CN111608169B - 一种软土地基上的施工便道构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路工程领域，具体涉及一种软土地基上的施工便道构造，包括轻质板层和碎石层，轻质板层铺设在碎石层的下层，施工便道两侧设有袋装砂卵石和若干固定木桩，袋装砂卵石和固定木桩沿线路方向设置。本发明通过铺设在软土地基上的轻质板层，将施工机械荷载均匀分散地传递到软土地基中；进一步通过固定木桩限制轻质板层的移动，当施工机械荷载作用于施工便道，通过两侧的袋装砂卵石排出轻质板层底部挤出的地下水，同时稳定施工便道。该施工便道构造整体性较强，极大降低了局部沉陷、两侧挤出或翻浆冒泥等病害发生的可能性。

Description

一种软土地基上的施工便道构造及施工方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，特别是一种软土地基上的施工便道构造及施工方法。

背景技术

工程建设离不开施工便道，近年来随着我国基础设施建设快速发展，在淤泥或淤泥质土、泥炭及泥炭质土等软土地段开展了大量工程建设。软土由于具有天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度低的特点，便道修筑较为困难；对于承载力极低的极软土地段，修筑便道本身的小型施工机械有时都难以进场。目前的施工便道主要是采用砂土或者石料直接进行填筑，常存在如下问题：(1)在软土上采用砂土或者石料修筑施工便道时，为能够承担重型机械，通常需要填筑较厚的砂石料，砂石量需求大，不利于生态环境保护；(2)砂石料本身重度较大，在基底会产生较大的荷载，从而减少了便道所能承担的施工机械荷载；(3)软土地段的砂石料施工便道整体性较差，在长期施工机械作用下施工便道容易出现局部沉陷、两侧挤出等病害；(4)软土地段的地下水位较高，在施工机械荷载作用下，泥水渗入砂石料施工便道，容易出现翻浆冒泥等病害。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种软土地基上的施工便道构造及施工方法，增强施工便道构造的整体性，降低由于地质原因发生病害的几率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种软土地基上的施工便道构造，包括轻质板层和碎石层，轻质板层铺设在碎石层的下层，施工便道两侧设有袋装砂卵石和若干固定木桩，袋装砂卵石和固定木桩沿线路方向设置。

本发明通过铺设在软土地基上的轻质板层，将施工机械荷载均匀分散地传递到软土地基中；进一步通过固定木桩限制轻质板层的移动，当施工机械荷载作用于施工便道，通过两侧的袋装砂卵石排出轻质板层底部挤出的地下水，同时稳定施工便道。该施工便道构造整体性较强，极大降低了局部沉陷、两侧挤出或翻浆冒泥等病害发生的可能性。

同时，作为轻质板层组成因素的轻质板块，应具有较高的强度，相同铺设体积下其重度小于砂石料；在铺设有轻质板层的施工便道可快速形成承载能力，由于自身荷载较小，因此对施工便道而言能够承载更大的施工机械荷载。而且轻质板块可重复利用，代替了部分砂石料的使用，既降低了建设成本，又保护了生态环境。

作为本发明的优选方案，轻质板层包括若干块轻质板块，轻质板块可选为硬质泡沫板，或者木板等板块，重度小、铺设面大，整体性强，拼装便捷。其中硬质泡沫板的重度远小于砂石料，性价比佳。

作为本发明的优选方案，轻质板层设有若干层，轻质板层的相邻两层之间设有复合土工膜，用于阻止地下水通过相邻两块轻质板块之间的接缝上涌、进而渗入下一层，避免翻浆冒泥等病害。

作为本发明的优选方案，轻质板层相邻两层之间的内部拼装接缝相互错开，避免地下水直接通过相同位置的接缝上涌。

作为本发明的优选方案，每块轻质板块的平面形状为长方形，每层轻质板层均由相同大小的轻质板块拼装而成，其中一层中的轻质板块的长度方向沿线路纵向方向设置，则相邻层中的轻质板块的长度方向沿线路横向方向设置。相邻两层中同大小的轻质板块纵横向交错布置，可实现接缝相互错开。

