CN113265925A - 一种滩涂地带上的施工便道结构及施工方法 - Google Patents

一种滩涂地带上的施工便道结构及施工方法 Download PDF

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CN113265925A CN202110664046.3A CN202110664046A CN113265925A CN 113265925 A CN113265925 A CN 113265925A CN 202110664046 A CN202110664046 A CN 202110664046A CN 113265925 A CN113265925 A CN 113265925A
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Abstract

本发明公开了一种滩涂地带上的施工便道结构及施工方法，包括在滩涂淤泥地带软土地基的固化土上依次铺设的乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、夹于砂垫层中的土工格栅和多节路基箱，该多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。该结构具有如下优点：一是造价低廉，利于海洋生态环境的保护；二是固化土顶面采用不粘轮乳化沥青封层，起到防水的作用，降低施工期间粘层损伤，提高与固化土的粘接力，显著提高预防海水渗透腐蚀钢质路基箱的能力和耐久性；三是所提供计算方法原理清晰、实用易行、提高了工程的安全质量性能，并带来更高的经济效益和社会效益。

Description

一种滩涂地带上的施工便道结构及施工方法
技术领域
本发明涉及一种施工便道结构，具体是指一种滩涂地带上的施工便道结构及施工方法。
背景技术
在沿海建设道路桥梁时，经常需要在滩涂淤泥地带修建施工便道。由于滩涂淤泥地带的土体含水率大、压缩性高、承载力低，传统的施工便道修建方法是填筑较厚的砂石填料以及混凝土硬化，不仅材料需求量大，重度大，基底引起较大的荷载，造价高，而且也不利于海洋生态环境的保护。近年来，采用将滩涂淤泥地带土体固化的简易路基上铺设重复使用的钢制路基箱作为施工便道，但由于施工便道通行的车辆载重量大，在车辆重载和附加振动力作用下，路基箱底的简易路基往往形成局部脱空，造成路基箱承载能力降低，同时加剧了简易路基的损坏，以致需替换新的路基箱乃至重新修复施工便道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供了一种构造简单、安全可靠、施工方便、维护科学、低碳环保的滩涂淤泥地带上施工便道结构及施工方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案实现：
一种滩涂地带上的施工便道结构，包括滩涂淤泥地带的软土地基和软土地基上的固化土，所述的固化土上依次逐层铺设有乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、夹于砂垫层中的土工格栅和多节路基箱，该多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。
所述的路基箱在车辆荷载作用下产生路基箱底局部脱空，且沿施工便道纵向铺设的任意三节路基箱来分析路基箱底简易路基的脱空情况，中间一节路基箱受车辆荷载作用，车辆荷载折算为包括振动和冲击力的均布荷载q，路基箱受力最大的跨中2a范围的简易路基发生不均匀沉降使路基箱底局部脱空，将路基箱视为弹性地基梁，由于路基箱抗弯刚度较大，土工格栅不参与受力计算仅起到分散路基箱压力的作用，根据弹性地基梁理论，假设离中间一节路基箱远端的其他两节路基箱端点C处为自由端无剪力和弯矩，中间一节路基箱与其相邻的路基箱端头横向多个凹凸卡槽连接的B端为铰接，通过剪力传递车辆荷载，相邻路基箱的端头横向多个凹凸卡槽B端铰接处两路基箱竖向位移相同，作为弹性地基梁的三节路基箱受到车辆荷载作用下的竖向位移、转角、弯矩和剪力计算公式如下：
公式一、
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其解为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
公式二、
AB段：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其解为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
公式三、
BC段：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE008
公式四、
三节路基箱的边界条件和连续条件为
（1）O点：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
（2）A点：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（3）B点：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
（4）C点：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
根据三节路基箱的上述边界条件和连续条件可由公式一、公式二和公式三分别解出待定系数
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，得
Figure DEST_PATH_IMAGE016
