CN104018405A - 一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,属于公路工程技术领域。该结构由抗滑桩、预应力锚索、支撑柱、连系梁、地基梁、路面板等主要构件组成,具有山体锚固、边坡支挡、路面支撑、双层行车等多种功能。该“桩-锚-框架”复合的双层路基结构具有结构效能发挥充分、结构空间利用率高、结构稳定性和抗震性能较好、建造难度适中、工程适应性较好、环境和经济效益俱佳等特点,适用于山区陡坡地形条件下的各级公路,尤其适用于地面横坡为30°~45°地形条件下的多车道公路。

Description

一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构
技术领域
本发明涉及公路的路基结构,具体涉及一种适用于山区陡坡地形、并可供双层行车的复合路基结构,属于公路工程技术领域。 
背景技术
山区陡坡地形条件下的路基结构往往需要综合运用岩土锚固、边坡支挡和路面支撑等多种结构共同工作,但目前在路基设计中一般是彼此独立或部分关联地使用这些结构,没有将各部分有机结合、系统集成为整体结构体系,从而导致了现有路基结构在山区陡坡地形下使用时难以保证环境和经济效益俱佳。为解决这一问题,本发明将相关的结构技术有机结合,扬长避短,公开一种可提供双层行车的“桩-锚-框架”复合路基结构。通过对现有技术的检索和分析,本发明主要参照或改进了预应力锚索抗滑桩、排架式抗滑桩、抗滑桩明洞、棚洞等技术。 
预应力锚索抗滑桩一般由单排抗滑桩、预应力锚索和锚具组成的联合抗滑结构,可将滑坡推力通过锚索传到锚固段的稳固岩层中,从而改善抗滑桩的受力状态,具有桩身内力和变形分布合理、桩的嵌固深度小等优点(如图1a)。预应力锚索抗滑桩一般作为边坡支挡结构应用于路基工程中,只具有锚固或支挡功能,不具有竖向支撑功能。本发明将预应力锚索抗滑桩的单排桩改进为具有支撑双层行车荷载功能的框架式结构,而且支挡能力较单排抗滑桩有明显提高。 
排架式抗滑桩是将两根抗滑桩用横梁联结成一体的门式或h形支挡结构,具有刚度大、抗滑能力强、设置简便等特点(如图1b)。排架式抗滑桩一般作为支挡结构用于大型滑坡整治工程中,而且桩上不设预应力锚索,因此只具有支挡功能,不具有锚固和竖向支撑功能。本发明将h形抗滑桩改进为具有支撑双层行车荷载和山体锚固功能的复合结构。 
抗滑桩明洞是将边墙、拱顶与抗滑桩结合成一体的明洞结构,由于桩与洞身共同作用,结构具有很大的抗滑和稳定能力(如图1c)。抗滑桩明洞一般以明挖回填的施工方式将结构埋置于地下,是一种具有支挡山体滑坡和单层行车功能的特殊路基结构。抗滑桩明洞具有工程量巨大、施工对山体扰动大、造价过高等缺陷,实际工程中极少应用,只用于路基位于大型滑坡体上这一特殊情形中。本发明是采用双层行车方式布置和明暗挖相结合方法建造的一种露天结构,不需要回填,可广泛用于山区陡坡地形的路基工程。本发明在结构空间利用率、行车条件、环境和经济效益、工程适应性等方面比抗滑桩明洞具有显著的优势。 
棚洞是指路基开挖后,构筑钢筋混凝土棚架,并进行顶部回填而成的傍山半隧道结构,基本构件包括内墙、外侧支撑结构和顶板支撑结构等,内墙可做成板墙或桩板墙,外墙支撑结构可根据地形和地质情况的不同做成刚架式、柱式和墙式。棚洞是一种供单层行车、并能有效支挡山体和防止坡面坍塌、泥石流、 落石的半露天路基结构(如图1d)。棚洞一般采用明挖回填方法建造,工程量和对自然山体的扰动都较大,而且随着山体地面横坡增大而增大。本发明是在提高棚洞横向支挡能力的基础上发展而成的具有山体锚固和竖向支撑功能的双层行车结构,提高了结构的空间利用率和动力稳定性。另外,本发明采用明暗挖相结合的方法建造,也减小了施工对自然山体的扰动。可见,本发明在结构稳定性、环境和经济效益上比棚洞具有明显的优越性。 
综上所述,本发明一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构不仅能满足山区陡坡地形路基多种功能要求,而且相对于现有结构具有明显的创新性、优越性和适应性。 
