CN110438914A - 软土地基上的过水箱涵及其施工方法 - Google Patents
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- E01F5/00—Draining the sub-base, i.e. subgrade or ground-work, e.g. embankment of roads or of the ballastway of railways or draining-off road surface or ballastway drainage by trenches, culverts, or conduits or other specially adapted means
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- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
Abstract
一种软土地基上的过水箱涵及其施工方法，包括箱涵地基，箱涵地基自下而上依次包括加筋滤网层、砂砾土层、耐久加筋滤网层、级配碎石层和垫层，垫层上浇筑有过水箱涵；过水箱涵的涵身为单箱三室的框架结构，单箱三室的框架形成三个过水通道，过水箱涵顶部设置有道路路面结构，过水箱涵上游设置隔水墙，过水箱涵下游设置铺砌层；过水箱涵与河道两岸相接处设置有翼墙，翼墙端部设置有混凝土护脚。本发明基础结构稳定，不易产生地基不均匀沉降带来的质量病害，不需大型机械设备进行施工，施工成本较低，施工工艺操作简单。
Description
技术领域
本发明属于过水箱涵施工技术领域，特别涉及一种软土地基上的过水箱涵及其施工方法。
背景技术
市政污水处理工程一般临近河道建设，以便于处理达标的污水就近排入河道内，当现有市政道路与污水厂位于河道两侧时，需要修建特定构筑物连接现有市政道路与污水厂进场道路。一般跨越河道修建桥梁工程，如简支梁桥、连续梁桥、拱桥、斜拉桥等钢筋混凝土桥或钢架桥等钢结构桥，无论哪种桥梁均由上部构造、下部构造和附属构造物组成，其中下部构造中的基础、桥墩、桥台及支座施工，由于位于土层及河水之中，往往成为整个桥梁施工中比较困难的部分。
桥梁下部构造施工时，需要钻孔设备、打桩设备及吊装设备等特种机械设备，且桩基等基础施工及检测耗时长，桩基出现质量问题处理较为麻烦，总体施工成本也较高。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的软土地基上的过水箱涵及其施工方法，基础结构稳定，不易产生地基不均匀沉降带来的质量病害，不需大型机械设备进行施工，施工成本较低，施工工艺操作简单。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种软土地基上的过水箱涵，包括箱涵地基，箱涵地基自下而上依次包括加筋滤网层、砂砾土层、耐久加筋滤网层、级配碎石层和垫层，其中砂砾土层的厚度50-60cm，砂砾土层压实度≥94%；级配碎石层的厚度50-60cm，级配碎石层的压实度≥96%；垫层采用C20素混凝土，垫层的厚度为15-20cm之间；
垫层上浇筑有过水箱涵；过水箱涵的涵身为单箱三室的框架结构，单箱三室的框架形成三个过水通道，其中与市政道路相接的边室采用渐变截面，形成的圆弧段半径为6m以上，其余段箱涵截面保持相同；
过水箱涵顶部设置有道路路面结构，过水箱涵上游设置隔水墙，过水箱涵下游设置铺砌层；
过水箱涵与河道两岸相接处设置有翼墙，翼墙端部设置有混凝土护脚。
