CN110067166B - 一种抗震道路结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗震道路结构及其施工方法，采用级配碎石作为垫层和基层，且基层的粒径小于垫层的粒径，将垫层和基层的结合面设置成波浪形，使得垫层和基层结合更紧实，由于地震的震动是以波的形式传递，波浪形结合面以及碎石能够消减地震波对道路结构的震动，经过压实，土基、垫层和基层能够受力稳定且能承受较大的力，道路强度高，且工程成本低，同时，在土基和垫层之间设置倾斜的纵向加固钢筋，在垫层和基层之间设置横向加固钢筋，使得土基、垫层和基层之间的相互作用力更加稳定，当遇到地震的横向波或纵向波时不会产生较大断面，进而也就保证了道路结构的完整和平整。

Description

一种抗震道路结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及道路结构领域，特别是涉及一种抗震道路结构及其施工方法。
背景技术
地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。我国地处世界两大地震带(环太平洋地震带和喜马拉雅山一地中海地震带)之间，且众多领土位于这两个地震带上，受它的影响，我国地震活动不仅频度高，强度大，而且地震活动的范围很广，几乎全国各省均发生过强震。据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一；本世纪以来全球大陆7级以上强震，我国约占35％，因此，我国对于地震的防灾减灾措施尤为重视。
地震对建筑物的破坏尤为严重，直接威胁着人民的生命财产安全，因此，越来越多的建筑尤其是高层建筑全部设计为防震结构，但作为震后生命线的道路结构却没有优秀的抗震结构，这就会导致震后道路不通，阻碍救援进入，错失最佳救援时间，目前现有的道路抗震措施往往是使用更轻的混凝土材料，但这也会导致道路强度差，使用寿命短，养护成本高的问题。
因此，亟需一种抗震道路结构及其施工方法，以解决现有的抗震道路仅仅是面层材料的改变，道路强度差，使用寿命短，养护成本高，不能可靠地抵抗地震灾害的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗震道路结构及其施工方法，以解决现有的抗震道路仅仅是面层材料的改变，道路强度差，使用寿命短，养护成本高，不能可靠地抵抗地震灾害的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种抗震道路结构，所述抗震道路结构包括由下至上依次铺设的土基、垫层、基层和面层；
其中，所述垫层和所述基层均采用级配碎石材料，且所述垫层采用的级配碎石粒径大于所述基层采用的级配碎石粒径，所述垫层的宽度每侧宽于所述土基20～40cm，所述基层的宽度每侧宽于所述垫层20～40cm，所述土基和所述垫层内纵向倾斜插设有若干排纵向加固钢筋，每排所述纵向加固钢筋均固定有横向加固钢筋，每排相邻两根所述纵向加固钢筋固定在所述横向加固钢筋两侧，所述横向加固钢筋横向插设于所述垫层和所述基层内，所述垫层和所述基层之间的结合面为波浪形。
优选地，所述垫层采用的级配碎石的粒径为30～60mm，且粒径在45～60mm的含量为60％～70％，铺设厚度为12～18cm。
优选地，所述基层采用的级配碎石的粒径为5～30mm，且粒径在15～30mm的含量为65％～75％，铺设厚度为6～10cm。
优选地，所述纵向加固钢筋和横向加固钢筋的规格采用10#、12#、14#、16#、18#或20#钢筋。
优选地，相邻两根所述横向加固钢筋的距离为3～8m，每根所述横向加固钢筋上固定的相邻两根所述纵向加固钢筋的距离为1.5～3m。
优选地，每根所述纵向加固钢筋与竖直平面的夹角为40～60°，每根所述纵向加固钢筋插入所述土基和所述垫层的深度＞8cm。
优选地，每根所述横向加固钢筋与所述土基的竖直距离为8～12cm，每根所述横向加固钢筋插入所述基层的深度＞10cm。
一种抗震道路结构的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：
(1)夯实土基：将土基进行初步夯实；
(2)铺设垫层：根据设计图纸在土基中插入纵向加固钢筋，并对插设处的土基进行局部夯实，先铺设一部分设计规格的级配碎石，根据设计图纸固定好横向加固钢筋后，将剩余设计规格的级配碎石铺设至设计厚度，再将垫层表面人工形成波浪形；