发明内容
本发明的目的是为解决现有路基结构形式用于山区陡坡地形时难以保证环境和经济效益俱佳的问题,提供一种适用于山区陡坡地形的新型路基结构。目前山区高速公路和一级公路采用的路基形式主要有一般整体式路基、一般分离式路基、棚洞、傍山桥等,但这些路基形式用于山区陡坡地形时,难以保证环境与经济效益俱佳。以山区常见的40°陡坡上修建四车道高速公路为例,现有路基结构布置形式如图1所示。图中可见,一般整体式路基的土石方量大、挖方边坡高、对自然山体破坏非常严重(图2a);一般分离式路基虽然土石方和挖方高度较小,但是对自然山体扰动范围最大(图2b);棚洞虽然能通过洞顶回填进行自然山体的创面恢复,但施工土石方量最大,而且用结构来支撑上部巨大回填体是极不合理的,显然不适合陡坡地形应用(图2c);傍山桥结构不仅造价高、施工复杂,而且对自然山体仍然会造成了较大范围的扰动(图2d)。可见,现有的路基结构形式在山区陡坡地形中使用时,对自然山体都造成较大的扰动或建造成本过高,难以保证环境和经济效益俱佳。 
分析表明,造成现有路基结构形式不适合陡坡地形多车道公路设计的原因在于:山区公路路基结构是需要边坡支挡、路面支撑等多种功能兼顾,但目前的设计往往局限于将支挡结构(挡土墙、抗滑桩、棚洞等)和支撑结构(钢筋混凝土排架、桥梁等)彼此独立地应用于路基设计,例如傍山桥只能支撑路面,不能支挡边坡,需要另设支挡结构确保横桥向挖方边坡稳定。当地面横坡较大时,必然会导致环境影响大或工程造价高。因此,解决上述问题的思路应该是将现有的相关结构技术有机结合,扬长避短,形成集山体锚固、边坡支挡和路面支撑等多功能于一体的复合路基结构,才能保证环境和经济效益俱佳。基于这一思路,本发明将预应力锚索、h形抗滑桩、钢筋混凝土框架、棚洞等结构有机结合,并采用双层行车方式进行结构空间布置,形成一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构。 
为了实现上述目的和思路,本发明采取了如下技术方案: 
本发明一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,该结构由抗滑桩(1)、上部锚索(2)、下部锚索(3)、上部挡土板(4)、内侧连系纵梁(5)、下部挡土板(6)、内侧纵向地基梁(7)、连系横梁(8)、上层路面板(9)、防撞护栏(10)、外侧纵梁(11)、支撑柱(12)、外侧纵向地基梁(13)、横向地基梁(14)、下层路面板(15)、 边沟(16)组成;结构三维图如图3所示,结构横断面如图4所示,结构A-A剖立面如图5所示,结构B-B剖立面如图6所示。 
多根竖直的抗滑桩(1)沿路基内边缘等间距布设成一排,背面为山体(17),前面为框架结构;每根抗滑桩(1)自上而下分可描述为上部悬臂段、中部支撑段和下部嵌固段三部分,上部悬臂段是指位于连系横梁(8)以上的抗滑桩部分,中部支撑段是指介于连系横梁(8)和横向地基梁(14)之间的抗滑桩部分,下部嵌固段是指位于横向地基梁(14)以下的抗滑桩部分; 
每根抗滑桩(1)的上部悬臂段都设有不少于1根的上部锚索(2),中部支撑段设有1根下部锚索(3),锚索(2;3)是通过桩身预留孔及后钻的锚索孔深入到山体中,并在锚索孔深部灌注高强度水泥砂浆,将锚索末段与山体锚固在一起,然后对锚索(2;3)进行预应力张拉后锁定在抗滑桩(1)上;在上部悬臂段范围内,相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有多个上部挡土板(4),上部挡土板(4)与竖直面呈某一夹角安装,上边缘与抗滑桩(1)的正面齐平,下边缘伸向山体并与抗滑桩(1)的背面齐平,两侧面分别垂直固定固定在抗滑桩上,相邻两个抗滑桩上部悬臂段之间的所有上部挡土板(4)在竖直平面的投影为一完整的平面;在上部悬臂段和中部支撑段之间的位置上,任意相