CN110373968A - 一种大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，属于路堤结构技术领域。该结构自下而上包括砂垫层、大直径钢波纹管、泡沫轻质土、路面结构层，其中砂垫层位于路堤底层，砂垫层上沿线路方向设置多根横向大直径钢波纹管，大直径钢波纹管之间空隙及管顶部分使用泡沫轻质土回填；大直径钢波纹管的每个管节由多个波纹管片拼接而成，连接处螺栓使用定扭扳手拧至规定扭矩，管节与管节之间通过活套式法兰、密封垫片和螺栓固定。该结构利用钢波纹管便于运输、施工简单、自重小、承载力高、工期短等特点，使用大直径波纹管填筑路堤，避免和减少运营过程中病害的发生，提高行车舒适性，减少后期养护和维修的成本，实现全寿命周期成本最优。
Description
技术领域
本发明涉及路堤结构技术领域，特别是指一种大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构。
背景技术
在东南沿海一带城市修建公路时，常受深厚软土地基影响。由于地表下分布有大量深厚的软土，其孔隙比大、含水量高、压缩性大、灵敏度高、强度低、固结系数低，导致公路工后沉降及差异沉降大，引起桥头跳车、路面破坏等质量缺陷。
目前国内关于软土地基的处理主要有排水固结、复合地基、管桩等方法，均为常规软基处理方法，在处理深厚软土地基时通常工期长、成本高、工后沉降难以控制。考虑到钢波纹管便于运输、施工简单、自重小、承载力高、工期短等特点，本发明提出的大直径钢波纹管与泡沫轻质土复合路堤结构采用上部减载法，在常规软土路基处理的基础上，通过减轻路堤荷载来大幅降低工后沉降。在确保软土地基处理效果上，避免和减少运营过程中病害的发生，提高行车舒适性，减少后期养护和维修的成本，实现全寿命周期成本最优。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构。
该结构包括自下而上分布的砂垫层、大直径钢波纹管、轻质填充材料和路面结构层；砂垫层位于路堤底层；砂垫层上沿线路方向设置多根横向大直径钢波纹管；大直径钢波纹管之间的空隙及管顶部分使用轻质填充材料回填。
其中：
所述砂垫层采用洁净的中粗砂分层压实，并在端部采用反滤土工布包边，所用的中粗砂最大粒径为8mm。
大直径钢波纹管由多个钢波纹管节组成，相邻两个钢波纹管节之间通过内部角钢法兰、密封垫片、外部角钢法兰、螺栓、螺母固定，其中内部角钢法兰、外部角钢法兰分别位于相邻两个钢波纹管节的内部和外部，密封垫片位于相邻两个钢波纹管节的接触面之间，外部角钢法兰上均匀分布有多个螺栓和螺母；每个钢波纹管节由多个波纹管片拼接而成。
螺栓和螺母使用定扭扳手拧至规定扭矩，每个螺母的扭矩不得小于135.6N·m，最大不得超过203.4N·m。
大直径钢波纹管间的空隙使用轻质填充材料进行分层浇筑，轻质填充材料包括泡沫轻质土、粉煤灰，优选泡沫轻质土；大直径钢波纹管的顶部采用泡沫轻质土进行分层浇筑。
大直径钢波纹管两端设置防护结构，防护结构包括一字墙、放坡、八字墙，根据场地实际条件具体选择防护结构。
大直径钢波纹管内部有实心和空心两种结构，空心结构用于路堤需要管涵过水的场景；实心结构用于路堤无需管涵过水的场景；实心结构的内部填充及两端封口均为轻质填充材料。
泡沫轻质土上部修筑有路面结构层，路面结构层自内而外包括路缘带、行车道和路肩。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该结构采用大直径钢波纹管复合泡沫轻质土填筑路堤，利用钢波纹管以及泡沫轻质土自身轻质的特点，轻质路堤可以有效减小路堤填土对软土地基的压力，起到控制工后沉降的效果；使用的大直径钢波纹管具有圆形壳体结构以及波纹的设置，使其拥有良好的受力效果，有利于提高路堤承载能力减小路堤自身变形，可避免和减少运营过程中病害的发生，提高行车舒适性；采用的大直径钢波纹管复合泡沫轻质土填筑路堤，在施工中主要为拼装管节以及泡沫轻质土的浇筑，施工工期短，大量节约时间成本；使用大直径钢波纹管填筑路堤，运营期间更新和维护方便，可在不中断交通的情况下进行操作，减少后期养护和维修的成本。
附图说明
图1为本发明的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构的纵断面示意图；
图2为本发明的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构的横断面示意图；
图3为本发明的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构的立面示意图；