(3)铺设基层：将设计规格的级配碎石铺设至垫层上方，并将垫层两侧伸出的横向加固钢筋覆盖，铺设至设计厚度固定的高度时，洒水压实；
(4)铺设面层：将水泥砼或沥青砼铺设至基层上方，再进行平整和养护。
优选地，土基初步夯实的夯实系数为92～95％，土基局部夯实的夯实系数为96～98％。
优选地，基层碾压的压路机规格为15t～18t，行走速度≤4km/h，压实系数为96％～98％。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
1、本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法，在土基和垫层之间设置倾斜的纵向加固钢筋，在垫层和基层之间设置横向加固钢筋，使得土基、垫层和基层之间的相互作用力更加稳定，当遇到地震的横向波或纵向波时不会产生较大断面，进而也就保证了道路结构的完整和平整。
2、本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法，并将垫层和基层的结合面设置成波浪形，由于地震的震动是以波的形式传递，波浪形结合面能够消减地震波对道路结构的震动，同时也使得垫层和基层结合更紧实，使得道路结构更加坚固。
3、本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法，采用级配碎石作为垫层和基层，且基层的粒径小于垫层的粒径，使得整个道路结构更加坚固，经过压实，土基、垫层和基层能够受力稳定且能承受较大的力，道路强度高，且工程成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法实施例1中抗震道路结构正剖视图；
图2为本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法实施例2中抗震道路结构正剖视图；
图3为本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法中抗震道路结构侧剖视图；
图4为本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法中抗震道路的施工方法流程图；
图中：1：土基、2：垫层、3：基层、4：面层、5：纵向加固钢筋、6：横向加固钢筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种抗震道路及其施工方法，通过在土基和垫层之间、垫层和基层之间设置加固钢筋，并将垫层和基层的结合面设置成波浪形，以解决现有的抗震道路仅仅是面层材料的改变，道路强度差，使用寿命短，养护成本高，不能可靠地抵抗地震灾害的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例提供一种抗震道路结构，如图1和图3所示，抗震道路结构包括由下至上依次铺设的土基1、垫层2、基层3和面层4；其中，垫层2和基层3均采用级配碎石材料，垫层2采用的级配碎石的粒径为30～60mm，且粒径在45～60mm的含量为60％，铺设厚度为18cm，垫层2的宽度每侧宽于土基1的侧边40cm，基层3采用的级配碎石的粒径为5～30mm，且粒径在15～30mm的含量为70％，铺设厚度为9cm，基层3的宽度每侧宽于垫层2的侧面40cm，垫层2和基层3之间的结合面为波浪形，这种结构使得道路整体结构能够消减地震波对道路的震动，同时也使得垫层和基层结合更紧实，使得道路结构更加坚固，经过压实，土基、垫层和基层能够受力稳定且能承受较大的力，道路强度高，且工程成本低，垫层2和基层3的截面可以设计为梯形，这样便于边坡的修筑，使得道路整体结构更加稳定。
进一步地，土基1和垫层2内纵向倾斜插设有若干排纵向加固钢筋5，每排纵向加固钢筋5均通过绑丝固定有横向加固钢筋6，纵向加固钢筋5采用18#钢筋，横向加固钢筋6采用20#钢筋，每根纵向加固钢筋5与竖直平面呈60°插设在土基1和垫层2中，插入的深度为15cm，每排相邻两根纵向加固钢筋5之间的间隔为3m，且固定在横向加固钢筋6两侧，每根横向加固钢筋6横向插设于垫层2内并穿入基层3内20cm，每根横向加固钢筋6距离土基1的表面10cm，相邻两根横向加固钢筋6的距离为8m，这样设置加固钢筋就使得土基1、垫层2和基层3能够结合为一体，当受到地震波破坏时，加固钢筋能够很好地避免道路结构断裂，同时级配碎石的垫层2和基层3也能够吸收很大部分的地震波，因此将地震波对路面造成的破坏降到最小。
