CN111305184B - 一种废旧轮胎加固地基的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧轮胎加固地基及其施工方法，所述地基包括多向隔震单元和地基，多向隔震单元在地基上交错排列，多向隔震单元包括第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片和第四轮胎冠片，第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片、第四轮胎冠片拼合而成的顶面呈工字型，第一轮胎冠片与第二轮胎冠片相连，第三轮胎冠片、第四轮胎冠片均与第一轮胎冠片、第二轮胎冠片相连。所述施工方法包括以下步骤：隔震单元的设计；轮胎冠片的制作；多向支架模的预制；定位与引孔；隔震单元的布置；重复步骤四～六，直至将需要加固的地基全部覆盖。本发明的施工工序步骤基本都是人工完成，大大地降低了施工成本，且施工工艺简单，施工周期较短。

Description

一种废旧轮胎加固地基的施工方法
技术领域
本发明涉及地基隔震领域，具体为一种废旧轮胎加固地基及其施工方法。
背景技术
随着社会的发展，不同的土建构筑物抗震要求都越来越高，除了房屋建筑和桥梁建筑之外，机场路基和公路路堤等自由场地的岩土地基工程的抗震要求也逐步升高。目前现有的隔震技术多数是在建筑基础、底部或下部结构之间设置隔震支座和阻尼装置等部件，以延长整个结构体系的自振周期，增大阻尼，减小输入上部结构的地震作用，从而达到预期防震要求。但是，这些技术多数采用了铸钢、碳钢等材质的钢板、螺栓和弹簧等构件，工程成本相对较高，且只适用于新建的岩土工程。因此，寻找低成本的隔震方法是亟待解决的问题。
废旧轮胎土工应用是解决废旧轮胎逐年增多的方法之一。目前，多数是将废旧轮胎颗粒化后使用于岩土工程中，但是颗粒化成本相对较高，而且生产过程中会产生刺激性气味。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能够多向隔震、提高承载能力的废旧轮胎加固地基，本发明的另一目的是提供一种施工快速便捷、工程成本低、服役寿命长、能够有效加固地基的废旧轮胎加固地基的施工方法。
技术方案：本发明所述的一种废旧轮胎加固地基，包括多向隔震单元和地基，多向隔震单元在地基上交错排列，使用交错排列的目的是削弱地震波的多向传播途径，提升地基横向以及纵向的抗震能力。多向隔震单元包括第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片和第四轮胎冠片，第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片、第四轮胎冠片拼合而成的顶面呈工字型，第一轮胎冠片与第二轮胎冠片倚背相连，第三轮胎冠片、第四轮胎冠片均与第一轮胎冠片、第二轮胎冠片垂直且相连。
其中，第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片、第四轮胎冠片完全相同，均为矩形截面圆弧，由完整的废旧轮胎胎冠以四等分切开。第一轮胎冠片的厚度为1~2cm，弧长为39~88cm。多向隔震单元两两之间的水平向、垂直向的净距为第一轮胎冠片宽度的1.0~1.5倍。地基为疏松的或中密的砂性土地基或软黏土地基。
上述废旧轮胎加固地基的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，隔震单元的设计：根据地基的土性确定的尺寸及相邻多向隔震单元之间的水平向和垂直向的净距；
步骤二，轮胎冠片的制作：将完整的废旧轮胎胎冠以四等分切开，形成第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片和第四轮胎冠片；
步骤三，多向支架模的预制：根据多向隔震单元的尺寸定制材质为Q235-A的碳素钢的多向支架模，提交工厂定制；
步骤四，定位与引孔：在地基上用支架盘定位，将内模的活瓣靴用易脱落的细绳绑扎闭合，沿着外模将带有闭合活瓣靴的内模压入地基，形成放置多向隔震单元的地下孔洞；
步骤五，隔震单元的布置：用压栓将第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片和第四轮胎冠片压入地下孔洞内，人工拔出多向支架模的内模，形成隔震单元；
步骤六，重复步骤四~五，直至将需要加固的地基全部覆盖。
其中，外模片的圆弧角度为60°，内壁圆弧半径范围为25~56cm，壁厚为0.2~0.3cm。内模的圆弧角度为150°，内壁圆弧半径范围为24~55cm，壁厚为0.2~0.3cm。支架盘是一个带四孔的圆盘，厚度为1cm，半径为20~25cm，孔截面尺寸与外模片空腔截面尺寸一致。
