CN107142803A - 土工格栅和路基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土工格栅和路基施工方法。该土工格栅包括：平面状的第一支撑体，和面状的第二支撑体。第二支撑体的相对的第一端部间隔开地连接在第一支撑体的同一侧面上，在第二支撑体与第一支撑体之间形成有间隔。在构筑路基时，使用根据本发明的土工格栅可以路基内快速形成土拱结构，由此有助于路基快速达到良好的力学性能。

Description

土工格栅和路基施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别是涉及一种土工格栅。本发明还涉及使用这种土工格栅来施工路基的方法。

背景技术

在铁路或公路的路基施工过程中，通常在桩上方填筑有填料层。在填料层密实和铁路或公路的运行初期，填料层内会逐渐形成土拱结构。土拱结构能够很好地提高路基的力学性质。

在填料层内形成土拱结构是一种自然现象，并且形成土拱结构通常取决于在外界因素下(例如，车辆运行产生的震动)，经较长时间的填料自然滑动而形成，这不利于快速提高路基的力学性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种土工格栅。在构筑路基时，使用根据本发明的土工格栅可以在路基的填料层内快速形成土拱结构，由此有助于使路基快速达到良好的力学性能。

根据本发明第一方面的土工格栅包括：平面状的第一支撑体和面状的第二支撑体。第二支撑体的相对的第一端部间隔开地连接在第一支撑体的同一侧面上，在第二支撑体与第一支撑体之间形成有间隔。

在使用本发明的土工格栅构筑路基时，填料层添加在第一支撑体上，而第一支撑体和第二支撑体之间的间隔保持为基本上不被填充。这样，在完成填料层的填充之后，在压实填料层期间，第一支撑体会压力作用下朝向第二支撑体下凹进入到间隔内。这样，处于第一支撑体上方的填料就会相应地向下滑动而在填料层内形成土拱结构。从整体上看，使用本发明的土工格栅构筑路基期间，本发明的土工格栅有助于填料在较短的时间滑动(无需或很少地借助于外界因素，例如车辆运行产生的震动)而快速地在路基内形成土拱结构，这有利于快速提高路基的力学性质。

在一个实施例中，第二支撑体为弧面状。在这种情况下，第一支撑体和第二支撑体之间的间隔就为弧形体，这与第一支撑体随后的下凹形成的形状相匹配，从而有助于在路基的填料层内形成土拱结构。

在一个实施例中，第二支撑体的刚度大于第一支撑体的刚度。这样，在第一支撑体下凹进入到间隔内时，第二支撑体不会由于挤压而产生大的变形，这就将第一支撑体的下凹程度限定在预定的范围内，进而在使路基的填料层内产生土拱结构的情况下，不会使填料层发生过大的垮塌。

在一个实施例中，第一支撑体和第二支撑体均为网状体。网状的第一支撑体和第二支撑体使得处于第一支撑体上方的填料能与地基良好地结合成一个整体，避免路基的填料层与地基发生分层，这对提高路基的稳定性有重要作用。

在一个实施例中，第二支撑体的对应于第一端部的两个边缘部分处的网孔为三角形；第二支撑体的处于两个边缘部分之间的中间部分的网孔为四边形，四边形的一条对角线沿着相对的第一端部之间的连线而延伸。意外发现，在第二支撑体受到来自其上方物质的挤压力后，第二支撑体的两个边缘部分是最容易受拉变形的部分。为此，在第二支撑体的两个边缘部分创造性地使用了三角形的网孔，以利用三角形具有难以变形的特性防止第二支撑体在深度方向上发生大的变形。这是由于如果第二支撑体在深度方向上有变形，将难以将第一支撑体的下凹程度限定在预定的范围内，进而不能在填料层内形成预期的土拱结构。在第二支撑体的中间部分使用了四边形的网孔，可使得第二支撑体在水平方向上有适当的变形能力，从而可使第二支撑体能顺应挤压而变形，避免被损坏。在一个优选的实施例中，该四边形为菱形。

在一个实施例中，第一支撑体的对应于间隔的部分的网孔尺寸小于或等于所填筑的填料的颗粒尺寸。这样，在向第一支撑体的上方填筑填料层的过程中，可防止填料大量漏到间隔内，从而确保在随后密实填料层期间，第一支撑体可向间隔内下凹。