如三节路基箱均受车辆荷载作用，用叠加法计算，路基箱底局部脱空范围2a由地质雷达测定，通过上述方法计算路基箱受力状况，若路基箱受力达到临界状态时，拆除路基箱修复脱空路基再次铺设路基箱，若计算结果与实测数据相差过大，取五节路基箱按上述方法计算；
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
——包括振动和冲击力的车辆荷载均布荷载，其值为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
,
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
——地基反力系数,由试验确定或查有关规范，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
——特征系数，与路基箱和地基的弹性性质相关的综合参数，反映地基与地基梁的相对刚度；
Figure DEST_PATH_IMAGE023
——中间一节路基箱底局部脱空长度的一半，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure DEST_PATH_IMAGE025
——路基箱截面平均惯性矩,
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure DEST_PATH_IMAGE027
——路基箱材料的弹性模量,
Figure 75886DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure DEST_PATH_IMAGE029
——待定系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE030
——分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE031
段的最大弯矩和最大剪力的编号，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure DEST_PATH_IMAGE033
——分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE034
段的地基反力，
Figure 73012DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure DEST_PATH_IMAGE035
——分别为以中间路基箱底局部脱空（8）位置中心
Figure DEST_PATH_IMAGE036
点为原点的路基箱
Figure DEST_PATH_IMAGE037
段竖向变形曲线方程、以不脱空段起点A点为原点的路基箱
Figure DEST_PATH_IMAGE038
段竖向变形曲线方程、以B点为原点的路基箱
Figure DEST_PATH_IMAGE039
段竖向变形曲线方程，
Figure 633699DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure DEST_PATH_IMAGE040
——分别为以
Figure 596976DEST_PATH_IMAGE036
点、
Figure DEST_PATH_IMAGE041
点、
Figure DEST_PATH_IMAGE042
点为原点的纵向水平坐标值，
Figure 549889DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
——分别为路基箱
Figure 85560DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 366500DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 726943DEST_PATH_IMAGE039
段任一截面转角，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
；
Figure DEST_PATH_IMAGE045
——分别为路基箱
Figure 393417DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 33476DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 50980DEST_PATH_IMAGE039
段任一截面弯矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure DEST_PATH_IMAGE047
——分别为路基箱
Figure 296672DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 224177DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 284406DEST_PATH_IMAGE039
段最大弯矩，
Figure 805517DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure DEST_PATH_IMAGE048
——分别路基箱
Figure 648708DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 820932DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 927428DEST_PATH_IMAGE039
段任一截面剪力，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure DEST_PATH_IMAGE050