作为本发明的优选方案，每块轻质板块宽2.5～5m、长6～8m。单块轻质板块不宜过大，以便于铺设为宜。

作为本发明的优选方案，轻质板层的底部设有排水通道。排水通道使得在施工机械作用下产生的超孔隙水压力迅速消散，施工便道下方土体中的地下水能够通过排水通道快速排出，从而提高施工便道的承载能力。

作为本发明的优选方案，排水通道为设在轻质板层下表面的槽口结构，槽口的延伸方向横向设置，从排水通道排出的地下水通过两侧的袋装砂卵石吸收，结构简单，施工方便。其中，槽口的截面形状为半圆形，还可为三角形、矩形等几何形状。

作为本发明的优选方案，袋装砂卵石的高度至少与施工便道高度齐平，方便施工。

为使基于软土地基上的施工便道能够顺利施工，本发明还提供了一种基于上述施工便道构造的施工方法，包括以下步骤：

S1.整平原地面，沿线路方向铺设轻质板块；

S2.当在软土地基上铺设有一层轻质板块时，即在施工便道两侧打入固定木桩；

S3.完成轻质板层铺设后，码放袋装砂卵石；

S4.随即在轻质板层上填筑碎石层。

预先铺设好轻质板块，以使软土地基快速具有小型施工器械通过的承载力；及时设置固定木桩及袋装砂卵石，限制轻质板块位置，稳定施工便道构造，以便于下一步铺设碎石。

其中，对于铺设轻质板层的总厚度由下式确定：

a₁＝a+2d₁tanθ1；

b₁＝b+2d₁tanθ₁；

式中，d₂为轻质板层的总厚度(m)，d₁为碎石垫层厚度(m)，a为施工机械车轮着地宽度(m)，b为施工机械车轮着地长度(m)，a₁为施工机械车轮在碎石垫层底部的荷载作用宽度(m)，b₁为施工机械车轮在碎石垫层底部的荷载作用长度(m)，F为施工机械车轮荷载(kN)，σ为软弱土地基承载力(kPa)，θ₁为碎石垫层压力扩散角，θ₂为轻质板块压力扩散角。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明施工便道与全部以普通砂石料填筑的施工便道相比，整体性更强，能够将施工机械荷载均匀分散地传递到软土地基，避免发生下沉、两侧挤出等病害。

2、本发明中的轻质板块具有较高的强度，在施工便道上铺设轻质板层后即可快速形成承载能力，能够承载小型施工器械，便于进行下一步施工。

3.本发明采用重度远小于砂石料的轻质板块，如硬质泡沫板，鉴于施工便道自身荷载较小，相比普通砂石料填筑的施工便道能够承载更大的施工机械荷载。

4、本发明减少了砂石料的使用，采用可重复利用的轻质板块，既降低了建设成本，又保护了生态环境。

5、本发明设置至少两层的轻质板块，拼装接缝相互错开且相邻两层之间设有复合土工膜，避免了地下水通过拼装接缝上涌进而发生翻浆冒泥等病害。

附图说明

图1是一种软土地基上的施工便道构造平面示意图。

图2是图1中的横断面示意图。

图3是图2中A-A向的剖面示意图。

图标：1-碎石层；2-轻质板层；21-纵向硬质泡沫板；22-复合土工膜；23-横向硬质泡沫板；24-排水通道；3-固定木桩；4-袋装砂卵石。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种软土地基上的施工便道构造，如图1-图3所示，包括轻质板层2和碎石层1，轻质板层2铺设在碎石层1的下层，施工便道两侧设有袋装砂卵石4和若干固定木桩3，袋装砂卵石4和固定木桩3沿线路方向设置。

具体地，轻质板层2包括若干块硬质泡沫板，若干块硬质泡沫板沿线路方向设置。每块硬质泡沫板的平面形状为长方形。轻质板层2包括两层，上下两层均由若干块硬质泡沫板拼装组成，上层的硬质泡沫板的长度方向沿线路纵向方向设置，即纵向硬质泡沫板21；下层的硬质泡沫板的长度方向沿线路横向方向设置，即横向硬质泡沫板23。两层硬质泡沫板纵横向交错布置，接缝相互错开，避免地下水直接通过轻质板层2相邻两层相同位置的拼装接缝上涌。