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有一根内侧连系纵梁(5),每根内侧连系纵梁(5)的两端与抗滑桩(1)固结相连,将多根竖直并排的抗滑桩(1)沿路线走向连接成一体;在中部支撑段范围内,相邻的两个抗滑桩(1)的背部均设有下部挡土板(6),所有下部挡土板(6)都是竖直固定在抗滑桩(1)的背部,将桩间山体土完全遮挡;在中部支撑段和下部嵌固段之间的位置上,任意相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有一根内侧纵向地基梁(7),每根内侧纵向地基梁(7)的两端与抗滑桩(1)固结相连; 
在与内侧连系纵梁(5)相同高度的位置上,每根抗滑桩(1)向外均设有连系横梁(8),多根连系横梁(8)所在的面垂直于抗滑桩(1)所在的竖直面,并列布置的连系横梁(8)的上面为整体浇筑的上层路面板(9)和防撞护栏(10);并列布置的连系横梁(8)的一端固结在抗滑桩(1)上,另一端的下面固定连接在外侧纵梁(11)上,外侧纵梁(11)与内侧连系纵梁(5)平行,外侧纵梁(11)的下面固结在一排并列的支撑柱(12)上,支撑柱(12)的底端固结在外侧纵向地基梁(13)上,外侧纵向地基梁(13)埋于地下,外侧纵梁(11)、支撑柱(12)和外侧纵向地基梁(13)位于同一平面上;多根竖直并排的抗滑桩(1)、上层路面板(9)、并列布置的连系横梁(8)和支撑柱(12)外观上组成椅子型结构,其中外侧纵梁(11)、支撑柱(12)与外侧纵向地基梁(13)所在的平面相对于抗滑桩(1)所在的竖直面有一夹角,使得外侧纵向地基梁(13)相对于外侧纵梁(11)距离抗滑桩(1)更远; 
在与内侧纵向地基梁(7)相同高度的位置上,每根支撑柱(12)和抗滑桩(1)之间设有横向地基梁(14),横向地基梁(14)两端分别与支撑柱(12)和抗滑桩(1)固结相连,多根横向地基梁(14)所在的面垂直于抗滑桩(1)所在的竖直面,同时也平行于并列布置的连系横梁(8)所在的面;并列布置的横向地基梁(14)的上面为整体浇筑的下层路面板(15)和边沟(16)。 
所述的“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,上层路面板(9)和下层路面板(15)都可以行车,每层路面板根据公路等级不同可布置1~3个车道;上层路幅和下层路幅在平面投影上基本重叠,在空 间上应满足公路净空要求。 
所述的“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,上部悬臂段范围内相邻的抗滑桩(1)之间的上部挡土板(4)与竖直面的夹角约为50°;外侧纵梁(11)、支撑柱(12)、外侧地基梁(13)所在的平面与竖直面的夹角为0°~14°;支撑柱(12)的间距一般为抗滑桩(1)的间距的2~3倍。 
所述的“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,锚索(2;3)采用高强、低松弛、热镀锌钢绞线,单根钢丝抗拉强度≥1860MPa,钢丝丝径≥2mm,镀锌量≥240g/m2,锚索的数量和间距、锚固角度、锚固力、锚固长度等参数由山体地质条件、抗滑桩(1)的间距和悬臂段长度、结构竖向承载力要求计算确定;抗滑桩(1)、上部挡土板(4)、内侧连系纵向(5)、下部挡土板(6)、内侧纵向地基梁(7)、横向地基梁(14)、边沟(16)为矩形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C30;连系横梁(8)、上层路面板(9)、下层路面板(15)为矩形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C40;防撞护栏(10)、外侧纵向地基梁(13)为多边形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C30;外侧纵梁(11)为梯形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C40;支撑柱(12)为矩形或圆形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C40;各钢筋混凝土构件的截面尺寸、配筋、桩的嵌固深度、桩间距等参数由山体土压力和结构竖向承载力要求计算确定。 
