CN107268366B - 一种装配化墙板、桩板组合式无土路基 - Google Patents

Abstract

一种装配化墙板、桩板组合式无土路基无土路基，涉及高速公路建造新技术领域，包括预制节段板、第一现浇湿接缝、桩板结构纵肋、PRC管桩、PHC管桩、联端盖梁、墙板结构预制板、第二浇湿接缝、墙板结构预制墙、第三现浇湿接缝、横向连接现浇带和波形钢护栏立柱；桩板结构纵肋设置在预制节段板的下侧，PRC管桩通过联端盖梁固定设置在预制节段板的下侧，墙板结构预制板通过第三现浇湿接缝与预制节段板连接，墙板结构预制板之间通过第二湿接缝进行连接。能较好传递竖向荷载，又能适应温度，汽车制动力等水平荷载，具有整体性强、稳定性好、坚固耐用、变形累积缓慢等优点，有利于高速行车、减少养护维修工作量。

Description

一种装配化墙板、桩板组合式无土路基

技术领域：

本发明涉及高速公路建造新技术领域，具体涉及一种装配化墙板、桩板组合式无土路基。

背景技术：

随着现在高速公路交通网的发展，许多原有的道路已经无法满足现有的需求，因此国内许多道路面临着需要进行拓宽的情况。以往的公路拼宽中，拼宽部分的路基往往采用的是填筑路基的施工方法，而原有的路基已沉降稳定，而拼宽填方路基由于填筑施工时间有限，不能保证其稳定沉降，极易产生裂缝和新老路基衔接错台等现象。再加上填方施工的施工时间较长，施工复杂，不符合现今主导的工业化生产理念。同时随着交通压力的持续加大，很多高速公路面临二次扩建的需要。因此迫切需要寻求一种强度高，刚度大，耐久性好，成本适当，施工工艺简单的路基新结构。

目前，桩板式结构在铁路工程上运用较多。英国、德国、荷兰、芬兰等国家都在高速铁路上使用了桩板结构以有效控制路基沉降。我国第一次使用桩板结构是在遂渝线无砟轨道综合试验段上，由钢筋混凝土桩基、路基本体与钢筋混凝土承载板组成，采用的是桩与板完全固结，桩为人工挖孔灌注桩，混凝土承载板为6×5m＝30m，宽4.4m，厚0.6m。新建郑州至西安客运专线采用带托梁的桩板结构，其中板为钢筋混凝土板，厚0.6～0.8m，宽10.5m，桩采用钻孔灌注桩，在板的中间位置，桩与板是固结的，在板端位置，桩与板是搭接的。

桩板结构是一种新型的结构形式，在国内外工程应用方面尚属早期，但理论研究滞后于工程应用，应用领域单一，而装配化墙板式无土路基在桩板结构研究的基础上加以改进，简化管桩为面板肋墙，设置于原路基顶边外开挖基槽内。将装配化墙板和装配化桩板两种结构体系结合在一起形成新的组合体系运用至高速公路改扩建领域是一项崭新的技术，尤其适用于高速公路二次扩建，目前在国内外还未见报道。

发明内容：

针对上述高速公路软土地基沉降处理困难，工业化水平低，工程造价高等问题，本发明提供一种装配化墙板、桩板组合式无土路基。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：包括预制节段板、第一现浇湿接缝、桩板结构纵肋、PRC管桩、PHC管桩、联端盖梁、墙板结构预制板、第二现浇湿接缝、墙板结构预制墙、第三现浇湿接缝、横向连接现浇带和波形钢护栏立柱；所述的预制节段板之间通过第一现浇湿接缝进行连接，所述的桩板结构纵肋设置在预制节段板的下侧，所述的PHC管桩设置在PRC管桩的下端，所述的PRC管桩通过联端盖梁固定设置在桩板结构纵肋的下侧，所述的墙板结构预制板通过第三现浇湿接缝与预制节段板连接，墙板结构预制板之间通过第二现浇湿接缝进行连接，所述的横向连接现浇带浇筑在墙板结构预制板与原路基之间，所述的墙板结构预制墙固定设置在墙板结构预制板的下侧与原路基之间，所述的波形钢护栏立柱竖向设置在原路基与横向连接现浇带之间。