优选的方案中，所述的过水箱涵由钢筋混凝土浇筑而成，过水箱涵的涵身结构钢筋为HRB400级，混凝土采用抗渗等级为P6以上的C40混凝土，过水箱涵的箱涵顶板、底板及涵身的两侧壁板厚度均均为60-65cm，涵身中间腹板厚度80-85cm，混凝土结构最大裂缝宽度限值为0.20mm；底板、壁板、顶板构成了受力钢筋净保护层，所述的底板、壁板和顶板的厚度为40mm。
优选的方案中，所述的道路路面结构采用抗渗等级为P8以上的C40防水纤维混凝土，防水纤维混凝土每立方米的钢纤维掺量为70kg，道路路面结构上设置横坡和纵坡；所述的横坡由道路中心向人行道设置，横坡的坡度为1.5%；所述的纵坡由箱涵中心线向两侧连接道路设置，纵坡的坡度为3%；横坡及纵坡均由混凝土浇筑厚度来调节。
优选的方案中，所述的隔水墙和铺砌层均采用C20混凝土，隔水墙和铺砌层的长度均为河道两侧翼墙之间的距离；铺砌层的宽度为自箱涵底板至两岸翼墙最外边的距离，隔水墙宽度为65cm；隔水墙和铺砌层最外边缘对齐。
优选的方案中，所述的翼墙采用C30素混凝土，混凝土护脚采用C20素混凝土。
优选的方案中，所述的过水箱涵内部所有的阴角均采用倒角；倒角尺寸为50cm*50cm。
优选的方案中，所述的道路路面结构两侧设置人行道、排水系统及其它附属结构；
人行道结构自下而上依次设有填料、砂浆层及铺装层，填料为干性砂浆，砂浆层厚度为2cm，采用1:3水泥砂浆，铺装层为6cm人行道板砖，铺装层设置1.5%的横向坡度，坡向道路路面结构；
人行道外侧设置有栏杆，人行道内侧设有侧石，栏杆采用青石材料制作，高度1.5m；侧石及栏杆底座采用C30混凝土现浇；
排水系统由竖向泄水管组成，竖向泄水管采用PVC管，内径为10cm，设置于与人行道交接处的机动车道上，沿道路横向对称设置，沿道路纵向设置四处，共计八个。
优选的方案中，所述的附属设施包括警示标志标牌、减速带。
本专利可达到以下有益效果：
1、箱涵基础通过设置加筋滤网层、砂砾土层、耐久加筋滤网层和级配碎石层的结构以满足地基承载力要求，箱涵涵身设置单箱三室框架结构满足过水要求，箱涵顶部设置路面结构及附属设施满足通车要求，该箱涵在满足通车及过水等功能性要求的同时，基础结构稳定，不易产生地基不均匀沉降带来的质量病害；
2、箱涵基础施工采用加筋滤网层、砂砾土层、耐久加筋滤网层和级配碎石层的结构，有效节约了桩基或其他结构形式基础施工所需的检测时间，施工时间较短；
3、该施工方法不需大型机械设备，施工成本较低，施工工艺操作简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明过水箱涵安装位置俯视图；
图2为图1中从A方向或D方向看过水箱涵结构图；
图3为图2中E处放大图；
图4为图1中从B方向看过水箱涵结构图；
图5为图4中F处放大图；
图6为图1中从C方向看过水箱涵结构图。
图中：加筋滤网层1、砂砾土层2、耐久加筋滤网层3、级配碎石层4、垫层5、隔水墙6、铺砌层7、翼墙8、过水箱涵9、道路路面结构10、填料11、砂浆层12、铺装层13、倒角14、混凝土护脚15、竖向泄水管16、栏杆17。
具体实施方式
优选的方案如图1至图6所示，一种软土地基上的过水箱涵，包括箱涵地基，箱涵地基自下而上依次包括加筋滤网层1、砂砾土层2、耐久加筋滤网层3、级配碎石层4和垫层5，其中砂砾土层2的厚度50-60cm，优选50cm，砂砾土层2压实度≥94%；级配碎石层4的厚度50-60cm，优选50cm，级配碎石层4的压实度≥96%；垫层5采用C20素混凝土，垫层5的厚度为15-20cm之间，优选15cm；
