CN112411288A - 一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法 - Google Patents

一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法，属于路基工程技术领域。该拓宽路堤抗浮结构包括原路基、拓宽路基、带固定端的锚杆、土工格室、防水层、垫砂层、防渗膜和废弃的脚手架扣件。所述原路基与所述拓宽路基之间设置有阶梯型台阶；所述锚杆为废旧钢管，所述锚杆设有固定端，并将所述固定端埋置于原路基或者坚硬的路床中；为满足抗浮要求，所述固定端的直径为所述钢管的直径的3～5倍；原路基或者坚硬的路床表面铺设一层垫砂层，所述垫砂层上方设有多层土工格室，每层土工格室上方均填筑泡沫轻质土，其余层的土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，等等。

Description

一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及路基技术领域，特别涉及一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法。
背景技术
城市群一体化发展带来高强度运输需求,原有的公路已远不能满足出行和物流的需求，使得交通供需矛盾已经显性化并将进一步加剧。公路拓宽是对既有道路进行扩容、改善服务能力的主要方式之一。其中路基加宽扩建除了要对原路基病害进行加固处理、提高其承载能力外，更重要的是需要解决新老路基的不均匀沉降问题，防止过大的不均匀沉降引起路基路面新的病害。若不均匀沉降过大，在新老路基结合部位可能会出现路面纵向裂缝。
气泡轻质混凝土由于自身密度小可有效减小自重荷载对新路基及老路基的沉降影响。但对于易积水的低洼路段容易造成抗浮破坏，为了平衡地下水所产生的浮力，在拓宽路基中设置抗浮措施，以满足路基整体抗浮稳定性。
发明内容
为了克服背景技术中的不足,本发明公开了一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法。本发明技术措施主要是采用老路基开挖台阶、土工合成材料加筋以及气泡轻质混凝土填料等可有效解决了现有路基扩宽改造过程中，路基整体稳定性较差的问题。采用泡沫轻质混凝土作为拓宽路基填筑材料可有效减小自重荷载对沉降影响；在路床中固定锚杆一端，可增加锚杆的抗浮能力；采用局部硬化区可有效增加抗浮锚杆的作用范围，使得锚杆充分发挥其抗浮能力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构，包括原路基(1)、新路基、路床(13)、锚杆桩(8)、土工格室(7)和粘土包边(6)，所述锚杆(8)、土工格室(7)和粘土包边这些构造形成了新路基；所述新路基即为拓宽路基，其内填充轻质土填筑料；还包括防水层(2)、土工防渗膜(3)、垫砂层(10)；还包括排水槽(11)；所述锚杆桩(8)，若干，间接分开，各个锚杆桩(8)垂直分布于拓宽路基内；所述土工格室(7)，多层，水平分布于拓宽路基内；所述的原路基与所述拓宽路基之间设置有阶梯型台阶；所述防水层(2)位于所述阶梯型台阶的竖直面上且固定在拓宽路基和所述旧路基(1)之间；所述砌石层(10)布置于拓宽路基外侧，对路面外表面起保护作用。
优选地，所述锚杆桩为为废旧锚杆，所述锚杆底部设有固定端，所述固定端埋置于原路基或者坚硬的路床中。
优选地，所述固定端的直径为所述锚杆的外直径的3～5倍；所述锚杆预埋在所述轻质土填筑料内。
优选地，所述土工格室的格室片材方形分布，所述方形孔的边长为5cm，形成网状结构；所述土工格室与锚杆相交处设有局部硬化区，并在局部硬化区正上方设置废弃的脚手架扣件，防止上浮。
优选地，路床上铺设垫砂层，所述垫砂层上方设有多层土工格室，每层土工格室上方均填筑泡沫轻质土，最底层的土工格室铺设于垫砂层上，其余层的土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上，泡沫轻质土位于待拓宽路堤对侧的一端填筑粘土包边，最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐，并铺设土工防渗膜。