所述的桩板结构纵肋下侧设置有混凝土灌浆孔，所述的桩板结构纵肋下侧且位于混凝土灌浆孔的下侧设置有预留孔洞，所述的桩板结构纵肋通过混凝土灌浆孔和预留孔洞与弹性连接铰连接，所述的弹性连接铰包括管桩外包圆钢板、垫片底钢板、圆环垫片、钢筋底钢板、弹性垫片、U型钢筋和灌浆料；所述的垫片底钢板固定设置在管桩外包圆钢板的上端侧，所述的圆环垫片设置在垫片底钢板的上侧，所述的弹性垫片浇筑于垫片底钢板上侧，所述的钢筋底钢板设置在管桩外包圆钢板内侧，所述的U型钢筋的开口端固定设置在钢筋底钢板的上侧且上端延伸到垫片底钢板的上方，所述的垫片底钢板上均匀设置有浇筑预留孔，所述的灌浆料通过浇筑预留孔浇筑在垫片底钢板的上侧和下侧。

所述的管桩外包圆钢板的下侧设置有临时抱箍。

所述的弹性垫片为高1cm改性聚合物。

所述的联端盖梁下端面通过预埋钢板与桩顶端板焊接，预制节段板和联端盖梁之间放置高弹改性聚合物。

所述的U型钢筋设置为多股，U型钢筋的上侧成十字形交叉设置。

所述的钢筋底钢板焊接在管桩的上部端板上。

所述的U型钢筋的底部设置有向外侧折弯的折边。

所述的原路基的上侧且与墙板结构预制墙连接处设置有基槽。

所述的墙板结构预制板与墙板结构预制墙为一体的预制墙板结构。

本发明垫片底钢板焊接于管桩外包圆钢板上，高3cm高模量改性聚合物圆环垫片放置于垫片底钢板上，高1cm改性聚合物弹性垫片浇筑于垫片底钢板上，U型钢筋焊接于钢筋底钢板上。然后通过垫片底钢板预留孔浇筑灌浆料实现管桩外包圆钢板、U型钢筋、垫片底钢板与管桩之间的固结，通过梁板预留孔洞浇筑灌浆料实现U型钢筋与板之间的固结。

装配化桩板预制节段板下端面间隔设置一道桩板结构纵肋，预制节段板分为相互拼接的标准节段、中支点节段和端支点节段，所述标准节段布置在跨中，所述中支点节段以标准节段为基准调整其长度，所述中支点节段桩板结构纵肋上设置有梁板预留孔洞，所述端支点节段以标准节段和中支点节段为基准调整其长度；

相邻两个预制节段板之间通过所述预制节段间现浇湿接缝衔接；

所述预制管桩设置在预制节段板桩板结构纵肋下方，所述联端盖梁位于预制管桩与桩板结构纵肋之间；

所述桩板结构连接装置包位于预制管桩上方的中支点节段通过连接装置与预制管桩连接。

作为优选，所述桩板预制节段板宽4m，厚0.26m，所述桩板结构纵肋高0.46m，底宽0.7m；

作为优选，所述预制管桩由PHC管桩和PRC管桩拼接形成，PHC管桩设置在PRC管桩下方，通过PHC管桩桩顶端板和PRC管桩桩底端板进行焊接连接；

作为优选，所述桩板结构的连接装置由管桩外包圆钢板、焊接在管桩外包圆钢板上方的垫片底钢板、设置在垫片底钢板上方的高3cm高模量改性聚合物圆环垫片和高1cm改性聚合物弹性垫片、焊接在桩顶端板上方的钢筋底钢板，焊接在钢筋底钢板上方的4根U型钢筋组成，通过垫片底钢板预留孔浇筑灌浆料实现管桩外包圆钢板、4根U型钢筋、垫片底钢板、管桩之间的固结，通过梁板预留孔洞浇筑灌浆料实现4根U型钢筋与预制节段板之间的固结；

作为优选，所述桩板结构联端盖梁与预制节段板之间放置3cm高弹改性聚合物，通过预埋钢板与高摩阻表面预制管桩上端设置的桩顶盖板焊接；

所述的装配化墙板式无土路基由若干预制墙板、预制墙板间现浇湿接缝、基槽和与路基连接纵向现浇段组成组成；

所述的预制墙板采取固结形式，连续摆放，所述的预制墙板间采用湿接缝连接；

作为优选，所述的预制墙板间现浇湿接缝和预制节段横向湿接缝为GT60型无缝式伸缩缝，主要有弹性混凝土、高分子弹性体、弹性填充料及泡沫塑料条组成，其缝宽为20mm，伸缩量为±15mm；