在一个实施例中，间隔为弧形体，弧形体的最大深度f由以下方式得出，f＝KL，其中L为第二支撑体与第一支撑体的两个连接点之间的距离；K为安全系数，其取值在0.1到0.15之间。意外发现，弧形体的最大深度f决定了土拱结构的形貌和完整程度。由此，根据本发明，可以根据实际需要，方便地调节弧形体的最大深度f，进而在填料层内形成所需的土拱结构。

根据本发明第二方面的路基施工方法，包括以下步骤：步骤一，在地基上间隔开地布设多个桩体，桩体的桩头凸出到地基的表面之外到第一距离；步骤二，在多个桩体的桩头上安装根据上文所述的土工格栅，土工格栅的第二支撑体朝向地基并且第二支撑体与第一支撑体之间的间隔的最大深度小于或等于第一距离；步骤三，在土工格栅的第一支撑体的上方填筑填料，并将填料密实。

优选地，桩头与第二支撑体和第一支撑体相应的连接点对齐。这样，桩体对第二支撑体和第一支撑体的连接点起到支撑和保护作用，防止第二支撑体和第一支撑体在连接点处撕裂。

在一个实施例中，第一支撑体为网状体，在步骤三中，与第一支撑体相邻的填料的颗粒尺寸大于或等于第一支撑体的对应于间隔的部分的网孔尺寸。

与现有技术相比，本发明的优点在于：使用本发明的土工格栅构筑路基时，能快速地在路基内形成土拱结构，由此快速提高路基的力学性质。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性地显示了根据本发明第一实施例的土工格栅；

图2是图1的侧视图；

图3是图1所示的土工格栅的第二支撑体的展开图；

图4示意性地显示了图1所示的土工格栅在使用中的状态；以及

图5是示意性地显示了根据本发明第二实施例的土工格栅的侧视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明第一实施例的土工格栅1。如图1所示，土工格栅1具有平面状的第一支撑体10和与之相连的面状的第二支撑体11构成。具体来说，如图3所示，第二支撑体11大体为长条形，并且其长度方向(如图3中的箭头30)的相对的第一端部31、32间隔开地连接在第一支撑体的10的同一侧面上，在第一支撑体10和第二支撑体11之间形成有间隔12。

正如本领域的技术人员熟知，土工格栅通常较好的刚度，并且在压力的作用下可以发生适当的变形。本发明的土工格栅1的第一支撑体10和第二支撑体11具有与现有技术中的土工格栅类似的力学性质。为此，优选地，土工格栅1的第一支撑体10和第二支撑体11可以为网状结构，例如由金属丝网(例如，钢丝网)或包覆有高分子聚合物材料的金属丝网制成。

在施工过程中，将土工格栅1安装在间隔地布设在地基45上的桩40上，桩40的桩头41凸出到地基表面以上到第一距离L1。第一距离L1大于或等于间隔12的最大深度f。应注意的是，桩头41支撑在第二支撑体11的第一端部31、32与第一支撑体10的连接点处。这样，间隔12处于两个桩40之间，这使得后续形成的土拱结构43也对应着于两个桩40之间的空间。接下来，向第一支撑体10的上方填筑填料层42。在填料层42填筑结束之后，将填料层42压实。在压实过程中，第一支撑体10会在挤压力的作用下朝向间隔12下凹变形，这样填料会相应地向下滑动而在填料层42内形成土拱结构43。

应理解的是，当在桩40的顶部安装有桩帽(未示出)的情况下，桩头41应当为桩帽。进而，桩帽支撑在第二支撑体11的第一端部31、32与第一支撑体10的连接点处。

由上述分析可知，在使用本发明的土工格栅1进行路基施工时，可以在填料层42内快速形成土拱结构43，由此快速提高路基的力学性质。

由于第一支撑体10为网状体，为了避免在填筑填料层42时，填料大量漏到间隔12内，第一支撑体10的对应于间隔12的部分44的网孔尺寸应小于或等于所填筑的填料的颗粒尺寸。例如，填料层42中的碎石粒径为5～40mm，第一支撑体10的网孔尺寸小于5mm。