优选地，所述台阶状结构的台阶面采用内倾台阶面，内倾坡度为3％～5％。
优选地，所述粘土包边外侧的垫砂层上开设排水槽。
优选地，所述防水层位于所述阶梯型台阶的所述竖直面上且固定在所述拓宽路基和所述旧路基之间。
优选地，所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法包括如下步骤:
步骤1：对待拓宽路堤开挖成阶梯状台阶。台阶面的内倾坡度为3％～5％，台阶面宽度为1.0m～2.0m,高度为0.5m～1.0m，并对台阶表面进行凿毛处理。
步骤2：对待拓宽路堤需拓宽一侧的路床进行加固,使待拓宽路床的承载力不低于8OkPa,并进行表面整平,使待拓宽路堤表面的外倾横坡度为3％～5％。
步骤3：利用高压旋喷钻机的在路床进行钻孔以形成扩大头孔，其中当钻入深度达到设计深度时,高压旋喷钻机停止并将钻头和钻杆从成孔中退出。再扩大头孔的中心位置固定一根一定长度的废旧钢管，其外径为48mm。然后向扩大头孔中注浆，通过振动器振捣,使得水浆、中砂以及碎石均匀混合以形成固定端。
步骤4：待混凝土浆料凝固达到设计强度的75％时，在路床表层铺筑厚度约为15cm的垫砂层，并进行压实和整平，最大粒径不超过5cm，压实度不低于91％。
步骤5：在每个台阶的竖直面铺设防水层，之后在垫砂层上直接铺设最底层的土工格室，然后在土工格室上方均填筑泡沫轻质土,浇注与第一台阶齐平，待达到一定强度后，铺设土工格室。
步骤6：在与锚杆的交接处先将配筋固定在预定位置，并进行混凝土浇筑，待达到一定强度后，形成局部硬化区，在其正上方固定废弃的脚手架扣件，防止上浮。
步骤7：其余台阶施工重复步骤5和步骤6，土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上，泡沫轻质土位于待拓宽路堤对侧的一端填筑粘土包边，最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐，并铺设土工防渗膜。
本发明所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构，该结构不仅有效降低了新旧路基间的差异沉降和路面开裂,提高了路基路面的使用寿命，而且还解决了轻质土拓宽路堤抗浮稳定性问题。本发明还公开抗浮结构的施工方法,为从事路基工程领域的工作人员提供了参考。
附图说明
图1是本发明实施例的局部剖视示意图。
图2是本发明土工格室层示意图。
图3是本发明局部硬化区示意图。
图4是本发明局部硬化区配筋图。
图5是本发明废弃的脚手架扣件示意图。
图中标号：1、原路基；2、防水层；3、土工防渗膜；4、废弃的脚手架扣件；5、局部硬化区；6、粘土包边；7、土工格室；8、锚杆桩；9、固定端；10、垫砂层；11、排水槽；12、防渗层；13、路床；
14、外轮廓线；15、配筋；16、内轮廓线；
17、固定螺栓；18、连接件。
具体实施方式
结合图1～图5，对本发明作进一步地说明。应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法，属于路基工程技术领域。该拓宽路堤抗浮结构包括原路基、拓宽路基、带固定端的锚杆、土工格室、防水层、垫砂层、防渗膜和废弃的脚手架扣件。所述原路基与所述拓宽路基之间设置有阶梯型台阶；所述锚杆为废旧钢管，所述锚杆设有固定端，并将所述固定端埋置于原路基或者坚硬的路床中；为满足抗浮要求，所述固定端的直径为所述钢管的直径的3～5倍；原路基或者坚硬的路床表面铺设一层垫砂层，所述垫砂层上方设有多层土工格室，每层土工格室上方均填筑泡沫轻质土，其余层的土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上,最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐,并铺设土工防渗膜；所述锚杆与所述土工格室相交处，土工格室进行局部硬化处理，并在硬化正上方安装废弃的脚手架扣件；所述防水层位于所述阶梯型台阶的所述竖直面上且固定在所述新路基和所述旧路基之间。