所述的基槽是在原有路堤边坡上开挖至合理深度形成的基坑内后浇C40混凝土形成；

所述的与路基连接纵向现浇段以既有高速公路路肩处水泥稳定碎石层为基础，利用路基既有波形防撞护栏立柱和现浇段实现桩板无土路基与既有高速公路横向连接；

作为优选，所述预制墙板板宽4m，厚0.26m，每块板跨径6m，所述预制墙厚0.24m。

作为优选，所述的装配化墙板和装配化桩板结构通过现浇湿接缝连接，湿接缝宽1m。

本发明的有益技术效果是：

本发明通过将装配化桩板式无土路基和装配化墙板式无土路基两种全新结构组合，并结合高速公路的特点，创造了一种全新的装配化墙板、桩板组合式无土路基，尤其适用于高速公路二次改扩建，一般适用跨径为5～8m，对于基础变形控制严格的软土地基、填土高度较低不适宜修建桥梁的地段具有良好的技术和经济优越性，是易于推广的路基结构形式。

桩板无土路基为高强框架结构体系，既能较好传递竖向荷载，又能适应温度，汽车制动力等水平荷载，结构轻盈，造价适中，是介于传统桥梁与路基之间的一种新结构。PHC管桩和PRC管桩采用焊接接桩，减少一次沉桩长度，降低对吊装设备的要求，减小施工难度。桩板特有的连接装置使桩和板不完全固结，对温度变化有较强适应性，保证结构安全。

装配化墙板式无土路基下部结构为预制墙，预制墙放置在基槽，在基槽中后浇混凝土，使得预制墙和路堤边坡形成整体，结构同时能够承受较大水平和竖向荷载，适用于单车道扩建。预制墙内若干钢筋伸入预制板内实现预制墙板之间的连接，此种连接方式较为简便，省去了支座或其他复杂的连接方式，降低了施工难度和造价成本。基槽内后浇混凝土与预制墙形成整体，施工简单快捷，避免了传统桩基施工的繁琐以及打桩产生的噪音污染等不利因素。

两种结构体系都无需填土，节约土地，减小对周围环境的影响，有利于环境的保护；桩、板、墙构件在工厂标准化预制，整修养生，运至现场，经济性好，有利于工业化快速施工，适于推广应用。

装配化墙板、桩板组合式无土路基采用工业化建造技术，墙板、桩等预制构件施工精度高、结构安全度高、工期短、造价低，尤其适用于高速公路二次改扩建。

装配化墙板、桩板组合式无土路基符合工业化建造特点，具有设计标准化、生产工厂化、装配机械化、运管信息化模式，改变了传统的建造方式，符合国家推进装配化政策，具有节能环保优势，是今后建造业发展方向和趋势。

附图说明：

图1为本发明结构总体示意图；

图2为标准节段横断面示意图；

图3为本发明标准节段和端支点节段示意图；

图4为本发明中支点节段示意图；

图5为本发明PHC管桩和PRC管桩连接示意图；

图6为本发明管桩端板示意图；

图7为本发明桩板连接装置示意图；

图8为本发明桩板连接装置中的垫片底钢板示意图；

图9为本发明桩板连接装置中的临时抱箍示意图；

图10为本发明联端盖梁与PRC管桩连接示意图；

图11为本发明预制墙板构造示意图。

上述图中序号：1-预制节段板、2-第一现浇湿接缝、3-桩板结构纵肋、4-PRC管桩、5-PHC管桩、6-墙板结构预制板、7-墙板结构预制墙、8-联端盖梁、9-混凝土灌浆孔、10-预留孔洞、11-桩顶端板、12-桩底端板、13-管桩预应力筋锚孔、14-高1cm改性聚合物弹性垫片、15-高模量改性聚合物圆环垫片、16-U型钢筋、17-钢筋底钢板、18-管桩外包圆钢板、19-垫片底钢板、20-灌浆料、21-3cm高弹改性聚合物、22-预埋钢板、23-临时抱箍、24-垫片底钢板预留孔、25-横向连接现浇带、26-第二现浇湿接缝、27-原有波形钢护栏立柱、28-第三现浇湿接缝、29-基槽