其中，每块硬质泡沫板宽2.5～5m、长6～8m，单块硬质泡沫板不宜过大，以便于铺设为宜。对于铺设轻质板层2的总厚度由下式确定：

a₁＝a+2d₁tanθ₁；

b₁＝b+2d₁tanθ₁；

式中，d₂为轻质板层2的总厚度(m)，d₁为碎石垫层厚度(m)，a为施工机械车轮着地宽度(m)，b为施工机械车轮着地长度(m)，a₁为施工机械车轮在碎石垫层底部的荷载作用宽度(m)，b₁为施工机械车轮在碎石垫层底部的荷载作用长度(m)，F为施工机械车轮荷载(kN)，σ为软弱土地基承载力(kPa)，θ₁为碎石垫层压力扩散角，θ₂为硬质泡沫板压力扩散角。

硬质泡沫板可采用聚苯乙烯(EPS)、硬质聚氨酯(PU)和聚苯乙烯挤塑(XPS)等材料制成，抗压强度大于300kPa。

横向硬质泡沫板23的下表面设有半圆形截面的排水通道24，排水通道24为设在轻质板层2下表面的槽口结构、横向贯通施工便道。在施工机械作用下，施工便道下方土体中的地下水能够通过排水通道24排至袋装砂卵石4处。

两层轻质板层2之间设有复合土工膜22，防止地下水上涌至施工便道路基面。复合土工膜22采用两布一膜，复合土工膜22断裂强度≥20kN/m，CBR顶破强度≥2.5kN/m，剥离强度≥0.3kN/m，耐静水压力≥0.6MPa，渗透系数不应大于10^-11/cm/s。

固定木桩3需穿透极软土地基，当软土地基较厚而难以穿透时，插入软地基的深度应大于3m。

袋装砂卵石4的高度至少与施工便道高度齐平。袋装砂卵石4的编织袋渗透系数不小于0.3cm/s；砂卵石质地致密、坚硬，具有高度的抗水性和抗风化能力，颗粒不均匀系数不大于2，颗粒小于0.15mm的含量不得超过5％，含泥量不得大于5％。近墙背侧砂卵石粒径范围10～30mm，近坡面侧砂卵石粒径范围为2～6mm。

碎石层1的压实度不小于90％。

本实施例中通过使用平整板状的硬质泡沫板铺设在软土地基上，将施工机械荷载均匀分散地传递到软土地基中；进一步通过固定木桩3限制硬质泡沫板的移动，当施工机械荷载作用于施工便道，通过两侧的袋装砂卵石4排出硬质泡沫板底部挤出的地下水，同时稳定施工便道。该施工便道构造整体性较强，极大降低了局部沉陷、两侧挤出或翻浆冒泥等病害发生的可能性。

同时，硬质泡沫板具有较高的强度，其重度远小于砂石料，在铺设有硬质泡沫板的施工便道可快速形成承载能力，由于自身荷载较小，因此对施工便道而言能够承载更大的施工机械荷载。硬质泡沫板可重复利用，代替了部分砂石料的使用，既降低了建设成本，又保护了生态环境。