所述的“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,所述结构沿纵向每20-30m为一个独立结构段,段间按要求设置结构缝;当所述结构用于直线路段时,支撑柱(12)间距为抗滑桩(1)间距的整数倍;当所述结构用于曲线路段时,调整抗滑桩(1)或支撑柱(4)的间距,使多个结构段在平面上组合成折线型,以适应曲线段路幅;通过调整抗滑桩(1)的悬臂段长度、上部锚索(2)参数来适应桩顶地表高程变化。 
本发明将支挡结构、锚固结构和支撑结构有机结合、整体集成为具有多功能的复合路基结构,各部件共同作用、相得益彰,有效提高了结构的综合性能,并使结构效能得以充分发挥,也降低了工程成本;本发明采用双层行车方式布置路幅,充分利用了结构的工程空间,不仅减小了公路建设对自然山体的破坏,而且有效降低了工程成本;本发明沿纵向每20-30m为一个独立结构段,段间按要求设置结构缝,不仅解决了混凝土温缩及徐变、地基不均匀等因素对结构的影响,而且能较好地适应不同公路线形和地形条件。 
本发明的适用范围主要包括:①地面横坡为30°~45°地形下四车道高速公路或一级公路;②地面横坡为25°~40°地形下六车道高速公路或一级公路;③地面横坡为35°~50°地形下二级公路。 
本发明在上述适用范围内应用比现有的路基结构在环境和经济效益上具有明显的优越性。将本发明应用于前述的40°陡坡上修建四车道高速公路,如图2e所示。对本发明与现有路基结构形式在环境效益、经济、建造难度等方面进行比较,如表1所示。 
表140°陡坡地形的各种路基结构形式比较表 
表中可见,本发明对自然山体的影响范围仅是其它各种路基形式的30~50%,工程造价是桥梁、棚洞(或隧道)结构的50%、仅比普通填挖路基高20~30%,而且建造难度适中。本发明应用于山区陡坡地形多车道公路的路基设计中,比现有路基结构具有更好的环境和经济效益。 
附图说明
图1是与本发明相关的几种现有技术的结构示意图,其中:图1a是预应力锚索抗滑桩示意图;图1b是h形抗滑桩示意图;图1c是抗滑桩明洞示意图;图1d是棚洞示意图。 
图2是地面横坡为40°的地形条件下四车道公路的各种路基形式横断面比较图,其中:图2a是一般整体式路基形式;图2b是一般分离式路基形式;图2c是大跨度棚洞路基形式;图2d是傍山桥路基形式;图2e是本发明路基形式。 
图3是本发明的结构三维图。 
图4是本发明的结构横断面图。 
图5是本发明的结构A-A剖立面图。 
图6是本发明的结构B-B剖立面图。 
图7是本发明用于地面横坡为30°~45°的四车道高速或一级公路的典型实施例。 
图8是本发明用于地面横坡为25°~40°的六车道高速或一级公路的典型实施例。 
图9是本发明用于地面横坡为35°~50°的二级公路的典型实施例。 
1-抗滑桩;2-上部锚索;3-外侧纵向地基梁;4-支撑柱;5-外侧纵梁;6-内侧连系纵梁;7-连系横梁;8-上层路面板;9-防撞护栏;10-上部挡土板;11-下部锚索;12-内侧纵向地基梁;13-横向地基梁;14-下层路面板;15-盖板边沟;16-下部挡土板;17-山体。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明并不限于以下实施例。 
实施例1 
具体的“桩-锚-框架”复合的双层路基结构见图3-图6。 
