CN105804101A - 减小支挡结构受力的减荷支挡体系及施工方法及应用 - Google Patents

减小支挡结构受力的减荷支挡体系及施工方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系包括支护结构、轻质混凝土填筑体，所述轻质混凝土填筑体包括多层水平摆放的预制块体，每一层预制块体包括若干间隔设置的单独预制块体，上层预制块体的单独预制块体与下层预制块体的单独预制块体之间错缝搭接布置，将轻质混凝土浆料浇筑到单独预制块体之间间隔的缝隙中，以使单独预制块体连接成为轻质混凝土填筑体，与地基接触的所述轻质混凝土填筑体开挖台阶，本发明采用轻质混凝土填筑体代替容重大的岩土体来填筑，由于轻质混凝土自重小，且凝固后形成一个整体，不传递侧向压力，这样支挡结构不受该轻质混凝土筑体的侧向压力，从而减小了支档结构的受力，也降低了下覆地基岩土体的受力。

Description

减小支挡结构受力的减荷支挡体系及施工方法及应用
技术领域
本发明属于岩土工程边坡稳定支护领域，尤其涉及一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系及施工方法及应用。
背景技术
传统的支档结构形式多样，但支档结构壁后均有岩土体填筑，而岩土体为散体材料，不可避免的会对支档结构带来侧向土压力，当侧向土压力足够大时，造成支档结构的破坏，引起支护体系失效。在市政、路桥与地下工程中，这种工程灾害时有发生，由于土体自重大，造成支挡结构或下覆岩土体承载力不足，为了解决承载力不足，需要提高支档结构尺寸，或者对下覆土地基进行处理来提高其承载力，从而延长了施工周期，也提高了工程造价。
现有技术中也有对支挡结构进行改进以抵抗侧向土压力，例如申请号为201510626834.8的一种组合支挡结构及其施工方法、申请号为201310734532.3的一种加筋土结构和抗滑桩结合的复合支挡结构，均是在不改变岩土体填筑材料的基础上，对支挡结构进行改进，例如采用土工格栅增大对岩土体的固定力，或增加抗滑桩、锚杆等增大对填筑的岩土体的侧向土压力的抵挡，这些方法只能是作为在现有问题的基础上所采取的补救措施，而并没有从根本上解决侧向土压力的产生。
申请号为201110064448.6的一种减小膨胀岩土地区挡土墙土压力的方法中，采用土工袋内装入岩土然后放置在挡土墙后面以减小土压力，这种方法中的土工袋仍然是可变形的软质材料，土工袋作为一个单独的个体，不仅自身存在变形继续传递土压力，而且相互之间也存在相对变形，久而久之，不能起到减小土压力的作用。
发明内容
有必要提出一种能从根本上解决侧向土压力产生的减小支挡结构受力的减荷支挡体系及应用。
还有必要提出一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系的施工方法。
一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系包括支护结构、位于支护结构背面的轻质混凝土填筑体，所述轻质混凝土填筑体位于用于放坡的地基的上方，所述轻质混凝土填筑体包括多层水平摆放的预制块体，每一层预制块体包括若干间隔设置的单独预制块体，上层预制块体的单独预制块体与下层预制块体的单独预制块体之间错缝搭接布置，将轻质混凝土浆料浇筑到单独预制块体之间间隔的缝隙中，以使单独预制块体连接成为轻质混凝土填筑体，与地基接触的所述轻质混凝土填筑体开挖台阶。
一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系的施工方法，包括支护结构施工步骤和轻质混凝土填筑体的部分预制部分现浇施工步骤，所述轻质混凝土填筑体的部分预制部分现浇施工步骤包括：
先将单独预制块体浇筑预制成型；
将预制好的单独预制块体按平面摆放在地基上，每个单独预制块体之间留出不小于200mm的间隙，以形成第一层预制块体；
将轻质混凝土浆料现浇到该层预制块体上，完成第一个浇筑循环；
待浇筑轻质混凝土浆料凝固后，在浇筑后的第一层预制块体上摆放第二层预制块体，第二层预制块体的单独预制块体与第一层预制块体的单独预制块体之间错缝搭接，每个单独预制块体之间留出不小于200mm的间隙；