垫层5上浇筑有过水箱涵9；过水箱涵9的涵身为单箱三室的框架结构，单箱三室的框架形成三个过水通道，其中与市政道路相接的边室采用渐变截面，形成的圆弧段半径为6m以上，优选6-7m，其余段箱涵截面保持相同；
过水箱涵9顶部设置有道路路面结构10，过水箱涵9上游设置隔水墙6，过水箱涵9下游设置铺砌层7；
过水箱涵9与河道两岸相接处设置有翼墙8，翼墙8端部设置有混凝土护脚15。
进一步地，过水箱涵9由钢筋混凝土浇筑而成，过水箱涵9的涵身结构钢筋为HRB400级，混凝土采用抗渗等级为P6以上的C40混凝土，过水箱涵9的箱涵顶板、底板及涵身的两侧壁板厚度均为60-65cm，优选60cm，涵身中间腹板厚度80-85cm，优选80cm，混凝土结构最大裂缝宽度限值为0.20mm；底板、壁板、顶板构成了受力钢筋净保护层，所述的底板、壁板和顶板的厚度为40mm。
进一步地，道路路面结构10采用抗渗等级为P8以上的C40防水纤维混凝土，防水纤维混凝土每立方米的钢纤维掺量为70kg，道路路面结构10上设置横坡和纵坡；所述的横坡由道路中心向人行道设置，横坡的坡度为1.5%；所述的纵坡由箱涵中心线向两侧连接道路设置，纵坡的坡度为3%；横坡及纵坡均由混凝土浇筑厚度来调节。
进一步地，隔水墙6和铺砌层7均采用C20混凝土，隔水墙6和铺砌层7的长度均为河道两侧翼墙之间的距离；铺砌层7的宽度为自箱涵底板至两岸翼墙最外边的距离，隔水墙6宽度为65cm；隔水墙6和铺砌层7最外边缘对齐。
进一步地，翼墙8采用C30素混凝土，混凝土护脚15采用C20素混凝土。
进一步地，过水箱涵9内部所有的阴角均采用倒角14；倒角14尺寸为50cm*50cm。
进一步地，道路路面结构10两侧设置人行道、排水系统及其它附属结构；
人行道结构自下而上依次设有填料11、砂浆层12及铺装层13，填料11为干性砂浆，砂浆层12厚度为2cm，采用1:3水泥砂浆，铺装层13为6cm人行道板砖，铺装层13设置1.5%的横向坡度，坡向道路路面结构10；
人行道外侧设置有栏杆17，人行道内侧设有侧石，栏杆17采用青石材料制作，高度1.5m；侧石及栏杆底座采用C30混凝土现浇；
排水系统由竖向泄水管16组成，竖向泄水管16采用PVC管，内径为10cm，设置于与人行道交接处的机动车道上，沿道路横向对称设置，沿道路纵向设置四处，共计八个。
进一步地，附属设施包括警示标志标牌、减速带。
本发明提供的软土地基上的过水箱涵，包括以下施工步骤：
步骤1，在过水箱涵9的箱涵地基施工前，先采用装填粘土的沙袋构筑围堰，再用抽水泵抽水的方法抽干过水箱涵9施工范围内的水，再进行基础的施工；因采用围堰使原来河道内的水断流，采取抽水管导流的方法或其他有效措施使河道内的水流连续；
步骤2，箱涵地基施工时，自下而上依次铺设加筋滤网层1、砂砾土层2、耐久加筋滤网层3、级配碎石层4；
步骤3，垫层5铺设之前，测量测定加筋滤网层（1）、砂砾土层（2）、耐久加筋滤网层（3）和级配碎石层（4）承载力特征值；承载力特征值≥140 kPa时，才可以进行垫层5施工；
步骤4，待垫层5混凝土强度达到C20混凝土强度要求后，在垫层5上浇筑过水箱涵9；
步骤5，过水箱涵9浇筑初凝后，在过水箱涵9的上游设置隔水墙6，同时在过水箱涵9的下游设置铺砌层7；
步骤6，在过水箱涵9完全凝固后，在过水箱涵9顶部设置道路路面结构10；道路路面结构10包括车行道和人行道，人行道位于车行道两边，人行道外侧设有栏杆17，人行道与车行道之间设有侧石；先铺设道路路面结构10两侧的栏杆17，再由单侧人行道向另一侧人行道依次铺设；最后设置侧石；
步骤7，通过调节混凝土的厚度，从而调节横坡及纵坡的坡度；
步骤8，接着，在过水箱涵9与河道两岸相接处设置翼墙8；