一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法，包括原路基(1)、防水层(2)、土工防渗膜(3)、局部硬化区(5)、粘土包边(6)、土工格室(7)、锚杆(8)、垫砂层(10)、排水槽(11)、防渗层(12)和路床(13)。所述的原路基与所述拓宽路基之间设置有阶梯型台阶。
步骤二，所述锚杆桩(8)为为废旧锚杆,所述锚杆(8)底部设有固定端(9)，所述固定端(9)埋置于原路基(1)或者坚硬的路床(13)中。
步骤三，所述固定端(9)的直径为所述锚杆(8)的外直径的3～5倍；所述锚杆(8)预埋在所述轻质土填筑料内。
步骤四，所述土工格室(7)的格室片材方形分布，所述方形孔的边长为5cm，形成网状结构；所述土工格室(7)与锚杆(8)相交处设有局部硬化区(5)，并在局部硬化区(5)正上方设置废弃的脚手架扣件(4)，防止上浮。
步骤五，路床(13)上铺设垫砂层(10)，所述垫砂层(10)上方设有多层土工格室(7)，每层土工格室上方均填筑泡沫轻质土，最底层的土工格室铺设于垫砂层上，其余层的土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上，泡沫轻质土位于待拓宽路堤对侧的一端填筑粘土包边(6)，最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐，并铺设土工防渗膜(3)。
步骤六，所述台阶状结构的台阶面采用内倾台阶面，内倾坡度为3％～5％。
步骤七，所述粘土包边(6)外侧的垫砂层上开设排水槽(11)。
步骤八，所述防水层(2)位于所述阶梯型台阶的所述竖直面上且固定在所述拓宽路基和所述旧路基(1)之间。
进一步地，本发明还公开了一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法,包括以下步骤:
步骤1：对待拓宽路堤开挖成阶梯状台阶。台阶面的内倾坡度为3％～5％，台阶面宽度为1.0m～2.0m,高度为0.5m～1.0m，并对台阶表面进行凿毛处理。
步骤2：对待拓宽路堤需拓宽一侧的路床进行加固,使待拓宽路床的承载力不低于8OkPa,并进行表面整平,使待拓宽路堤表面的外倾横坡度为3％～5％。
步骤3：利用高压旋喷钻机的在路床进行钻孔以形成扩大头孔，其中当钻入深度达到设计深度时,高压旋喷钻机停止并将钻头和钻杆从成孔中退出。再扩大头孔的中心位置固定一根一定长度的废旧钢管，其外径为48mm。然后向扩大头孔中注浆，通过振动器振捣,使得水浆、中砂以及碎石均匀混合以形成固定端。
步骤4：待混凝土浆料凝固达到设计强度的75％时，在路床表层铺筑厚度约为15cm的垫砂层，并进行压实和整平，最大粒径不超过5cm，压实度不低于91％。
步骤5：在每个台阶的竖直面铺设防水层，之后在垫砂层上直接铺设最底层的土工格室，然后在土工格室上方均填筑泡沫轻质土,浇注与第一台阶齐平，待达到一定强度后，铺设土工格室。
步骤6：在与锚杆的交接处先将配筋固定在预定位置，并进行混凝土浇筑，待达到一定强度后，形成局部硬化区，在其正上方固定废弃的脚手架扣件，防止上浮。
步骤7：其余台阶施工重复步骤5和步骤6，土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上，泡沫轻质土位于待拓宽路堤对侧的一端填筑粘土包边，最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐，并铺设土工防渗膜。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发明的专利范畴。在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构，包括原路基(1)、新路基、路床(13)、锚杆桩(8)、土工格室(7)和粘土包边(6)，所述锚杆(8)、土工格室(7)和粘土包边这些构造形成了新路基；所述新路基即为拓宽路基，其内填充轻质土填筑料；
还包括防水层(2)、土工防渗膜(3)、垫砂层(10)；
还包括排水槽(11)；
所述锚杆桩(8)，若干，间接分开，各个锚杆桩(8)垂直分布于拓宽路基内；所述土工格室(7)，多层，水平分布于拓宽路基内；
所述的原路基与所述拓宽路基之间设置有阶梯型台阶；所述防水层(2)位于所述阶梯型台阶的竖直面上且固定在拓宽路基和所述旧路基(1)之间；所述砌石层(10)布置于拓宽路基外侧，对路面外表面起保护作用。
