道路涵洞的铺装结构 |
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| 申请号 | CN202210705419.1 | 申请日 | 2022-06-21 | 公开(公告)号 | CN114892554B | 公开(公告)日 | 2023-10-03 |
| 申请人 | 湖北工业大学; | 发明人 | 马强; 李瑞恒; 肖衡林; 吴继伟; 缪颖妍; 陈卓; 余汉龙; 雷璟劼; 郑庞坤; 陈俊杰; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开了道路涵洞的铺装结构。该铺装结构包括：软土地 基层 ；换填层，包围涵洞的外侧面并叠置在软土地基层非承载涵洞的区域，用以填入建筑废渣；一刚性板，中间部分覆于在软土地基层、涵洞之间，两端部分位于换填层内；一土工格栅，覆于刚性板上；柔性材料层，覆于涵洞的顶面。本技术方案中，能利用软土地基柔性大的特点，来减小涵顶土压 力 ；建筑废渣可使得两侧传递得力均施加到建筑废渣上，使涵顶以及涵洞侧墙受力均减小；刚性板可保证涵洞均匀沉降；土工格栅可使得涵顶的力更好的向两侧传递并且可以保证涵洞在允许的范围内沉降。该技术将保留部分软土地基，不仅能有效减小涵顶土压力、涵侧土压力，并且具有施工便利，能缩短工期等特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种道路涵洞的铺装结构，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 道路涵洞的铺装结构技术领域[0001] 本申请涉及道路施工的技术领域，尤其涉及道路涵洞的铺装结构。 背景技术[0002] 相关技术中，在软土地基的施工中，常常因为软土地基不满足承载力要求的原因会对其进行相关处理，比如换填，打桩基等，但是这些措施几乎都是舍弃掉软土，而想办法增大地基刚度来使得满足承载力要求，没有利用到软土自身的特点。对于涵洞，由于其上覆填土高，使其顶部有很大的应力集中，以至于涵顶所受力大于其上覆土压力，导致涵顶开裂破坏。一般的减载措施会使得涵顶土压力转移到涵洞侧墙，导致涵侧水平土压力过大使得涵洞侧墙开裂破坏。发明内容 [0003] 有鉴于此，本申请提供道路涵洞的铺装结构，能够有效对涵洞进行减载。 [0004] 本申请提供一种道路涵洞的铺装结构，包括： [0005] 一软土地基层，用以承载在涵洞的底面； [0006] 一换填层，包围涵洞的外侧面并叠置在软土地基层非承载涵洞的区域，所述换填层用以填入建筑废渣； [0007] 一刚性板，中间部分覆于在软土地基层、涵洞之间，两端部分位于换填层内； [0008] 一土工格栅，覆于刚性板上； [0009] 以及柔性材料层，覆于涵洞的顶面。 [0010] 可选地，所述换填层整体呈下窄、上宽的梯形。 [0011] 可选地，换填层的上部宽度为0.5～1倍涵洞宽度。 [0012] 可选地，所述柔性材料的高度为20～30cm。 [0013] 可选地，所述柔性材料为轮胎骨料。 [0016] 可选地，所述土工格栅为玻纤土工格栅。 [0017] 可选地，所述水泥砂浆为M30砂浆。 [0018] 以上提供的道路涵洞的铺装结构，能利用软土地基柔性大的特点，来减小涵顶土压力；建筑废渣标高略高于涵顶标高可使得两侧传递得力均施加到建筑废渣上，涵顶以及涵洞侧墙受力均减小；刚性板可保证涵洞均匀沉降；土工格栅可使得涵顶的力更好的向两侧传递并且可以保证涵洞在允许的范围内沉降。该技术将保留部分软土地基，不仅能有效减小涵顶土压力、涵侧土压力，并且具有施工便利，能缩短工期等特点。附图说明 [0019] 下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。 [0020] 图1为申请实施例提供的铺装结构在省略柔性材料层的结构示意图。 [0021] 图2为申请实施例提供的铺装结构示意图。 [0022] 图3为相关技术中非载涵洞的试验模型图。 [0023] 图4为相关技术中一般减载式涵洞的试验模型图。 [0024] 图5为申请实施例提供的铺装结构的试验模型图。 [0025] 图6为本申请与相关技术的涵顶土压力数据对比图。 [0026] 图7为本申请与相关技术的涵侧土压力数据对比图。 [0027] 其中，图中元件标识如下： [0028] 20‑软土地基层；30‑换填层；40‑刚性板；50‑土工格栅；60‑柔性材料层；200‑涵洞。 具体实施方式[0029] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0030] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0031] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0032] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。 [0033] 参考图1、图2，本申请提供道路涵洞200的铺装结构，包括： [0034] 一软土地基层20，用以承载在涵洞200的底面； [0035] 一换填层30，包围涵洞200的外侧面并叠置在软土地基层20非承载涵洞200的区域，上述换填层30用以填入建筑废渣； [0036] 一刚性板40，中间部分覆于在软土地基层20、涵洞200之间，两端部分位于换填层30内； [0037] 一土工格栅50，覆于刚性板40上； [0038] 以及柔性材料层60，覆于涵洞200的顶面。 [0039] 前文表述“换填层30包围涵洞200的外侧面并叠置在软土地基层20非承载涵洞200的区域”意味着，软土地基层20部分承载涵洞200，部分区域承载换填层30。 [0040] 作为换填层30的一种可示范的实现方式，上述换填层30整体呈下窄、上宽的梯形。 [0041] 以此，通过整体呈下窄、上宽的形状，不仅使换填层30对涵洞200的包围的基础更为牢固，也就是说使换填层30对涵洞200形成类似的由外至内的“挤压”。更重要的是，对于涵洞200而言，软土地基层20承载涵洞200的区域呈现下宽、上窄的锥形，提高了软土地基层20对涵洞200的承力稳定性，避免软土地基层20的沉陷。 [0042] 作为一种尺寸的可示范的实现方式，换填层30的上部宽度为0.5～1倍涵洞200宽度。 [0043] 关于刚性板40的功能或效果，前文描述“中间部分覆于在软土地基层20、涵洞200之间，两端部分位于换填层30内”，这样可使刚性板40起到在换填层30与涵洞200之间提供侧拉力，从而提高由换填层30对涵洞200的外侧面的包围所产生的“挤压力”，使建筑废渣聚集更为致密，进而提高换填层30对作用于涵洞200的外侧面外力的缓冲效果。 [0044] 作为刚性板40的可示范地实现方式，刚性板40为碳纤维增强塑料板，当然还可以为其它实现方式。 [0045] 在一些实施例中，上述柔性材料的高度为20～30cm。 [0046] 在一些实施例中，所述柔性材料为轮胎骨料。 [0047] 在一些实施例中，所述土工格栅50位于换填层30的部分区域覆有水泥砂浆。 [0048] 在一些实施例中，所述土工格栅50为玻纤土工格栅50。 [0049] 在一些实施例中，所述水泥砂浆为M30砂浆。 [0050] 现在针对一个常见的应用场景中，来阐述本申请上述铺装结构的施工过程。应当注意的是，此常见的实施方案不可作为理解本申请所声称所要解决技术问题的必要性特征认定的依据，其仅仅是示范而已。 [0051] 参见图1以及图2，一种软土路基高填方涵洞200减载的施工方法，主要应用于软土地基上涵洞200的建设，包括： [0052] S1：将软土地区划分为三块，中间放置涵洞200的是涵洞200区域，在其上放置一块碳纤维增强塑料板，两侧为换填区。 [0053] S2：开挖两侧换填区，换填区按照边坡比为1：1.5开挖，然后在其中填入建筑废渣。建筑废渣上部宽度为1/2倍涵洞200宽度，建筑废渣最大粒径不超过15mm，填入建筑废渣至刚性板40标高处。 [0054] S3：在刚性板40水平标高处铺设碳纤维塑料增强板，格栅宽度盖住涵洞200区域以及两侧换填区。在两侧换填区土工格栅50处喷一层水泥砂浆，水泥砂浆采用M30砂浆。 [0056] S5：继续填筑建筑废渣至涵顶柔性材料标高处。 [0057] S6：进行路基回填至设计标高处。 [0058] 进一步，为了对本发明涵洞200的减载效果进行测试，做了与土柱压力、非减载式涵洞200涵顶以及涵侧土压力、一般减载式涵洞200涵顶以及涵侧土压力的对比。。 [0059] 现在对本申请铺装结构与相关技术作出一些受力测试。具体受力试验如下： [0060] 采用模型试验来验证，实验设置如下： [0061] 土柱法：计算公式F＝γh，γ为土的重度，取土重度为19kN/m3。 [0062] A、非减载的相关技术 [0063] 参见图3，采用长宽高为80cm×80cm×100cm的模型箱，在箱底先铺设厚度4cm的正常土；将涵洞200放置在中央，涵洞200采用尺寸直径为16cm的pvc圆管涵，轴向长度70cm，在涵顶以及涵侧分别布置土压力盒，实验过程中每次填筑15cm，待土压力盒示数稳定之后读数，重复填筑至模型箱填满为止；涵顶土压力选用A1、A2示数和的平均值，即(A1+A2)/2，涵侧土压力选用B1、B2示数和的平均值，即(B1+B2)/2。 [0064] B、一般减载式涵洞200的相关技术 [0065] 参见图4，采用长宽高为80cm×80cm×100cm的模型箱，在箱底先铺设厚度4cm的正常土；将涵洞200放置在中央，涵洞200采用尺寸直径为16cm的pvc圆管涵，轴向长度70cm，在涵顶以及涵侧分别布置土压力盒，之后将轮胎骨料堆放在涵顶，轮胎骨料厚度为3cm；实验过程中每次填筑15cm，待土压力盒示数稳定之后读数，重复填筑至模型箱填满为止；涵顶土压力选用A1、A2示数和的平均值，即(A1+A2)/2，涵侧土压力选用B1、B2示数和的平均值，即(B1+B2)/2。 [0066] C、本申请铺装结构的试验模型 [0067] 参见图5，采用长宽高为80cm×80cm×100cm的模型箱，在箱底先铺设厚度4cm的软土，软土区域为梯形，上底为16cm，下底为28cm；在其上铺设厚度为1cm的碳纤维增强塑料板；在坡体两侧堆放建筑废渣，高度与碳纤维增强塑料板相同，上部宽度为8cm。然后在表面放一片土工格栅50，宽度为32cm；将涵洞200放置在碳纤维增强塑料板正上方，涵洞200采用尺寸直径为16cm的pvc圆管涵，轴向长度70cm；在涵顶以及涵侧分别布置土压力盒；继续填筑建筑废渣至水平高度高于涵顶3cm；在涵顶放入轮胎骨料，高度与建筑废渣水平高度相同。实验过程中每次填筑15cm，待土压力盒示数稳定之后读数，重复填筑至模型箱填满为止；涵顶土压力选用A1、A2示数和的平均值，即(A1+A2)/2，涵侧土压力选用B1、B2示数和的平均值，即(B1+B2)/2。 [0068] 参考图6、图7，本申请垂直土压力和水平土压力水平，要明显高于相关技术，这充分说明本申请特定构造的铺装结构对相关技术的智慧贡献。 |
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