多向支架模包括外模、支架盘和内模，外模固定在支架盘上且外模的空腔贯穿支架盘，外模包括四个形状相同的外模片，外模的作用是为内模插入提供定位。内模可在外模内自由滑动，内模的作用是使轮胎冠片压入土体时进行包裹，内模的空腔用于插入第一轮胎冠片、第二轮胎冠片、第三轮胎冠片和第四轮胎冠片，内模底部通过铰链铰接，便于用活瓣靴于将内模压入地基。
活瓣靴由两片矩形钢片和两片三角形钢片组成，设置活瓣靴的目的是将轮胎冠片压入图内的过程中减小阻力以及将内模拔出土体时确保轮胎冠片留在土体内。外模和内模为矩形截面的空心圆弧管片，内模的矩形截面空腔宽为1~2cm，空腔长为17.5~32.5cm，外模片的矩形空腔截面的长比内模外缘长0.4~0.6cm，宽比内模空腔宽0.4~0.6cm。
压栓包括压栓手把、压栓柄和压栓头，压栓柄分别与压栓手把、压栓头相连，压栓柄与外模片的弧度、半径均相同，压栓材质均为聚氨酯橡胶。压栓的作用是保证在内模拔出后，轮胎冠片能够留在土体内。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、隔震原材料只利用了废旧轮胎，与已有的采用铸钢、碳钢等材质的钢板、螺栓和弹簧等构件的方法相比，大大地降低了工程材料成本；
2、施工工序步骤基本都是人工完成，大大地降低了施工成本，且施工工艺简单，施工周期较短；
3、废旧轮胎耐腐蚀，与已有的采用铸钢、碳钢等材质的钢板、螺栓和弹簧等构件的方法相比，本发明工程服役寿命更长；
4、本发明的轮胎冠片阻尼大、隔震效果好，并且沿着四个方向插入地基，起到了多向隔震效果；
5、轮胎冠片的插入挤密了周围的松软土体，还有效地加固了地基，有利于提高地基的承载能力。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明废旧轮胎胎冠3的结构示意图；
图4是本发明多向隔震单元1的结构示意图；
图5是本发明外模41和支架盘42的结构示意图；
图6是本发明内模43的结构示意图；
图7是本发明活瓣靴432的局部放大图；
图8是本发明压栓5的结构示意图；
图9是本发明在机场路基中的应用示意图；
图10是本发明在高速公路路堤中的应用示意图；
图11是本发明在房建地基中的应用示意图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。
如图1~2，多向隔震单元1在地基2上交错排列。
如图3，完整的废旧轮胎胎冠3以四等分切开，形成了完全相同的第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104，都是矩形截面圆弧。
如图4，多向隔震单元1由第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104拼合而成，其顶面呈工字型。第一轮胎冠片101与第二轮胎冠片102倚背而置，第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104沿着倚背而置的第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102垂直的方向紧贴而置。
如图5~7，Q235-A的碳素钢制成的多向支架模4包括外模41、支架盘42和内模43。内模43可在外模41内自由滑动，内模43的空腔用于插入第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104。外模41包括四个形状相同的外模片411，外模片411的圆弧角度为60°。内模43底部通过铰链431铰接活瓣靴432，便于将内模43压入地基2，内模43的圆弧角度为150°，内壁圆弧半径范围为24~55cm，壁厚为0.2~0.3cm。活瓣靴432由两片矩形钢片和两片三角形钢片组成。外模片411和内模43为矩形截面的空心圆弧管片，内模43的矩形截面空腔宽为1~2cm，空腔长为17.5~32.5cm，外模片411的矩形空腔截面的长比内模43外缘长0.4~0.6cm，宽比内模43空腔宽0.4~0.6cm。
如图8，聚氨酯橡胶制成的压栓5包括压栓手把51、压栓柄52和压栓头53，压栓柄52分别与压栓手把51、压栓头53相连，压栓柄52与外模片411的弧度、半径均相同。
实施例1
如图9，多向隔震方法在机场路基中的应用，具体施工方法包括以下步骤：
（1）根据地基2的土性选取胎面宽度31.5cm、半径为56.25cm的废旧轮胎胎冠3，确定多向隔震单元1两两之间的水平向和垂直向的净距为40cm；
