面钢筋混凝土构件，立柱3高14m，立柱3纵向间距为5m，立柱3底端和条形基础顶端固定连接，长为7m的横梁2一端与斜桩1固定连接，另一端与立柱3固定连接，横梁2与立柱3的交接处设置倒角，相邻立柱3和横梁2的连接处设置500×500mm矩形截面钢筋混凝土纵向连系梁5，其中条形基础4和立柱3、立柱3和横梁2、立柱3和纵向连系梁5之间均为主筋贯通并整体浇筑，纵向连系梁5连接相邻两立柱3增强结构的整体稳定性。

承载板6置于相邻两横梁2之上，承载板6横向与横梁2边缘平齐，承载板6采用强度等级为C40的现浇钢筋混凝土构件，承载板之间纵向设置接缝，缝宽为0.02m。

挡土板置于相邻两立柱3之间，底部固定到纵向连系梁2上，顶部与立柱3顶端平齐，挡土板6采用强度等级为C40的现浇钢筋混凝土构件，板上预留泄水孔，挡土板7之间设置纵向伸缩缝，缝宽0.02米。

沿山体斜坡台阶开挖时，应首先清除斜坡上的杂草，再沿边坡开挖台阶，台阶高度为60cm，考虑施工平整和排水的需要，在台阶与EPS块体的接触部位，设置10cm厚粗砂垫层。

将密度为50kg/m³的高密度EPS砌块填筑于承载板6、挡土板7及山体13坡面组成的空间内，高密度EPS砌块自下而上逐层错缝铺设，以免产生连续的接缝。

在高密度EPS填料上部铺设砂垫层9，浇筑路面板10、边沟12及防撞护栏11，路面板10和边沟12为矩形截面钢筋混凝土构件，混凝土强度等级为C40，防撞护栏11为多边形截面钢筋混凝土构件，混凝土强度等级为C40。

Claims (9)

1.一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：扩大基础(4)埋入至土体中，扩大基础(4)上对应设有一根立柱(3)，扩大基础(4)的顶端与对应的立柱(3)的底端固定连接，短桩(1)斜向嵌固到到山体(13)中，横梁(2)的一端与短桩(1)固定连接，另一端与立柱(3)固定连接；所述短桩(1)、横梁(2)、立柱(3)、扩大基础(4)在横向组成“支撑-支挡”结构；“支撑-支挡”结构沿纵向等间距设置；在立柱(3)和横梁(2)的连接处设置一根纵向连系梁(5)，所述纵向连系梁(5)在纵向把“支撑-支挡”结构连成一个整体；承载板(6)置于横梁(2)之上，承载板(6)横向与横梁(2)边缘平齐，挡土板(7)置于立柱(3)内侧，底端固定在纵向连系梁(5)上，顶端与立柱(3)的顶部平齐；轻质填料(8)填筑在承载板(6)、挡土板(7)及山体(13)坡面组成的空间内，重力由下部承载板(6)承担；所述轻质填料(8)的上面为砂垫层(9)、路面板(10)、防撞护栏(11)及边沟(12)。

2.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填结构，其特征在于：所述轻质填料(8)采用高密度EPS材料，高密度EPS材料的密度为50-80kg/m³。

3.根据权利要求2所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述高密度EPS砌块铺装时必须按自下而上逐层错缝铺设，避免产生连续接缝。

4.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述短桩(1)、横梁(2)、立柱(3)和纵向连系梁(5)为矩形或圆形截面钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级≧C30；承载板(6)、挡土板(7)、路面板(10)、边沟(12)为矩形截面钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级≧C30；扩大基础(4)、防撞护栏(11)为多边形截面钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级≧C30。

5.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：横梁(2)长度不大于8米；立柱(3)的纵向间距4-7米。

6.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述短桩(1)与横梁(2)的夹角应大于90°，所述短桩(1)斜向嵌固角度与山体坡面垂直；短桩(1)嵌固深度不得小于3米，具体嵌固深度由山体土压力和和结构竖向承载力要求计算确定。

7.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述横梁(2)与立柱(3)下部交界处设置倒角，以减少梁柱交界区域的应力集中。

8.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述承载板(6)采用钢筋混凝土预制或现浇，承载板(6)之间纵向设置伸缩缝，缝宽≧0.02米。

9.根据权利要求1所述的一种采用高密度EPS填料的陡坡高填路基结构，其特征在于：所述挡土板(7)采用钢筋混凝土预制或现浇，挡土板(7)上预留有泄水孔，挡土板(7)之间设置纵向伸缩缝，缝宽≧0.02米。

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