本实施例中的抗震道路结构在施工时，如图4所示，首先对施工现场进行清理，使用18t压路机对土基进行反复压实，直到压实系数为92％，这样有利于加固钢筋的插入，期间应对局部不平整的部分人工或机械辅助进行平整，利用钻孔机在设计位置的土基上斜向钻孔，钻孔深度15cm，将18#钢筋作为纵向加固钢筋插入到孔中，保证纵向加固钢筋插入的角度以及间距，使用夯机对加固钢筋出进行局部夯实，夯实系数达到98％，这样使得纵向加固钢筋能够稳定地起到支撑作用，使用碎石摊铺机将大粒径的级配碎石作为垫层摊铺到土基上，在纵向加固钢筋的位置应人工进行摊铺，防止纵向加固钢筋结构的破坏，当摊铺厚度达到10cm时，摊铺宽度宽于土基侧边40cm时，将20#钢筋作为横向加固钢筋通过绑丝与纵向加固钢筋固定，保证横向加固钢筋伸出的距离达到20cm，将剩余的大粒径级配碎石摊铺在先前的大粒径级配碎石的上方，注意不能破坏加固钢筋结构，摊铺至设计厚度后人工或机械将垫层表面挖出波浪形表面，加固钢筋应在波浪形表面的突出位置，防止加固钢筋的裸露。
进一步地，再使用碎石摊铺机将小粒径的级配碎石摊铺在垫层上方形成基层，同时将横向加固钢筋的两端掩埋覆盖紧实，直至摊铺到设计厚度并宽度宽于垫层侧边40cm后，对基层表面洒水并使用18t压路机碾压，压路机的行走速度控制在4km/h，直至压实系数达到98％，这样能够使基层与垫层紧密结合，同时不会破坏土基和垫层中的加固钢筋结构，对道路两侧形成的边坡进行加固，最后将沥青砼使用沥青混凝土摊铺机摊铺在压实的基层上方，待温度降到可供车辆通行后，完成抗震道路结构的施工。
本实施例提供的抗震道路结构，适用于高速公路、省级公路等高级公路，道路整体结构更加加固，由于加固钢筋和波浪形结合面的设置，使得土基、垫层和基层能够紧密结合在一起，受力更加稳定，当出现地震时，道路不会出现断层，从而提升了道路结构的整体抗震性能。
实施例2：
本实施例提供一种抗震道路结构，如图2和图3所示，抗震道路结构包括由下至上依次铺设的土基1、垫层2、基层3和面层4；其中，垫层2和基层3均采用级配碎石材料，垫层2采用的级配碎石的粒径为30～60mm，且粒径在45～60mm的含量为60％，铺设厚度为12cm，垫层2的宽度每侧宽于土基1的侧边20cm，基层3采用的级配碎石的粒径为5～30mm，且粒径在15～30mm的含量为70％，铺设厚度为7cm，基层3的宽度每侧宽于垫层2的侧面20cm，垫层2和基层3之间的结合面为波浪形，这种结构使得道路整体结构能够消减地震波对道路的震动，同时也使得垫层和基层结合更紧实，使得道路结构更加坚固，经过压实，土基、垫层和基层能够受力稳定且能承受较大的力，道路强度高，且工程成本低，垫层2和基层3的截面可以设计为矩形，这样便于后期混凝土灌注时的支模，使得道路整体结构更加稳定。
进一步地，土基1和垫层2内纵向倾斜插设有若干排纵向加固钢筋5，每排纵向加固钢筋5均通过绑丝固定有横向加固钢筋6，纵向加固钢筋5采用12#钢筋，横向加固钢筋6采用14#钢筋，每根纵向加固钢筋5与竖直平面呈60°插设在土基1和垫层2中，插入的深度为9cm，每排相邻两根纵向加固钢筋5之间的间隔为2m，且固定在横向加固钢筋6两侧，每根横向加固钢筋6横向插设于垫层2内并穿入基层3内12cm，每根横向加固钢筋6距离土基1的表面8cm，相邻两根横向加固钢筋6的距离为5m，这样设置加固钢筋就使得土基1、垫层2和基层3能够结合为一体，当受到地震波破坏时，加固钢筋能够很好地避免道路结构断裂，同时级配碎石的垫层2和基层3也能够吸收很大部分的地震波，因此将地震波对路面造成的破坏降到最小。
本实施例中的抗震道路结构在施工时，如图4所示，首先对施工现场进行清理，使用16t压路机对土基进行反复压实，直到压实系数为92％，这样有利于加固钢筋的插入，期间应对局部不平整的部分人工或机械辅助进行平整，利用钻孔机在设计位置的土基上斜向钻孔，钻孔深度9cm，将12#钢筋作为纵向加固钢筋插入到孔中，保证纵向加固钢筋插入的角度以及间距，使用夯机对加固钢筋出进行局部夯实，夯实系数达到96％，这样使得纵向加固钢筋能够稳定地起到支撑作用，使用碎石摊铺机将大粒径的级配碎石作为垫层摊铺到土基上，在纵向加固钢筋的位置应人工进行摊铺，防止纵向加固钢筋结构的破坏，当摊铺厚度达到8cm时，摊铺宽度宽于土基侧边20cm时，将14#钢筋作为横向加固钢筋通过绑丝与纵向加固钢筋固定，保证横向加固钢筋伸出的距离达到12cm，将剩余的大粒径级配碎石摊铺在先前的大粒径级配碎石的上方，注意不能破坏加固钢筋结构，摊铺至设计厚度后人工或机械将垫层表面挖出波浪形表面，加固钢筋应在波浪形表面的突出位置，防止加固钢筋的裸露。