步骤9，翼墙8完成后，在翼墙8端部设置有混凝土护脚15；
步骤10，拆除翼墙模板，拆除翼墙模板时应避免产生较大的震动，翼墙背后填级配碎石层，应在涵身混凝土强度达到100％时方可进行；
步骤11，过水箱涵9施工采用就地现浇工艺，整个过水箱涵9可分两次浇筑，第一次浇筑至底板倒角14以上的15cm-30cm，待混凝土强度达到设计强度的85%后，再绑扎上部钢筋，浇注边墙及顶板混凝土，边墙与底板混凝土接榫处必须凿毛，两次浇筑的接缝处应保证有良好的结合面；过水箱涵9与过水通道之间设置沉降缝，沉降缝宽度2cm，过水箱涵9施工完成后的基坑采用级配碎石层4均匀分层回填、分层夯压密实至过水箱涵9顶标高；过水箱涵9上部和两侧6m范围内填料采用0.6吨-1吨的小型振动压路机、小型手扶压路机等碾压设备或人工夯实。
Claims (10)
1.一种软土地基上的过水箱涵，其特征在于：包括箱涵地基，箱涵地基自下而上依次包括加筋滤网层（1）、砂砾土层（2）、耐久加筋滤网层（3）、级配碎石层（4）和垫层（5），其中砂砾土层（2）的厚度50-60cm，砂砾土层（2）压实度≥94%；级配碎石层（4）的厚度50-60cm，级配碎石层（4）的压实度≥96%；垫层（5）采用C20素混凝土，垫层（5）的厚度为15-20cm之间；
垫层（5）上浇筑有过水箱涵（9）；过水箱涵（9）的涵身为单箱三室的框架结构，单箱三室的框架形成三个过水通道，其中与市政道路相接的边室采用渐变截面，形成的圆弧段半径为6m以上；
过水箱涵（9）顶部设置有道路路面结构（10），过水箱涵（9）上游设置隔水墙（6），过水箱涵（9）下游设置铺砌层（7）；
过水箱涵（9）与河道两岸相接处设置有翼墙（8），翼墙（8）端部设置有混凝土护脚（15）。
2.根据权利要求1所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：过水箱涵（9）由钢筋混凝土浇筑而成，过水箱涵（9）的涵身结构钢筋为HRB400级，混凝土采用抗渗等级为P6以上的C40混凝土，过水箱涵（9）的箱涵顶板、底板及涵身的两侧壁板厚度均均为60-65cm，涵身中间腹板厚度80-85cm，混凝土结构最大裂缝宽度限值为0.20mm；底板、壁板、顶板构成了受力钢筋净保护层，所述的底板、壁板和顶板的厚度为40mm。
3.根据权利要求1所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：道路路面结构（10）采用抗渗等级为P8以上的C40防水纤维混凝土，防水纤维混凝土每立方米的钢纤维掺量为70kg，道路路面结构（10）上设置横坡和纵坡；所述的横坡由道路中心向人行道设置，横坡的坡度为1.5%；所述的纵坡由箱涵中心线向两侧连接道路设置，纵坡的坡度为3%；横坡及纵坡均由混凝土浇筑厚度来调节。
4.根据权利要求1所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：隔水墙（6）和铺砌层（7）均采用C20混凝土，隔水墙（6）和铺砌层（7）的长度均为河道两侧翼墙之间的距离；铺砌层（7）的宽度为自箱涵底板至两岸翼墙最外边的距离，隔水墙（6）宽度为65cm；隔水墙（6）和铺砌层（7）最外边缘对齐。
5.根据权利要求1所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：翼墙（8）采用C30素混凝土，混凝土护脚（15）采用C20素混凝土。
6.根据权利要求1所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：过水箱涵（9）内部所有的阴角均采用倒角（14）；倒角（14）尺寸为50cm*50cm。