图4为本发明的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构的钢波纹管连接法兰断面图；
图5为本发明的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构的钢波纹管法兰的结构示意图；
图6为本发明的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构的路堤放坡处理方法立面示意图。
其中：1-路面结构层，2-泡沫轻质土，3-大直径钢波纹管，4-一字墙，5-砂垫层，6-常规路基填土，7-钢波纹管节，8-内部角钢法兰，9-密封垫片，10-外部角钢法兰，11-螺栓，12-螺母，13-地基，14-轻质填充材料。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构。
如图1、2、3、6所示，该结构包括自下而上分布的砂垫层5、大直径钢波纹管3、轻质填充材料(此处优选泡沫轻质土2)和路面结构层1；砂垫层5位于路堤底层；砂垫层5上沿线路方向设置多根横向大直径钢波纹管3；大直径钢波纹管3之间的空隙及管顶部分使用泡沫轻质土2回填。
其中：
所述砂垫层5采用洁净的中粗砂分层压实，并在端部采用反滤土工布包边。
如图4、5所示，大直径钢波纹管3由多个钢波纹管节7组成，相邻两个钢波纹管节之间通过内部角钢法兰8、密封垫片9、外部角钢法兰10、螺栓11、螺母12固定，其中内部角钢法兰8、外部角钢法兰10分别位于相邻两个钢波纹管节7的内部和外部，密封垫片9位于相邻两个钢波纹管节7的接触面之间，外部角钢法兰10上均匀分布有多个螺栓11和螺母12；每个钢波纹管节7由多个波纹管片拼接而成。
螺栓11和螺母12使用定扭扳手拧至规定扭矩。
大直径钢波纹管3间的空隙使用轻质填充材料14进行分层浇筑，轻质填充材料14包括泡沫轻质土2、粉煤灰，优选泡沫轻质土2；大直径钢波纹管3的顶部采用泡沫轻质土2进行分层浇筑。
大直径钢波纹管3两端设置防护结构，防护结构包括一字墙4、放坡、八字墙，根据场地实际条件具体选择防护结构。
大直径钢波纹管内部有实心和空心两种结构，空心结构用于路堤需要管涵过水的场景；实心结构用于路堤无需管涵过水的场景；实心结构的内部填充及两端封口均为轻质填充材料14。
泡沫轻质土2上部修筑有路面结构层1，路面结构层1自内而外包括路缘带、行车道和路肩。
本发明的优选实施例如下：
如图1、2、3所示，该结构置于地基13上，该结构自下而上包括砂垫层5、大直径钢波纹管3、泡沫轻质土2和路面结构层1。路堤底层为砂垫层5；砂垫层5采用洁净的中粗砂分层压实，并在端部采用反滤土工布包边。砂垫层5上沿线路方向水平布置多根大直径钢波纹管3；大直径钢波纹管3的每个钢波纹管节7由多个波纹管片拼接而成，连接处螺栓11使用定扭扳手拧至规定扭矩；管节与管节之间由内部角钢法兰8、外部角钢法兰10、密封垫片9和螺栓11固定。大直径钢波纹管3之间空隙以及顶部使用泡沫轻质土2分层进行浇筑，单层浇筑厚度为0.5m；大直径钢波纹管3内部可使用轻质材料14填充；在大直径钢波纹管3端部设置一字墙4进行挡护。路面结构层1自内而外包括路缘带、行车道和路肩，路肩坡度为1:1.5。
该结构的实施过程如下：
一、施工放样
施工前，首先应在常规路基填土6中准确定出大直径钢波纹管3中心及纵横轴线。放出砂垫层5宽度，放边桩应考虑换单侧加宽50cm，一次放够尺寸。
二、砂垫层施工
砂垫层5厚度设计为35cm，采用洁净的中粗砂。砂垫层5填筑时，应分层压实，每层压实厚度为10cm～20cm，并采用适当的方式临时防护，以免砂料流失，在坡脚1m范围加厚30cm。沿路线纵向方向，相邻处理区的砂垫层5底原则上应基本一致，并保持平顺。砂垫层5端部采用反滤土工布包边。
三、整体大直径钢波纹管施工
1、检查管底部基础平整度、标高及基础预拱度的设置，确定涵洞位置、中心轴线、中点。
2、根据实际情况，排放管。安装时从一侧排放第一根管节，使其管中心和基础纵向中心线平行，同样把第二根管放置就位，当两根管相邻法兰间距在3～5cm的缝隙时，用小撬棍对准法兰上的螺栓孔，使其两根管法兰上的螺栓对正，这时从第二节管的另一端用撬杠撬动管节，使其向涵洞纵向平移，当两法兰间距在2cm左右时，将各个螺栓插入螺孔，套上螺母后，稍初拧，不拧紧螺母。
3、由于现场地形等原因，有时相邻两法兰之间间距较小，这时用手锤、凿子把两法兰之间凿开大约1cm的缝隙，用螺丝刀把密封垫镶在两法兰之间，有时管节顶部两法兰间距较大，密封垫镶嵌困难，用绑扎丝把密封垫绑在螺栓上固定，然后工人开始对称拧紧螺帽。直至从外观看两法兰之间只有2～5mm的缝隙即可。