本发明用于地面横坡为30°~45°的四车道高速公路或一级公路时,上、下层路面板各布置2个车道,路面板净宽=2×3.75m(车道宽)+2.5m(紧急停车带宽)+0.5m(左侧向宽度)+0.5m(右侧向宽度)=11m,盖板边沟顶宽=0.75m(人行道)+0.5m(侧向余宽)=1.25m,下层路面板的净空高度为5m,如图7所示;地面横坡为25°~40°的六车道高速公路或一级公路时,上、下层路面板各布置3个车道,路面板净宽=3×3.75m(车道宽)+3m(紧急停车带宽)+0.75m(左侧向宽度)+0.75m(右侧向宽度)=15.75m,盖板边沟顶宽=1m(人行道)+0.5m(侧向余宽)=1.5m,下层路面板的净空高度为5m,如图8所示;本发明用于地面横坡为35°~50 °的二级公路时,上、下层路面板各布置1个车道,路面板净宽=3.75m(车道宽)+2.5m(右侧硬路肩宽)+0.75m(左侧向宽度)+0.75m(右侧向宽度)=7.75m,盖板边沟顶宽=0.75m(人行道)+0.25m(侧向余宽)=1m,下层路面板的净空高度为5m,如图9所示。 
所述的上述实施例,其实施顺序为“自内而外、自上而下”,即施工准备→内侧结构施工→外侧结构施工→上部结构施工→下部结构施工;山体开挖是由暗挖到分步明挖,并与结构施工交替进行,既能保证山体和结构的稳定性,又能尽量降低对自然环境的扰动。具体实施方法为: 
第1步:测量放线后,采用暗挖法由地表向下人工开挖基坑至设计桩底标高,支模、绑扎钢筋,并预留桩身锚索孔,浇筑多根竖直并排的抗滑桩1的桩身混凝土; 
第2步:抗滑桩1的混凝土达到设计强度后,挖除上部锚索范围内的桩前山体土,通过上部悬臂段的锚索预留孔向桩后山体钻锚索孔,然后安装上部锚索2,并向锚索孔深部灌注高强度水泥砂浆,将锚索末段与山体锚固在一起,然后对上部锚索2进行预应力张拉,利用外锚具将上部锚索2锁定在抗滑桩1上; 
第3步:开挖外侧山体土,形成外侧结构施工槽,沿纵向每20m~30m为一个结构施工段,支模、绑扎钢筋,顺序浇筑外侧纵向地基梁11、支撑柱12和外侧纵梁13的混凝土; 
第4步:全部挖除连系横梁8底面标高以上的上部悬臂段的桩前山体土,支模、绑扎钢筋,浇筑内侧连系纵梁5和连系横梁8的混凝土;挖除上部悬臂段相邻抗滑桩之间的山体土,安装上部挡土板4;每根内侧连系纵梁5的两端分别与相邻的抗滑桩1侧面固结相连,将多根竖直并排的抗滑桩1沿路线走向连接成一体,连系横梁8一端与抗滑桩1正面固结相连,另一端固定与外侧纵梁13的顶面固定连接; 
第5步:全部挖除中部支撑段的桩前山体土,按照上部锚索2的施工方法安装下部锚索,然后开槽、支模、绑扎钢筋,顺序浇筑内侧纵向地基梁7、横向地基梁14;挖除中部支撑段相邻抗滑桩之间的山体土,安装下部挡土板6;每根内侧纵向地基梁7的两端分别与相邻的抗滑桩1侧面固结相连,横向地基梁14的一端与抗滑桩1正面固结相连,另一端固定与支撑柱12的背面固结相连;内侧地基梁7、抗滑桩1、内侧连系纵梁5同在一个竖直面上,横向地基梁14与对应的连系横梁8及相连的抗滑桩1和支撑柱12同在一个竖直面上; 
第6步:支模、绑扎钢筋,浇筑上层路面板9、防撞护栏10、下层路面板15和边沟16,并回填外侧地基土至边沟顶面高程。 

Claims (6)

1.一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,该结构由抗滑桩(1)、上部锚索(2)、下部锚索(3)、上部挡土板(4)、内侧连系纵梁(5)、下部挡土板(6)、内侧纵向地基梁(7)、连系横梁(8)、上层路面板(9)、防撞护栏(10)、外侧纵梁(11)、支撑柱(12)、外侧纵向地基梁(13)、横向地基梁(14)、下层路面板(15)、边沟(16)组成;
多根竖直的抗滑桩(1)沿路基内边缘等间距布设成一排,背面为山体(17),前面为框架结构;每根抗滑桩(1)自上而下分描述为上部悬臂段、中部支撑段和下部嵌固段三部分,上部悬臂段是指位于连系横梁(8)以上的抗滑桩部分,中部支撑段是指介于连系横梁(8)和横向地基梁(14)之间的抗滑桩部分,下部嵌固段是指位于横向地基梁(14)以下的抗滑桩部分;