将轻质混凝土浆料现浇到该第二层预制块体上，完成第二个浇筑循环；
以此类推，从下往上依次完成每一层预制块体的摆放、浇筑，至与支护结构的压顶平齐，完成轻质混凝土填筑体的施工。
本发明采用轻质混凝土填筑体代替容重大的岩土体来填筑，由于轻质混凝土自重小，且凝固后形成一个整体，不传递侧向压力，这样支挡结构不受该轻质混凝土筑体的侧向压力，从而减小了支档结构的受力，也降低了下覆地基岩土体的受力，可以免除施工前对地基的处理，这样，缩短了施工周期，降低了工程直接和间接造价，具有明显的经济、社会和环境效益，综合效益突出，是一种先进的填筑方式。同时，本发明中采用的轻质混凝土浆料流动性好，可以适应大范围泵送，机械化水平高，工人劳动强度低，另外，适宜可以实现自密实，避免了人工振捣，提供了施工效率。
附图说明
图1为一种较佳实施方式的减小支挡结构受力的减荷支挡体系的结构示意图。
图2为另一种较佳实施方式的减小支挡结构受力的减荷支挡体系的结构示意图。
图3为所述轻质混凝土填筑体的一层预制块体的结构示意图。
图4为所述轻质混凝土填筑体的上、下两层预制块体错缝搭接布置的结构示意图。
图5为利用所述减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路结构的结构示意图。
图6为利用所述减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路扩建结构的结构示意图。
图7为利用所述减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的路桥结构的结构示意图及其对应力学分析。
图8为采用现有技术中的支挡体系构建的路桥结构的结构示意图及其对应力学分析。
图中：支护结构1、轻质混凝土填筑体2、预制块体21、缝隙22、台阶23、水平钢筋网24、地基3、道路结构4、路面41、护栏42、地基43、支护挡墙44、C25砼基础层45、夯实层46、钢筋网47、锚杆48、基桩49、道路扩建结构5、原路面51、扩建路面52、地基53、支护挡墙54、路桥结构6、桥面61、路面62、路基63、支护桥台64。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1至图4，本发明实施例提供了一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系，包括支护结构1、位于支护结构1背面的轻质混凝土填筑体2，轻质混凝土填筑体2位于用于放坡的地基3的上方，轻质混凝土填筑体2包括多层水平摆放的预制块体21，每一层预制块体包括若干间隔设置的单独预制块体21，上层预制块体的单独预制块体21与下层预制块体的单独预制块体21之间错缝搭接布置，将轻质混凝土浆料浇筑到单独预制块体21之间间隔的缝隙22中，以使单独预制块体21连接成为轻质混凝土填筑体2，与地基3接触的轻质混凝土填筑体2开挖台阶23。采用台阶状放坡，以增加稳定性，防止滑坡。
还在每一层预制块体中放置水平加强层，该水平加强层包括水平钢筋网24，该水平钢筋网24沿着每一层预制块体的若干单独预制块体21之间的水平间隔中放置，该水平钢筋网24为一个连接的整体。还在每一层预制块体中放置竖直加强层，该竖直加强层包括竖直钢筋网，该竖直钢筋网沿着每一层预制块体的若干单独预制块体21之间的竖直间隔中放置，竖直钢筋网与水平钢筋网24垂直连接，竖直钢筋网与水平钢筋网24形成该轻质混凝土填筑体2的加强骨架结构，以增强其整体稳定性和牢固性。
本发明实施例还提供了一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系的施工方法，包括支护结构1施工和轻质混凝土填筑体2的部分预制部分现浇施工步骤，部分预制部分现浇施工步骤包括：
先将单独预制块体21浇筑预制成型；
将预制好的单独预制块体21按平面摆放在地基3上，每个单独预制块体21之间留出不小于200mm的间隙，以形成第一层预制块体；
将轻质混凝土浆料现浇到该层预制块体上，完成第一个浇筑循环；