7.根据权利要求1所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：道路路面结构（10）两侧设置人行道、排水系统及其它附属结构；
人行道结构自下而上依次设有填料（11）、砂浆层（12）及铺装层（13），填料（11）为干性砂浆，砂浆层（12）厚度为2cm，采用1:3水泥砂浆，铺装层（13）为6cm人行道板砖，铺装层（13）设置1.5%的横向坡度，坡向道路路面结构（10）；
人行道外侧设置有栏杆（17），人行道内侧设有侧石，栏杆（17）采用青石材料制作，高度1.5m；侧石及栏杆底座采用C30混凝土现浇；
排水系统由竖向泄水管（16）组成，竖向泄水管（16）采用PVC管，内径为10cm，设置于与人行道交接处的机动车道上，沿道路横向对称设置，沿道路纵向设置四处，共计八个。
8.根据权利要求7所述的软土地基上的过水箱涵，其特征在于：附属设施包括警示标志标牌、减速带。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的软土地基上的过水箱涵的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
步骤1）在过水箱涵（9）的箱涵地基施工前，先采用装填粘土的沙袋构筑围堰，再用抽水泵抽水的方法抽干过水箱涵（9）施工范围内的水，再进行基础的施工；
步骤2）箱涵地基施工时，先自下而上依次铺设加筋滤网层（1）、砂砾土层（2）、耐久加筋滤网层（3）和级配碎石层（4）；
步骤3）垫层5铺设之前，测量测定加筋滤网层（1）、砂砾土层（2）、耐久加筋滤网层（3）和级配碎石层（4）承载力特征值；承载力特征值≥140 kPa时，才可以进行垫层5施工；
步骤4）待垫层5混凝土强度达到C20混凝土强度要求后，在垫层（5）上浇筑过水箱涵（9）；
步骤5）过水箱涵（9）浇筑初凝后，在过水箱涵（9）的上游设置隔水墙（6），同时在过水箱涵（9）的下游设置铺砌层（7）；
步骤6）在过水箱涵（9）达到C40混凝土强度要求后，在过水箱涵（9）顶部设置道路路面结构（10）；道路路面结构（10）包括车行道和人行道，人行道位于车行道两边，人行道外侧设有栏杆（17），人行道与车行道之间设有侧石；由单侧人行道向另一侧人行道依次铺设，再设置侧石，最后人行道外侧的栏杆（17）；
步骤7）通过调节混凝土的厚度，从而调节横坡及纵坡的坡度；
步骤8）接着，在过水箱涵（9）与河道两岸相接处设置翼墙（8），翼墙（8）砌筑时需要安装翼墙模板；
步骤9）翼墙（8）完成后，在翼墙（8）端部设置有混凝土护脚（15）；
步骤10）拆除翼墙模板，拆除翼墙模板时应避免产生较大的震动，翼墙背后填级配碎石层，应在涵身混凝土强度达到100％时方可进行。
10.根据权利要求9所述的软土地基上的过水箱涵的施工方法，其特征在于：过水箱涵（9）施工采用就地现浇工艺，整个过水箱涵（9）可分两次浇筑，第一次浇筑至底板倒角（14）以上的15cm-30cm，待混凝土强度达到设计强度的85%后，再绑扎上部钢筋，浇注边墙及顶板混凝土，边墙与底板混凝土接榫处必须凿毛，两次浇筑的接缝处应保证有良好的结合面；过水箱涵（9）与过水通道之间设置沉降缝，沉降缝宽度2cm，过水箱涵（9）施工完成后的基坑采用级配碎石层（4）均匀分层回填、分层夯压密实至过水箱涵（9）顶标高；过水箱涵（9）上部和两侧6m范围内填料不允许采用大型机械碾压，采用小型机械或人工夯实。
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