（2）将完整的废旧轮胎胎冠3以四等分切开，形成第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104；
（3）根据多向隔震单元1的尺寸制作四个形状相同的外模片411，外模片411的圆弧角度为60°，外模片411的内壁圆弧半径为58.85cm，壁厚为0.3cm；制作带四孔的支架盘42，厚度为1cm，半径为25cm，孔截面尺寸与外模片411空腔截面尺寸一致；制作圆弧角度为150°的内模43，内模43底部通过铰链431铰接活瓣靴432，便于将内模43压入地基2，内壁圆弧半径为56.25cm，壁厚为0.3cm；内模43的矩形截面空腔宽为2cm，空腔长为31.5cm，外模片411的矩形空腔截面的长比内模43外缘长0.6cm，宽比内模43空腔宽0.6cm；制作压栓手把51、压栓柄52和压栓头53，压栓柄52为60°圆环，半径为56.25cm，压栓头53的半径与内模43相同，弧长为2.5cm，厚度为2cm，宽度为31cm；
（4）在地基2上用支架盘42进行人工定位，将内模43的活瓣靴432用易脱落的细绳绑扎闭合，沿着外模41的路径将带有闭合活瓣靴432的内模43压入地基2，形成多向隔震单元1的地下孔洞；
（5）用压栓5将第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104分别沿着内模43的空腔逐一插入到地下引孔里，人工拔出内模43，形成多向隔震单元1；
（6）重复上述（4）~（5）步骤，直至将需要加固的地基2全部覆盖。
实施例2
如图10，多向隔震方法在高速公路路堤中的应用，具体施工方法包括以下步骤：
（1）根据地基2的土性选取胎面宽度20cm，半径为45cm的废旧轮胎胎冠3，确定多向隔震单元1两两之间的水平向和垂直向的净距为25cm；
（2）将完整的废旧轮胎胎冠3以四等分切开，形成第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104；
（3）根据多向隔震单元1的尺寸制作四个形状相同的外模片411，外模片411的圆弧角度为60°，外模片411的内壁圆弧半径为47cm，壁厚为0.25cm；制作带四孔的支架盘42，厚度为1cm，半径为23cm，孔截面尺寸与外模片411空腔截面尺寸一致；制作圆弧角度为150°的内模43，内模43底部通过铰链431铰接活瓣靴432，便于将内模43压入地基2，内壁圆弧半径为45cm，壁厚为0.25cm；内模43的矩形截面空腔宽为1.5cm，空腔长为20cm，外模片411的矩形空腔截面的长比内模43外缘长0.5cm，宽比内模43空腔宽0.5cm；制作压栓手把51、压栓柄52和压栓头53，压栓柄52为60°圆环，半径为45cm，压栓头53的半径与内模43相同，弧长为2.3cm，厚度为1.5cm，宽度为19.5cm；
（4）在地基2上用支架盘42进行人工定位，将内模43的活瓣靴432用易脱落的细绳绑扎闭合，沿着外模41的路径将带有闭合活瓣靴432的内模43压入地基2，形成多向隔震单元1的地下孔洞；
（5）用压栓5将第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104分别沿着内模43的空腔逐一插入到地下引孔里，人工拔出内模43，形成多向隔震单元1；
（6）重复上述（4）~（5）步骤，直至将需要加固的地基2全部覆盖。
实施例3
如图11，多向隔震方法在房建地基中的应用，具体施工方法包括以下步骤：
（1）根据地基2的土性选取胎面宽度18.5m，半径为37.5cm的废旧轮胎胎冠3，确定多向隔震单元1两两之间的水平向和垂直向的净距为23cm；
（2）将完整的废旧轮胎胎冠3以四等分切开，形成第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104；
（3）根据多向隔震单元1的尺寸制作四个形状相同的外模片411，外模片411的圆弧角度为60°，外模片411的内壁圆弧半径为38.9cm，壁厚为0.2cm；制作带四孔的支架盘42，厚度为1cm，半径为20cm，孔截面尺寸与外模片411空腔截面尺寸一致；制作圆弧角度为150°的内模43，内模43底部通过铰链431铰接活瓣靴432，便于将内模43压入地基2，内壁圆弧半径为37.5cm，壁厚为0.2cm；内模43的矩形截面空腔宽为1cm，空腔长为18.5cm，外模片411的矩形空腔截面的长比内模43外缘长0.4cm，宽比内模43空腔宽0.4cm；制作压栓手把51、压栓柄52和压栓头53，压栓柄52为60°圆环，半径为37.5cm，压栓头53的半径与内模43相同，弧长为2cm，厚度为1cm，宽度为18cm；