实施例2

基于实施例1，本实施例还提供了一种软土地基上的施工便道的施工方法，包括以下步骤：

S1、整平原地面，铺设横向硬质泡沫板23，铺设时应码放整齐；

S2、沿线路纵向方向每间隔2m打入固定木桩3，固定木桩3穿透极软土地基，当极软土地基较厚难以穿透时，插入极软地基的深度应大于3m；

S3、铺设复合土工膜22，铺设时应摊铺平整，注意避免尖锐物品刺破复合土工膜22，在铺设上层纵向硬质泡沫板21之前，施工机械不得直接碾压复合土工膜22；

S4、铺设纵向硬质泡沫板21，铺设时应码放整齐，两层硬质泡沫板纵横向交错布置，两层硬质泡沫板的接缝相互错开；

S5、施工便道两侧袋装砂卵石4，袋装砂卵石4高度与施工便道高度齐平；

S6、填筑碎石层1，碎石层1压实度不小于90％。

实施例3

基于上述实施例1-2，本实施例给出了上述软土地基上的施工便道构造的硬质泡沫板厚度计算示例：

给定：施工机械车轮荷载F为120kN，车轮着地宽度a为0.2m，车轮着地长度b为0.6m，碎石垫层厚度，碎石垫层压力扩散角为30°，硬质泡沫板压力扩散角为45°，软土地基承载力为80kPa，则可知：

a₁＝a+2d₁ tanθ₁＝0.2+2×0.3×tan30°＝0.55m

b₁＝b+2d₁ tanθ₂＝0.6+2×0.3×tan30°＝0.95m

求得d₂≤0.25m。

即硬质泡沫板的总厚度大于0.25m，亦即纵向硬质泡沫板21和横向硬质泡沫板23的厚度大于0.125m。

实施例4

上述实施例1-3中，“硬质泡沫板”可由其它轻质的板状结构代替，具有较高强度、相同铺设体积下重度小于砂石料的特点，比如木板。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种软土地基上的施工便道构造，其特征在于，包括轻质板层(2)和碎石层(1)，所述轻质板层(2)的底部设有排水通道(24)，所述排水通道(24)为设在所述轻质板层(2)下表面的槽口结构，所述槽口的延伸方向横向设置，所述轻质板层(2)铺设在所述碎石层(1)的下层并与软土地基接触，施工便道两侧设有袋装砂卵石(4)和若干固定木桩(3)，所述袋装砂卵石(4)和所述固定木桩(3)沿线路方向设置，所述固定木桩(3)用于固定所述轻质板层(2)。

2.根据权利要求1所述的一种软土地基上的施工便道构造，其特征在于，所述轻质板层(2)包括若干块轻质板块，所述轻质板块为硬质泡沫板，或者木板。

3.根据权利要求2所述的一种软土地基上的施工便道构造，其特征在于，所述轻质板层(2)设有若干层，所述轻质板层(2)的相邻两层之间设有复合土工膜(22)。

4.根据权利要求3所述的一种软土地基上的施工便道构造，其特征在于，所述轻质板层(2)相邻两层之间的内部拼装接缝相互错开。

5.根据权利要求4所述的一种软土地基上的施工便道构造，其特征在于，每块所述轻质板块的平面形状为长方形，每层所述轻质板层(2)均由若干相同大小的所述轻质板块拼装而成，其中一层中的所述轻质板块的长度方向沿线路纵向方向设置，则相邻层中的所述轻质板块的长度方向沿线路横向方向设置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种软土地基上的施工便道构造，其特征在于，所述袋装砂卵石(4)的高度至少与施工便道高度齐平。

7.一种软土地基上的施工便道构造的施工方法，其特征在于，基于如上述权利要求1-6任一项所述的施工便道构造，包括以下步骤：

S1.整平原地面，沿线路方向铺设轻质板块；

S2.当在软土地基上铺设有一层所述轻质板块时，即在施工便道两侧打入固定木桩(3)；

S3.完成轻质板层(2)铺设后，码放袋装砂卵石(4)；

S4.随即在所述轻质板层(2)上填筑碎石层(1)。

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，由下式确定铺设所述轻质板层(2)的总厚度：

a₁＝a+2d₁tanθ₁；

b₁＝b+2d₁tanθ₁；

式中，d₂为轻质板层的总厚度(m)，d₁为碎石垫层厚度(m)，a为施工机械车轮着地宽度(m)，b为施工机械车轮着地长度(m)，a₁为施工机械车轮在碎石垫层底部的荷载作用宽度(m)，b₁为施工机械车轮在碎石垫层底部的荷载作用长度(m)，F为施工机械车轮荷载(kN)，σ为软弱土地基承载力(kPa)，θ₁为碎石垫层压力扩散角，θ₂为轻质板块压力扩散角。

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