4、待全部组装完毕后，再逐个拧紧螺母。每个螺母的扭力矩不得小于135.6N·m，最大不得超过203.4N·m。用机动扳手时，拧扳时间应持续2s～5s。此后以此方式依次连接。
5、用千斤顶校正整道管，使其中心位于管位的中心轴线上。
四、钢波纹管两侧及顶部回填
1、两侧及顶部采用泡沫轻质土2回填，回填厚度控制为管顶上方50cm。
2、大直径钢波纹管的楔形部采用级配良好的砂砾回填，采用小型夯实机械夯实。靠近管体周围0.5米范围内，不允许有大于50mm的石块等硬物。
3、大直径钢波纹管3管顶上方及两侧部位回填必须在管两侧对称同步进行，两侧的回填料高差不得大于15cm，管两侧有挡板，应从管两端向结构的中心进行回填。
五、泡沫轻质土浇筑
1、浇注层的划分应以单层浇注厚度0.5m为准。每一层浇筑应在水泥浆初凝时间内浇筑完毕，浇筑时间不宜超过3h水泥。自制备完成到开始制备泡沫轻质土2的间隔时间最大不应超过3h。
2、应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用多条浇注管浇注时，则可并排地从一端开始浇注，或采用对角的浇注方式。浇注过程中，浇注管出料口离当前浇注面的高差最大不应超过1m。
3、泡沫轻质土3浇筑长度按15m间距设置变形缝，缝宽不宜小于10mm，上下相邻浇注层变形缝宜交错布置。变形缝填缝材料宜采用15mm厚的泡沫板、木模板、挤塑板等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：包括自下而上分布的砂垫层(5)、大直径钢波纹管(3)、轻质填充材料(14)和路面结构层(1)；砂垫层(5)位于路堤底层；砂垫层(5)上沿线路方向设置不少于三根横向大直径钢波纹管(3)；大直径钢波纹管(3)之间的空隙及管顶部分使用轻质填充材料(14)回填。
2.根据权利要求1所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述砂垫层(5)采用洁净的中粗砂分层压实，所用中粗砂最大粒径为8mm，并在端部采用反滤土工布包边。
3.根据权利要求1所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述大直径钢波纹管(3)由多个钢波纹管节(7)组成，相邻两个钢波纹管节(7)之间通过内部角钢法兰(8)、密封垫片(9)、外部角钢法兰(10)、螺栓(11)和螺母(12)固定，其中，内部角钢法兰(8)、外部角钢法兰(10)分别位于相邻两个钢波纹管节(7)的内部和外部，密封垫片(9)位于相邻两个钢波纹管节(7)的接触面之间，外部角钢法兰(10)上均匀分布不少于三个螺栓(11)和螺母(12)；每个钢波纹管节(7)由三个以上波纹管片拼接而成。
4.根据权利要求3所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述螺栓(11)和螺母(12)使用定扭扳手拧至规定扭矩，每个螺母的扭矩不得小于135.6N·m，最大不得超过203.4N·m。
5.根据权利要求1所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述轻质填充材料(14)包括泡沫轻质土(2)、粉煤灰，大直径钢波纹管(3)的顶部采用泡沫轻质土(2)进行分层浇筑。
6.根据权利要求1所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述大直径钢波纹管(3)两端设置防护结构，防护结构包括一字墙(4)、放坡、八字墙，根据场地实际条件具体选择防护结构。
7.根据权利要求1所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述大直径钢波纹管(3)内部有实心和空心两种结构，空心结构用于路堤需要管涵过水的场景；实心结构用于路堤无需管涵过水的场景；实心结构的内部填充及两端封口均为轻质填充材料(14)。
8.根据权利要求1所述的大直径钢波纹管与泡沫轻质土的复合路堤结构，其特征在于：所述轻质填充材料(14)上部修筑有路面结构层(1)，路面结构层(1)自内而外包括路缘带、行车道和路肩。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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