待浇筑轻质混凝土浆料凝固后，在浇筑后的第一层预制块体上摆放第二层预制块体，第二层预制块体的单独预制块体21与第一层预制块体的单独预制块体21之间错缝搭接，每个单独预制块体21之间留出不小于200mm的间隙；
将轻质混凝土浆料现浇到该第二层预制块体上，完成第二个浇筑循环；
以此类推，从下往上依次完成每一层预制块体的摆放、浇筑，至与支护结构1的压顶平齐，完成轻质混凝土填筑体2的施工。
该方法中轻质混凝土填筑体2的形成采用部分预制部分现浇配合的方法，先制备好单独预制块体21，然后逐层浇筑，相比较于填筑体整体现浇法，这样减少了一次性现浇体积，提高了施工速度，尤其在工期很紧的情况下，可以预制好单独预制块体21，可以大幅度缩短浆料凝固的周期，缩短工期。其中，预制好的轻质混凝土块的施工参数和浇筑工艺与后续现浇浇筑工艺的参数要一致，这样保证了浇筑后整体材料性能接近。
比较于现有技术，本发明给出了一种填筑方法，也即的用轻质混凝土去置换容重大的土体进行填筑，降低了填筑体自重，可以避免对下覆地基的补强处理；
用轻质混凝土充填后，轻质充填体与支档结构本质上形成了一套新的支档体系，其特征表现在混凝土凝固后不传递侧向压力，这样降低了支档结构的侧压力，让支档结构型式变得简单；
给出了快速成型办法，即先预制单独预制块体21，施工时直接放置预制好的单独预制块体21，再浇筑成整体，提高了施工速度；
根据竖向应力衰减规律，也可以在底层用容重较小的轻质混凝土，上层用容重较大的混凝土，形成了强度与容重梯度，降低了造价；
适宜的水灰比下轻质混凝土流动性好，可以适应大范围泵送，机械化水平高，工人劳动强度低；
适宜的水灰比下可以实现自密实，避免了人工振捣，提供了施工效率，具有明显的综合效益，是一种先进的填筑技术。
其中，轻质混凝土填筑体2的施工还可以采用填筑体整体现浇法，填筑体整体现浇法是采用浇注设备将预混好的轻质混凝土浆料现场浇筑，一次成型预制轻质混凝土填筑体2。该方法浇筑后，预制轻质混凝土填筑体2作为置换体，整体性好，均质性好，物理力学性能均质性好。
参见图5、6，作为本发明的一个实施例，一种利用上述减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路结构4，包括路面41、护栏42、地基43、支护挡墙44、位于支护挡墙44背面的轻质混凝土填筑体2、在轻质混凝土填筑体2的下方设置C25砼基础层45和夯实层46，支护挡墙44的低端深入夯实层46并固定在夯实层46内部，在支护挡墙44的正面每隔800mm的距离设置一层钢筋网47，钢筋网47沿道路纵向铺设，以增加整体性，从而提高稳定性，钢筋网47的下边深入夯实层46并固定在夯实层46内部，在轻质混凝土填筑体2中预埋锚杆48，以通过锚杆48加固轻质混凝土填筑体2与地基43之间的结合稳定性，路面41和护栏42铺设在地基43和轻质混凝土填筑体2的上方，以形成具有减小支挡结构受力的减荷支挡体系的道路结构4。
其中，锚杆48与水平面之间呈15°夹角。
进一步，在轻质混凝土填筑体2内部预设用于固定护栏42的基桩49。
一种利用上述减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路扩建结构5，包括原路面51、扩建路面52、地基53、支护挡墙54、位于支护挡墙54背面的轻质混凝土填筑体2，将扩建路面52铺设在支护挡墙54和轻质混凝土填筑体2上，并与原路面51在同一水平面内衔接，已形成具有减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路扩建结构5。
参见图7，作为本发明的其他实施例，一种利用上述减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的路桥结构6，包括桥面61、路面62、路基63、支护桥台64、位于支护桥台64背面的轻质混凝土填筑体2，将桥面61、路面62沿水平方向铺设在支护桥台64、轻质混凝土填筑体2及路基63上面，以形成具有减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的路桥结构6。根据图8中的的力学分析可知，x轴为沉降轴，y轴为支护桥台64与轻质混凝土填筑体2的结合界线，d为沉降量，h为沉降方向，可知，沿着沉降轴的方向，相同的沉降量的距离较短，如此很容易形成桥头跳车，而图7中的沿着沉降轴的方向，相同的沉降量的距离形成延伸状态，不存在桥头跳车现象。