——分别为路基箱
Figure 526381DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 501159DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 137677DEST_PATH_IMAGE039
段最大剪力，
Figure 290441DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure DEST_PATH_IMAGE051
——中间一节路基箱的一端与相邻一节路基箱之间横向多个凹凸卡槽的连接剪力，
Figure 441937DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure DEST_PATH_IMAGE052
——路基箱的允许弯矩,
Figure 17143DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure DEST_PATH_IMAGE053
——路基箱的允许剪力,
Figure 573414DEST_PATH_IMAGE049
。
所述的路基箱是由顶板、纵梁、横梁、底板焊接而成的矩形状钢质箱体，每节长5m×宽4m、厚度20cm～30cm，纵梁和横梁均为工字钢梁，顶板和底板均为厚度10mm～15mm的钢板，顶板表面加焊V型防滑条；所述路基箱的整体和部件的尺寸根据施工便道的宽度、所需承受的荷载以及软土地基的承载力确定。
所述的路基箱四角位置处预留孔洞，铺设完成后打入插销作为定位部件。
每节所述的路基箱的两端端头横向分别设有多个凸卡槽和多个凹卡槽，拼接时将每相邻两节路基箱对应的凸卡槽和凹卡槽相互对接嵌合，再用螺栓固定。
所述的固化土为利用固化剂和软土之间产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的地基土，该固化土的7d无侧限抗压强度不小于3MPa。
所述的乳化沥青封层为不粘轮乳化沥青喷洒在固化土顶面的封层。
所述的碎石层为施工便道简易路基的主要承重结构，由碎石粒径小于4cm的级配碎石组成，含泥量小于3%，厚度50cm～100cm，压实度不小于80%；所述的砂垫层为中粗砂，含泥量小于3%，厚度3cm～5cm。
所述的土工格栅为钢塑土工格栅。
一种滩涂淤泥地带上施工便道结构的施工方法，包括如下步骤：
步骤一、拟定滩涂淤泥地带上施工便道结构方案
Figure DEST_PATH_IMAGE055
根据施工便道所承受的施工荷载和地质钻探资料以及设计图纸，拟定路基箱的选型以及土工格栅、砂垫层、碎石层、乳化沥青封层、固化土的厚度和技术指标；
②通过公式一～公式三计算路基箱底最大脱空长度2a以及相应的变形和内力；
步骤二、固化土施工
①清除处理区域表面杂质；
②按照设计固化土顶标高对软土回填整平，施工前进行现场试搅，如遇搅拌头自身难以搅拌下沉土层，先对这部分土层进行整体或局部翻挖，且翻挖并大致整平后再进行固化施工；
③将施工区域进行放样划分区块，划分尺寸为5m×5m或5m×6m的处理区域；
④根据处理段落的软土工程量计算固化剂用量，采用固化剂自动定量供料系统设置固化剂喷料速率，固化剂添加控制系统安装于后台供料系统中，实时控制固化剂的添加量，精确计量，减少材料浪费，并实时记录和保存固化剂用量过程，形成报告；
Figure DEST_PATH_IMAGE057
搅拌设备直插式对原位土进行搅拌；
Figure DEST_PATH_IMAGE059
搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到固化设计底部；
Figure DEST_PATH_IMAGE061
搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化剂的喷料速率控制在80kg/min～150kg/min，具体速率根据现场实际操作情况进行相应调整，满足施工过程能够均匀喷撒搅拌；
Figure DEST_PATH_IMAGE063
固化施工完毕后，对施工区域进行平整，并对表面进行拍打压实，以保证板体的整体性及表层土体的压实度，固化土养生时间7d以上，采用自然养生；如遇雨天则在固化场地表面铺设塑料薄膜，同时加强场地排水，减少雨水影响；
步骤三、乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、土工格栅施工
①清除固化土基面上的浮土、杂物，放样调平层的中线及边线，并在两侧路肩边缘处设指示桩，进行测量放线，高程采用水准仪进行测量；
②固化土顶面喷洒不粘轮乳化沥青封层，不粘轮乳化沥青洒布量折算成纯沥青用量为0.35kg/m2～0.45kg/m2，封层应喷洒均匀；
③将碎石均匀摊铺在预定宽度的不粘轮乳化沥青封层上，每层20cm～30cm，分层用轻型压路机压实；
④砂垫层分两次摊铺，第一层1cm～2cm,在第一层砂垫层上铺设土工格栅并展平，边角用土钉固定，土工格栅接头重叠，重叠宽度50cm～100cm；
⑤在土工格栅上摊铺第二层砂垫层1cm～2cm,用轻型压路机静压平整；
步骤四、吊装路基箱
Figure 411926DEST_PATH_IMAGE055
用吊机将检验合格的路基箱沿施工便道纵向铺设第一节，在路基箱四角预留孔洞内打下钢质的插销，插销顶部与路基箱顶板用扣件扣紧，要求定位准确；
Figure DEST_PATH_IMAGE065
用吊机吊装第二节路基箱，将第二节路基箱一端是多个凸卡槽与铺设好的第一节路基箱一端对应的多个凹卡槽相互对接嵌合，再用螺栓固定；
③按以上顺序拼接纵向所有路基箱，若为双幅施工便道，另一幅也按此顺序铺设路基箱；
④在已完成铺设的路基箱适当位置设置水平位移和沉降观测点，开展首次观测并记录；