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-11所示，一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，包括预制节段板1、第一现浇湿接缝2、桩板结构纵肋3、PRC管桩4、PHC管桩5、联端盖梁8、墙板结构预制板6、第二现浇湿接缝26、墙板结构预制墙7、第三现浇湿接缝28、横向连接现浇带25和原有波形钢护栏立柱27；预制节段板1之间通过第一现浇湿接缝2进行连接，桩板结构纵肋3设置在预制节段板1的下侧，PHC管桩5设置在PRC管桩4的下端，PRC管桩4通过联端盖梁8固定设置在桩板结构纵肋3的下侧，墙板结构预制板6通过第三现浇湿接缝28与墙板结构预制墙7连接，墙板结构预制板6之间通过第二现浇湿接缝26进行连接，横向连接现浇带25浇筑在墙板结构预制板6与原路基之间，墙板结构预制墙7固定设置在墙板结构预制板6的下侧与原路基之间，原有波形钢护栏立柱27竖向设置在原路基与横向连接现浇带之间。

装配化墙板式无土路基，包括若干预制墙板拼接而成，墙板结构预制板6与墙板结构预制墙7为一体的预制墙板结构(如图11所示)；预制节段板宽4m，厚0.26m，每块板跨径3m，尺寸统一；预制节段墙厚0.24m，沿纵向长3m，高度根据结构承载力计算确定基槽29深度后确定，与预制板通过钢筋锚固连接形成整体，运至现场安装，尺寸统一；预制节段墙板吊装完成后，在两个预制段间隔内现浇混凝土，形成第二现浇湿接缝26，湿接缝宽0.5m。如图2所示，利用路基既有波形防撞护栏立柱和0.95m宽横向连接现浇带25实现桩板无土路基与既有高速公路横向连接。如图2所示，在预制厂完成预制墙板标准段的预制，运至现场，开挖完基槽29后，将预制节段安置在基槽内，基槽内现浇C40混凝土，按此步骤安装其余预制节段，然后在两个预制段间隔内现浇混凝土，形成节段间现浇湿接缝，最后完成与路基连接橫向现浇段的浇筑工作。

(2)安装装配化桩板式无土路基

然后，安装装配化桩板式无土路基，如图1-3所示，装配化板式无土路基，由若干预制节段板1拼接而成；预制节段板1下端面间隔设置两道桩板结构纵肋3，预制节段板1宽8.5m，厚0.26m，桩板结构纵肋3高0.46m，底宽0.7m，两道桩板结构纵肋3中心距4.5m，尺寸统一；预制节段板1分为标准节段、中支点节段和端支点节段，标准节段布置在跨中，中支点节段由标准节段调整长度并开设混凝土灌浆孔9和预留孔洞10而成，吊装完成后，通过混凝土灌浆孔9和预留孔洞10浇筑灌浆料与PRC管桩4和预制节段板1实现固结，端支点节段由标准节段和一般桩顶节段调整其长度形成；预制节段板1吊装完成后，在两个预制板间隔内现浇混凝土，形成第一现浇湿接缝2。

如图5所示，预制管桩由PHC管桩5和PRC管桩4拼接形成，预制管桩设置桩顶端板11和桩底端板12并设置管桩预应力筋锚孔13用来锚固管桩内预应力钢筋。下部结构施工完成后，施工连接装置，如图7所示，弹性连接铰由管桩外包圆钢板18、焊接在管桩外包圆钢板18上方的垫片底钢板19、设置在垫片底钢板19上方的高3cm高模量改性聚合物圆环垫片15和高1cm改性聚合物弹性垫片14、焊接在桩顶端板11上方的钢筋底钢板17，焊接在钢筋底钢板17上方的4根U型钢筋16组成，通过垫片底钢板预留孔24浇筑灌浆料20实现管桩外包圆钢板18、4根U型钢筋16、垫片底钢板19、PRC管桩4之间的固结，通过梁板预留孔洞10浇筑灌浆料20实现4根U型钢筋16与预制节段板之间的固结。如图10所示，联端盖梁8下端面通过预埋钢板22与桩顶端板11焊接，梁板和盖梁之间放置3cm高弹改性聚合物21。