每根抗滑桩(1)的上部悬臂段都设有不少于1根的上部锚索(2),中部支撑段设有1根下部锚索(3),锚索(2;3)是通过桩身预留孔及后钻的锚索孔深入到山体中,并在锚索孔深部灌注高强度水泥砂浆,将锚索末段与山体锚固在一起,然后对锚索(2;3)进行预应力张拉后锁定在抗滑桩(1)上;在上部悬臂段范围内,相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有多个上部挡土板(4),上部挡土板(4)与竖直面呈某一夹角安装,上边缘与抗滑桩(1)的正面齐平,下边缘伸向山体并与抗滑桩(1)的背面齐平,两侧面分别垂直固定固定在抗滑桩上,相邻两个抗滑桩上部悬臂段之间的所有上部挡土板(4)在竖直平面的投影为一完整的平面;在上部悬臂段和中部支撑段之间的位置上,任意相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有一根内侧连系纵梁(5),每根内侧连系纵梁(5)的两端与抗滑桩(1)固结相连,将多根竖直并排的抗滑桩(1)沿路线走向连接成一体;在中部支撑段范围内,相邻的两个抗滑桩(1)的背部均设有下部挡土板(6),所有下部挡土板(6)都是竖直固定在抗滑桩(1)的背部,将桩间山体土完全遮挡;在中部支撑段和下部嵌固段之间的位置上,任意相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有一根内侧纵向地基梁(7),每根内侧纵向地基梁(7)的两端与抗滑桩(1)固结相连;
在与内侧连系纵梁(5)相同高度的位置上,每根抗滑桩(1)向外均设有连系横梁(8),多根连系横梁(8)所在的面垂直于抗滑桩(1)所在的竖直面,并列布置的连系横梁(8)的上面为整体浇筑的上层路面板(9)和防撞护栏(10);并列布置的连系横梁(8)的一端固结在抗滑桩(1)上,另一端的下面固定连接在外侧纵梁(11)上,外侧纵梁(11)与内侧连系纵梁(5)平行,外侧纵梁(11)的下面固结在一排并列的支撑柱(12)上,支撑柱(12)的底端固结在外侧纵向地基梁(13)上,外侧纵向地基梁(13)埋于地下,外侧纵梁(11)、支撑柱(12)和外侧纵向地基梁(13)位于同一平面上;多根竖直并排的抗滑桩(1)、上层路面板(9)、并列布置的连系横梁(8)和支撑柱(12)外观上组成椅子型结构,其中外侧纵梁(11)、支撑柱(12)与外侧纵向地基梁(13)所在的平面相对于抗滑桩(1)所在的竖直面有一夹角,使得外侧纵向地基梁(13)相对于外侧纵梁(11)距离抗滑桩(1)更远;
在与内侧纵向地基梁(7)相同高度的位置上,每根支撑柱(12)和抗滑桩(1)之间设有横向地基梁(14),横向地基梁(14)两端分别与支撑柱(12)和抗滑桩(1)固结相连,多根横向地基梁(14)所在的面垂直于抗滑桩(1)所在的竖直面,同时也平行于并列布置的连系横梁(8)所在的面;并列布置的横向地基梁(14)的上面为整体浇筑的下层路面板(15)和边沟(16)。
2.按照权利要求1的一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,上层路面板(9)和下层路面板(15)都可以行车,每层路面板根据公路等级不同可布置1~3个车道;上层路幅和下层路幅在平面投影上基本重叠,在空间上应满足公路净空要求。
3.按照权利要求1的一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,上部悬臂段范围内相邻的抗滑桩(1)之间的上部挡土板(4)与竖直面的夹角为50°;外侧纵梁(11)、支撑柱(12)、外侧地基梁(13)所在的平面与竖直面的夹角为0°~14°;支撑柱(12)的间距为抗滑桩(1)的间距的2~3倍。