网状的第一支撑体10和第二支撑体11可以使填料层42与地基45良好地结合到一起，避免路基发生显著的分层。

为了避免第一支撑体10发生过大的变形，而不能形成预期的土拱结构，创造性地将第二支撑体11构造为其刚度大于第一支撑体10的刚度。实际上，第二支撑体11限定了间隔12的大小，进而限定了第一支撑体10的变形程度。

在一个优选的实施例中，如图3所示，第二支撑体11的对应于第一端部31、32的两个边缘部分33、34处的网孔为三角形；第二支撑体11的处于两个边缘部分33、34之间的中间部分35的网孔为四边形。四边形的一条对角线沿着相对的第一端部31、32之间的连线而延伸。三角形具有很好的稳定性，这可避免第二支撑体11在深度方向(如图2中的箭头20所示)上发生大的变化，从而有效地防止第一支撑体10发生过大的变形。第二支撑体11的中间部分35的四边形网孔可以使第二支撑体11在水平方向(如图2中的箭头21所示)上有一定的延伸量，这样即使有少量填料漏到间隔12内，仍然可以通过第二支撑体11的变形来满足第一支撑体10预定的下凹程度，并且避免损坏第二支撑体11。在一个优选的实施例中，四边形为菱形。当然，根据实际需要，第一支撑体10和第二支撑体11还可以其他类型的网孔，例如六边形的网孔。

返回到图1，第二支撑体11为弧面状，这样间隔12也就大体为弧形体，以与第一支撑体10的下凹变形相匹配。在一个优选的实施例中，弧形体的最大深度f由以下方式得出，f＝KL，其中L为第二支撑体11与第一支撑体10的两个连接点之间的距离；K为安全系数，其取值在0.1到0.15之间。这样，施工人员可通过调节第二支撑体11与第一支撑体10的连接点的位置，就可以方便地调节弧形体的最大深度f，进而容易地在填料层42内形成预期的土拱结构。

图5示意性地显示了根据本发明第二实施例的土工格栅5。土工格栅5的构造与土工格栅1大体相同，区别仅在于：第二支撑体51的形成为槽状。从侧面看，间隔12大体为矩形。

在图5所示的实施例中，槽状的第二支撑体51的侧壁52的网孔为三角形，而底壁53的网孔为四边形，例如为菱形。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.土工格栅，包括：

平面状的第一支撑体，和面状的第二支撑体，所述第二支撑体的相对的第一端部间隔开地连接在所述第一支撑体的同一侧面上，在所述第二支撑体与第一支撑体之间形成有间隔。

2.根据权利要求1所述的土工格栅，其特征在于，所述第二支撑体的刚度大于所述第一支撑体的刚度。

3.根据权利要求1或2所述的土工格栅，其特征在于，所述第一支撑体和所述第二支撑体均为网状体。

4.根据权利要求3所述的土工格栅，其特征在于，所述第二支撑体的对应于所述第一端部的两个边缘部分处的网孔为三角形；所述第二支撑体的处于两个边缘部分之间的中间部分的网孔为四边形，所述四边形的一条对角线沿着所述相对的第一端部之间的连线而延伸。

5.根据权利要求4所述的土工格栅，其特征在于，所述四边形为菱形。

6.根据权利要求3到5中任一项所述的土工格栅，其特征在于，所述第一支撑体的对应于所述间隔的部分的网孔尺寸小于或等于所填筑的填料的颗粒尺寸。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的土工格栅，其特征在于，所述第二支撑体为弧面状。

8.根据权利要求7所述的土工格栅，其特征在于，所述间隔为弧形体，所述弧形体的最大深度f由以下方式得出，f＝KL，其中L为所述第二支撑体与所述第一支撑体的两个连接点之间的距离；K为安全系数，其取值在0.1到0.15之间。

9.路基施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在地基上间隔开地布设多个桩体，所述桩体的桩头凸出到所述地基的表面之外到第一距离，

步骤二，在所述多个桩体的桩头上安装根据权利要求1到8中任一项所述的土工格栅，所述土工格栅的第二支撑体朝向所述地基并且所述第二支撑体与第一支撑体之间的间隔的最大深度小于或等于所述第一距离，

步骤三，在所述土工格栅的第一支撑体的上方填筑填料，并将填料密实。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一支撑体为网状体，在所述步骤三中，与所述第一支撑体相邻的填料的颗粒尺寸大于或等于所述第一支撑体的对应于所述间隔的部分的网孔尺寸。