装配化桩板式无土路基主要施工步骤可分为以下：

步骤(1)：采用静压法或锤击法进行预制管桩的现场施工，精确定位(平面中心误差≤1.5cm)，施工联端盖梁8，放置联端盖梁8上方3cm高弹改性聚合物21；

步骤(2)：在PRC管桩4上方放置钢筋底钢板17，将钢筋底钢板17和桩顶端板11满焊，4根U型钢筋16每两根成束，与线路方向成45°焊接在钢筋底钢板17上方，然后放置管桩外包圆钢板18，并通过图8所示的临时抱箍23调整垫片底钢板高程19，通过垫片底钢板预留孔24浇筑灌浆料20，并在垫片底钢板19上方放置高3cm高模量改性聚合物圆环垫片15，最后浇筑高1cm改性聚合物弹性垫片14；

步骤(3)：从一联联中两个相邻的中支点节段开始起吊，调整中支点节段的位置，使PRC管桩4顶U型钢筋16准确插入中支点节段预留孔洞10内，并向孔内浇入灌浆料20，实现PRC管桩4和预制节段板1之间的固结；

步骤(4)：起吊标准节段，将其置于相邻两片已经固结稳定的中支点节段之间，调整位置，支模并浇筑标准节段和中支点节段之间的湿接缝；

步骤(5)：起吊端支点节段，调整位置，支模并浇筑端支点节段和标准节段间的湿接缝，一联主体结构施工完成。

(3)浇筑墙板结构和桩板结构之间湿接缝

安装完装配化墙板式无土路基和装配化桩板式无土路基后，浇筑两种结构之间湿接缝。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：包括预制节段板、第一现浇湿接缝、桩板结构纵肋、PRC管桩、PHC管桩、联端盖梁、墙板结构预制板、第二现浇湿接缝、墙板结构预制墙、第三现浇湿接缝、横向连接现浇带和波形钢护栏立柱；所述的预制节段板之间通过第一现浇湿接缝进行连接，所述的桩板结构纵肋设置在预制节段板的下侧，所述的PHC管桩设置在PRC管桩的下端，所述的PRC管桩通过联端盖梁固定设置在预制节段板的下侧，所述的墙板结构预制板通过第三现浇湿接缝与预制节段板连接，墙板结构预制板之间通过第二现浇湿接缝进行连接，所述的横向连接现浇带浇筑在墙板结构预制板与原路基之间，所述的墙板结构预制墙固定设置在墙板结构预制板的下侧与原路基之间，所述的波形钢护栏立柱竖向设置在原路基与横向连接现浇带之间；

所述的桩板结构纵肋下侧设置有混凝土灌浆孔，所述的桩板结构纵肋下侧且位于混凝土灌浆孔的下侧设置有预留孔洞，所述的纵肋通过混凝土灌浆孔和预留孔洞与弹性连接铰连接，所述的弹性连接铰包括管桩外包圆钢板、垫片底钢板、圆环垫片、钢筋底钢板、弹性垫片、U型钢筋和灌浆料；所述的垫片底钢板固定设置在管桩外包圆钢板的上端侧，所述的圆环垫片设置在垫片底钢板的上侧，所述的弹性垫片浇筑于垫片底钢板上侧，所述的钢筋底钢板设置在管桩外包圆钢板内侧，所述的U型钢筋的开口端固定设置在钢筋底钢板的上侧且上端延伸到垫片底钢板的上方，所述的垫片底钢板上均匀设置有浇筑预留孔，所述的灌浆料通过浇筑预留孔浇筑在垫片底钢板的上侧和下侧。

2.根据权利要求1 所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的管桩外包圆钢板的下侧设置有临时抱箍。

3.根据权利要求2所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的弹性垫片为高1cm改性聚合物。

4.根据权利要求2所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的联端盖梁下端面通过预埋钢板与桩顶端板焊接，预制节段板和联端盖梁之间放置高弹改性聚合物。

5.根据权利要求2所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的U型钢筋设置为多股，U型钢筋的上侧成十字形交叉设置。

6.根据权利要求2所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的钢筋底钢板焊接在管桩的上部端板上。

7.根据权利要求4所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的U型钢筋的底部设置有向外侧折弯的折边。

8.根据权利要求1所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的原路基的上侧且与墙板结构预制墙连接处设置有基槽。

9.根据权利要求1所述的一种装配化墙板、桩板组合式无土路基，其特征在于：所述的墙板结构预制板与墙板结构预制墙为一体的预制墙板结构。

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