进一步地，再使用碎石摊铺机将小粒径的级配碎石摊铺在垫层上方形成基层，同时将横向加固钢筋的两端掩埋覆盖紧实，直至摊铺到设计厚度并宽度宽于垫层侧边20cm后，对基层表面洒水并使用18t压路机碾压，压路机的行走速度控制在4km/h，直至压实系数达到98％，这样能够使基层与垫层紧密结合，同时不会破坏土基和垫层中的加固钢筋结构，最后在基层两侧支模，将水泥砼使用泵车灌注在压实的基层上方，经过养护达到通行标准后，完成抗震道路结构的施工。
本实施例提供的抗震道路结构，适用于城市干道、城乡道路等一般公路，其中垫层和基层铺设厚度较小，使用的加固钢筋相对较细，同样能够保证各结构层结合紧密、受力稳定，当出现地震时，道路不会出现断层，提升了道路结构的整体抗震性能。
需要说明的是，本发明提供的一种抗震道路结构及其施工方法中，级配碎石、沥青砼或水泥砼的选择和施工均为现有技术，因此，其详细原理在本发明中不在赘述。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种抗震道路结构，其特征在于：所述抗震道路结构包括由下至上依次铺设的土基(1)、垫层(2)、基层(3)和面层(4)；
其中，所述垫层(2)和所述基层(3)均采用级配碎石材料，且所述垫层(2)采用的级配碎石粒径大于所述基层(3)采用的级配碎石粒径，所述垫层(2)的宽度每侧宽于所述土基(1)20～40cm，所述基层(3)的宽度每侧宽于所述垫层(2)20～40cm，所述土基(1)和所述垫层(2)内纵向倾斜插设有若干排纵向加固钢筋(5)，每排所述纵向加固钢筋(5)均固定有横向加固钢筋(6)，每排相邻两根所述纵向加固钢筋(5)固定在所述横向加固钢筋(6)两侧，所述横向加固钢筋(6)横向插设于所述垫层(2)和所述基层(3)内，所述垫层(2)和所述基层(3)之间的结合面为波浪形；
相邻两根所述横向加固钢筋(6)的距离为3～8m，每根所述横向加固钢筋(6)上固定的相邻两根所述纵向加固钢筋(5)的距离为1.5～3m；
每根所述纵向加固钢筋(5)与竖直平面的夹角为40～60°，每根所述纵向加固钢筋(5)插入所述土基(1)和所述垫层(2)的深度＞8cm；
每根所述横向加固钢筋(6)与所述土基(1)的竖直距离为8～12cm，每根所述横向加固钢筋(6)插入所述基层(3)的深度＞10cm。
2.根据权利要求1所述的一种抗震道路结构，其特征在于：所述垫层(2)采用的级配碎石的粒径为30～60mm，且粒径在45～60mm的含量为60％～70％，铺设厚度为12～18cm。
3.根据权利要求1所述的一种抗震道路结构，其特征在于：所述基层(3)采用的级配碎石的粒径为5～30mm，且粒径在15～30mm的含量为65％～75％，铺设厚度为6～10cm。
4.根据权利要求1所述的一种抗震道路结构，其特征在于：所述纵向加固钢筋(5)和横向加固钢筋(6)的规格采用10#、12#、14#、16#、18#或20#钢筋。
5.一种如权利要求1～4任一所述的抗震道路结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：
(1)夯实土基：将土基进行初步夯实；
(2)铺设垫层：根据设计图纸在土基中插入纵向加固钢筋，并对插设处的土基进行局部夯实，先铺设一部分设计规格的级配碎石，根据设计图纸固定好横向加固钢筋后，将剩余设计规格的级配碎石铺设至设计厚度，再将垫层表面人工形成波浪形；
(3)铺设基层：将设计规格的级配碎石铺设至垫层上方，并将垫层两侧伸出的横向加固钢筋覆盖，铺设至设计厚度固定的高度时，洒水压实；
(4)铺设面层：将水泥砼或沥青砼铺设至基层上方，再进行平整和养护。
6.根据权利要求5所述的一种抗震道路结构的施工方法，其特征在于：土基初步夯实的夯实系数为92～95％，土基局部夯实的夯实系数为96～98％。
7.根据权利要求5所述的一种抗震道路结构的施工方法，其特征在于：基层碾压的压路机规格为15t～18t，行走速度≤4km/h，压实系数为96％～98％。
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