本发明还适用于山区陡峭路段路基填筑、软弱地基路基置换减荷、桥梁减跨等。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系，其特征在于：包括支护结构、位于支护结构背面的轻质混凝土填筑体，所述轻质混凝土填筑体位于用于放坡的地基的上方，所述轻质混凝土填筑体包括多层水平摆放的预制块体，每一层预制块体包括若干间隔设置的单独预制块体，上层预制块体的单独预制块体与下层预制块体的单独预制块体之间错缝搭接布置，将轻质混凝土浆料浇筑到单独预制块体之间间隔的缝隙中，以使单独预制块体连接成为轻质混凝土填筑体，与地基接触的所述轻质混凝土填筑体开挖台阶。
2.一种减小支挡结构受力的减荷支挡体系的施工方法，其特征在于包括支护结构施工步骤和轻质混凝土填筑体的部分预制部分现浇施工步骤，所述轻质混凝土填筑体的部分预制部分现浇施工步骤包括：
先将单独预制块体浇筑预制成型；
将预制好的单独预制块体按平面摆放在地基上，每个单独预制块体之间留出不小于200mm的间隙，以形成第一层预制块体；
将轻质混凝土浆料现浇到该层预制块体上，完成第一个浇筑循环；
待浇筑轻质混凝土浆料凝固后，在浇筑后的第一层预制块体上摆放第二层预制块体，第二层预制块体的单独预制块体与第一层预制块体的单独预制块体之间错缝搭接，每个单独预制块体之间留出不小于200mm的间隙；
将轻质混凝土浆料现浇到该第二层预制块体上，完成第二个浇筑循环；
以此类推，从下往上依次完成每一层预制块体的摆放、浇筑，至与支护结构的压顶平齐，完成轻质混凝土填筑体的施工。
3.如权利要求2所述的减小支挡结构受力的减荷支挡体系的施工方法，其特征在于，所述轻质混凝土填筑体的施工还可以采用填筑体整体现浇法，所述填筑体整体现浇法是采用浇注设备将预混好的轻质混凝土浆料现场浇筑，一次成型预制轻质混凝土填筑体。
4.一种利用如权利要求1所述的减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路结构，其特征在于：包括路面、护栏、地基、支护挡墙、位于支护挡墙背面的轻质混凝土填筑体、在轻质混凝土填筑体的下方设置C25砼基础层和夯实层，所述支护挡墙的低端深入夯实层并固定在夯实层内部，在支护挡墙的正面每隔800mm的距离设置一层钢筋网，所述钢筋网沿道路纵向铺设，所述钢筋网的下边深入夯实层并固定在夯实层内部，在轻质混凝土填筑体中预埋锚杆，以通过锚杆加固轻质混凝土填筑体与地基之间的结合稳定性，所述路面和护栏铺设在地基和轻质混凝土填筑体的上方，以形成具有减小支挡结构受力的减荷支挡体系的道路结构。
5.如权利要求4所述的道路结构，其特征在于：所述锚杆与水平面之间呈15°夹角。
6.如权利要求4所述的道路结构，其特征在于：在轻质混凝土填筑体内部预设用于固定护栏的基桩。
7.一种利用如权利要求1所述的减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路扩建结构，其特征在于：包括原路面、扩建路面、地基、支护挡墙、位于支护挡墙背面的轻质混凝土填筑体，将扩建路面铺设在支护挡墙和轻质混凝土填筑体上，并与原路面在同一水平面内衔接，以形成具有减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的道路扩建结构。
8.一种利用如权利要求1所述的减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的路桥结构，其特征在于：包括桥面、路面、路基、支护桥台、位于支护桥台背面的轻质混凝土填筑体，将桥面、路面沿水平方向铺设在支护桥台、轻质混凝土填筑体及路基上面，以形成具有减小支挡结构受力的减荷支挡体系构建的路桥结构。
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