（4）在地基2上用支架盘42进行人工定位，将内模43的活瓣靴432用易脱落的细绳绑扎闭合，沿着外模41的路径将带有闭合活瓣靴432的内模43压入地基2，形成多向隔震单元1的地下孔洞；
（5）用压栓5将第一轮胎冠片101、第二轮胎冠片102、第三轮胎冠片103、第四轮胎冠片104分别沿着内模43的空腔逐一插入到地下引孔里，人工拔出内模43，形成多向隔震单元1；
（6）重复上述（4）~（5）步骤，直至将需要加固的地基2全部覆盖。

Claims (8)

1.一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，根据地基（2）的土性确定的尺寸及相邻多向隔震单元（1）之间的水平向和垂直向的净距；
步骤二，将完整的废旧轮胎胎冠（3）以四等分切开，形成第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）、第三轮胎冠片（103）和第四轮胎冠片（104）；
步骤三，根据多向隔震单元（1）的尺寸定制多向支架模（4），所述多向支架模（4）包括外模（41）、支架盘（42）和内模（43），所述外模（41）固定在支架盘（42）上且外模（41）的空腔贯穿支架盘（42），所述外模（41）包括四个形状相同的外模片（411），所述内模（43）可在外模（41）内自由滑动，所述内模（43）的空腔用于插入第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）、第三轮胎冠片（103）和第四轮胎冠片（104）；
步骤四，定位，将内模（43）压入地基（2），形成用于放置多向隔震单元（1）的地下孔洞；
步骤五，将第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）、第三轮胎冠片（103）和第四轮胎冠片（104）压入地下孔洞内，拔出多向支架模（4）的内模（43），形成多向隔震单元（1）；
步骤六，重复步骤四~五，直至将需要加固的地基（2）全部覆盖；
所述废旧轮胎加固地基包括多向隔震单元（1）和地基（2），所述多向隔震单元（1）在地基（2）上交错排列，所述多向隔震单元（1）包括第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）、第三轮胎冠片（103）和第四轮胎冠片（104），所述第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）、第三轮胎冠片（103）、第四轮胎冠片（104）拼合而成的顶面呈工字型，所述第一轮胎冠片（101）与第二轮胎冠片（102）相连，所述第三轮胎冠片（103）、第四轮胎冠片（104）均与第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）相连。
2.根据权利要求1所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述第一轮胎冠片（101）、第二轮胎冠片（102）、第三轮胎冠片（103）、第四轮胎冠片（104）完全相同。
3.根据权利要求2所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述第一轮胎冠片（101）的厚度为1~2cm，弧长为39~88cm。
4.根据权利要求3所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述多向隔震单元（1）两两之间的水平向、垂直向的净距为第一轮胎冠片（101）宽度的1.0~1.5倍。
5.根据权利要求1所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述外模片（411）的圆弧角度为60°，内壁圆弧半径范围为25~56cm，壁厚为0.2~0.3cm。
6.根据权利要求1所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述内模（43）的圆弧角度为150°，内壁圆弧半径范围为24~55cm，壁厚为0.2~0.3cm。
7.根据权利要求1所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述内模（43）底部通过铰链（431）铰接活瓣靴（432），所述活瓣靴（432）用于将内模（43）压入地基（2）。
8.根据权利要求7所述的一种废旧轮胎加固地基的施工方法，其特征在于：所述步骤四中沿着外模（41）将带有闭合活瓣靴（432）的内模（43）压入地基（2），形成放置多向隔震单元（1）的地下孔洞。
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