4.按照权利要求1的一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,锚索(2;3)采用高强、低松弛、热镀锌钢绞线,单根钢丝抗拉强度≥1860MPa,钢丝丝径≥2mm,镀锌量≥240g/m2,锚索的数量和间距、锚固角度、锚固力、锚固长度参数由山体地质条件、抗滑桩(1)的间距和悬臂段长度、结构竖向承载力要求计算确定;抗滑桩(1)、上部挡土板(4)、内侧连系纵向(5)、下部挡土板(6)、内侧纵向地基梁(7)、横向地基梁(14)、边沟(16)为矩形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C30;连系横梁(8)、上层路面板(9)、下层路面板(15)为矩形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C40;防撞护栏(10)、外侧纵向地基梁(13)为多边形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C30;外侧纵梁(11)为梯形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C40;支撑柱(12)为矩形或圆形截面的钢筋混凝土构件,混凝土等级强度≥C40;各钢筋混凝土构件的截面尺寸、配筋、桩的嵌固深度、桩间距参数由山体土压力和结构竖向承载力要求计算确定。
5.按照权利要求1的一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构,其特征在于,所述结构沿纵向每20-30m为一个独立结构段,段间按要求设置结构缝;当所述结构用于直线路段时,支撑柱(12)间距为抗滑桩(1)间距的整数倍;当所述结构用于曲线路段时,调整抗滑桩(1)或支撑柱(4)的间距,使多个结构段在平面上组合成折线型,以适应曲线段路幅;通过调整抗滑桩(1)的悬臂段长度、上部锚索(2)参数来适应桩顶地表高程变化。
6.权利要求1所述的一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构的实施方法,其特征在于,包括以下步骤:
第1步:测量放线后,采用暗挖法由地表向下人工开挖基坑至设计桩底标高,支模、绑扎钢筋,并预留桩身锚索孔,浇筑多根竖直并排的抗滑桩(1)的混凝土;
第2步:抗滑桩(1)的混凝土达到设计强度后,挖除上部锚索范围内的桩前山体土,通过上部悬臂段的锚索预留孔向桩后山体钻锚索孔,然后安装上部锚索(2),并向锚索孔深部灌注高强度水泥砂浆,将锚索末段与山体锚固在一起,然后对上部锚索(2)进行预应力张拉,利用外锚具将上部锚索(2)锁定在抗滑桩(1)上;
第3步:开挖外侧山体土,形成外侧结构施工槽,沿纵向每20m~30m为一个结构施工段,支模、绑扎钢筋,顺序浇筑外侧纵向地基梁(11)、支撑柱(12)和外侧纵梁(13)的混凝土;
第4步:全部挖除连系横梁(8)底面标高以上的上部悬臂段的桩前山体土,支模、绑扎钢筋,浇筑内侧连系纵梁(5)和连系横梁(8)的混凝土;挖除上部悬臂段相邻抗滑桩之间的山体土,安装上部挡土板(4);每根内侧连系纵梁(5)的两端分别与相邻的抗滑桩(1)侧面固结相连,将多根竖直并排的抗滑桩(1)沿路线走向连接成一体,连系横梁(8)一端与抗滑桩(1)正面固结相连,另一端固定与外侧纵梁(13)的顶面固定连接;
第5步:全部挖除中部支撑段的桩前山体土,按照上部锚索(2)的施工方法安装下部锚索,然后开槽、支模、绑扎钢筋,顺序浇筑内侧纵向地基梁(7)、横向地基梁(14);挖除中部支撑段相邻抗滑桩之间的山体土,安装下部挡土板(6);每根内侧纵向地基梁(7)的两端分别与相邻的抗滑桩(1)侧面固结相连,横向地基梁(14)的一端与抗滑桩(1)正面固结相连,另一端固定与支撑柱(12)的背面固结相连;内侧地基梁(7)、抗滑桩(1)、内侧连系纵梁(5)同在一个竖直面上,横向地基梁(14)与对应的连系横梁(8)及相连的抗滑桩(1)和支撑柱(12)同在一个竖直面上;
第6步:支模、绑扎钢筋,浇筑上层路面板(9)、防撞护栏(10)、下层路面板(15)和边沟(16),并回填外侧地基土至边沟顶面高程。
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