2.根据权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构,其特征在于：所述锚杆桩(8)底部设有固定端(9)，所述固定端(9)埋置于原路基(1)或者坚硬的路床(13)中。
3.根据权利要求2所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构,其特征在于：所述固定端(9)的直径为所述锚杆桩(8)的外直径的3～5倍；所述锚杆桩(8)预埋在轻质土填筑料内。
4.根据权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构,其特征在于：所述土工格室(7)的格室片材方形分布，所述方形孔的边长为5cm，形成网状结构；所述土工格室(7)与锚杆桩(8)相交处设有局部硬化区(5)，并在局部硬化区(5)正上方设置废弃的脚手架扣件(4)，防止上浮。
5.根据权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构,其特征在于：路床(13)上铺设垫砂层(10)，所述垫砂层(10)上方设有多层土工格室(7)，每层土工格室上方均填筑泡沫轻质土，最底层的土工格室铺设于垫砂层上，其余层的土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上，泡沫轻质土位于待拓宽路堤对侧的一端填筑粘土包边(6)，最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐，并铺设土工防渗膜(3)。
6.根据权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构,其特征在于：所述台阶状结构的台阶面采用内倾台阶面，内倾坡度为3％～5％。
7.根据权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构,其特征在于：所述粘土包边(6)外侧的垫砂层上开设排水槽(11)。
8.根据权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构及其施工方法,其特征在于：所述防水层(2)位于所述阶梯型台阶的所述竖直面上且固定在所述拓宽路基和所述旧路基(1)之间。
9.如权利要求1所述的一种含土工织物的轻质土拓宽路堤抗浮结构的施工方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1：对待拓宽路堤开挖成阶梯状台阶；台阶面的内倾坡度为3％～5％，台阶面宽度为1.0m～2.0m,高度为0.5m～1.0m，并对台阶表面进行凿毛处理；
步骤2：对待拓宽路堤需拓宽一侧的路床进行加固,使待拓宽路床的承载力不低于8OkPa,并进行表面整平,使待拓宽路堤表面的外倾横坡度为3％～5％；
步骤3：利用高压旋喷钻机的在路床进行钻孔以形成扩大头孔，其中当钻入深度达到设计深度时,高压旋喷钻机停止并将钻头和钻杆从成孔中退出；再扩大头孔的中心位置固定一根一定长度的废旧钢管，其外径为48mm；然后向扩大头孔中注浆，通过振动器振捣,使得水浆、中砂以及碎石均匀混合以形成固定端；
步骤4：待混凝土浆料凝固达到设计强度的75％时，在路床表层铺筑厚度约为15cm的垫砂层，并进行压实和整平，最大粒径不超过5cm，压实度不低于91％；
步骤5：在每个台阶的竖直面铺设防水层，之后在垫砂层上直接铺设最底层的土工格室，然后在土工格室上方均填筑泡沫轻质土,浇注与第一台阶齐平，待达到一定强度后，铺设土工格室；
步骤6：在与锚杆的交接处先将配筋固定在预定位置，并进行混凝土浇筑，待达到一定强度后，形成局部硬化区，在其正上方固定废弃的脚手架扣件，防止上浮；
步骤7：其余台阶施工重复步骤5和步骤6，土工格室一端固定于待扩宽路堤开设的台阶状结构上，另一端固定于土工格室下方的泡沫轻质土上，泡沫轻质土位于待拓宽路堤对侧的一端填筑粘土包边，最顶层的泡沫轻质土顶面与待拓宽路堤的顶面平齐，并铺设土工防渗膜。
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