⑤用地质雷达检测已完成铺设的路基箱与砂垫层的接触情况，作为使用阶段的对比数据；
步骤五、使用维护
Figure 50718DEST_PATH_IMAGE055
路基箱施工便道施工完成后，定时用全站仪和地质雷达检测路基箱的水平位移、竖向沉降和路基箱底脱空情况，掌握路基箱施工便道使用动态，判别路基箱底有无脱空数据，若发生路基箱摇摆、跳动情况，应及时用全站仪和地质雷达检测；
Figure 629948DEST_PATH_IMAGE065
若发生路基箱脱空范围达到临界值，则拆除路基箱修复脱空后再次铺设路基箱，再恢复使用。
与现有技术相比，本发明提供了一种滩涂地带上的施工便道结构，其结构是在滩涂淤泥地带软土地基的固化土上依次铺设的乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、夹于砂垫层中的土工格栅和多节路基箱，该多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。该施工便道结构具有如下优点：一是设置克服沿海滩涂地带上修建砂石填料以及混凝土硬化的传统施工便道修建方法，造价低廉，利于海洋生态环境的保护；二是固化土顶面采用不粘轮乳化沥青封层，起到防水的作用，降低施工期间粘层损伤，提高与固化土的粘接力，显著提高预防海水渗透腐蚀钢质路基箱的能力和耐久性；三是所提供计算方法原理清晰、实用易行，再通过地质雷达的监测监控，可作为滩涂地带上的路基箱施工便道施工和使用维护的技术指导，提高了工程的安全质量性能。因此，本发明的滩涂地带上施工便道结构具有构造简单、安全可靠、施工方便、维护科学、低碳环保的等优点，其结合相应的操作方法，能带来更高的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的横断面结构示意图。
图2为路基箱的结构示意图。
图3为路基箱底局部脱空的受力计算图。
具体实施方式
下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。
如图1~图3所示，1.软土地基、2固化土、3.乳化沥青封层、4.碎石层、5.砂垫层、6.土工格栅、7.路基箱、71.纵梁、72.横梁、73.顶板、74.底板、75.插销、76.凸卡槽、77.凹卡槽、8.局部脱空。
一种滩涂地带上的施工便道结构及施工方法，包括滩涂淤泥地带的软土地基1和软土地基上的固化土2，该固化土上依次逐层铺设有乳化沥青封层3、碎石层4、砂垫层5、夹于砂垫层中的土工格栅6和多节路基箱7，且多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱7的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。
其中，软土地基1为滩涂淤泥地带软土，具有土体含水率大、压缩性高、承载力低等特点，而固化土2为利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的地基土，该固化土2的7d无侧限抗压强度不小于3MPa。
所述的乳化沥青封层3为不粘轮乳化沥青喷洒在固化土2顶面的封层，起到防水的作用，阻止海水渗透上来腐蚀钢质路基箱。不粘轮乳化沥青固化速度快，破乳速度快，10min内即可破乳，可显著提高施工效率；可达到60℃不粘轮，施工过程中不易被施工车辆带走，无需补撒，提高不粘轮乳化沥青的撒布效果，降低施工期间粘层损伤，提高与固化土的粘接力，显著提高预防海水渗透的能力和耐久性。
所述的碎石层4为施工便道简易路基的主要承重结构，由碎石粒径小于4cm的级配碎石组成，含泥量小于3%，厚度50cm～100cm,压实度不小于80%。
所述的砂垫层5为中粗砂，含泥量小于3%，厚度3cm～5cm。
所述的土工格栅6为钢塑土工格栅。
所述的路基箱7为钢质矩形状箱体，由顶板73、纵梁71、横梁72、底板74焊接而成，专业厂家定制，一般规格每节长5m×宽4m、厚度20cm～30cm，纵梁71和横梁72均为工字钢，顶板73和底板74均为钢板，厚度10mm～15mm，顶板73表面加焊V型防滑条，防止车辆轮胎打滑；所述的路基箱7的整体和部件的尺寸根据施工便道的宽度、所需承受的荷载以及软土地基的承载力确定。
所述的路基箱7四角位置处预留孔洞，铺设完成后打入钢质的插销75作为定位部件。
所述的各节路基箱7之间设卡槽式接头，每节路基箱7的两端端头横向分别设有多个凸卡槽76和多个凹卡槽77，拼接时将每相邻两节路基箱7对应的凸卡槽76和凹卡槽77相互对接嵌合，再用螺栓固定，可有效防止路基箱7相互错开或分离。
所述的局部脱空8是指路基箱7在车辆重载和附加振动力作用下，路基箱底的简易路基不均匀沉陷使路基箱局部脱空8，造成路基箱承载能力降低，同时加剧了简易路基的损坏，以致需替换新的路基箱乃至重新修复施工便道。
本发明的路基箱7在车辆荷载作用下产生路基箱底局部脱空，且沿施工便道纵向铺设的任意三节路基箱来分析路基箱底简易路基的脱空情况，中间一节路基箱受车辆荷载作用，车辆荷载折算为包括振动和冲击力的均布荷载q，路基箱7受力最大的跨中2a范围的简易路基发生不均匀沉降使路基箱底局部脱空，将路基箱视为弹性地基梁，由于路基箱抗弯刚度较大，土工格栅6不参与受力计算仅起到分散路基箱压力的作用，根据弹性地基梁理论，假设离中间一节路基箱远端的其他两节路基箱端点C处为自由端无剪力和弯矩，中间一节路基箱与其相邻的路基箱端头横向多个凹凸卡槽连接的B端为铰接，通过剪力传递车辆荷载，相邻路基箱的端头横向多个凹凸卡槽B端铰接处两路基箱竖向位移相同，作为弹性地基梁的三节路基箱受到车辆荷载作用下的竖向位移、转角、弯矩和剪力计算公式如下：
公式一、
Figure 975479DEST_PATH_IMAGE001
其解为：
Figure 735624DEST_PATH_IMAGE002
公式二、
AB段：
Figure 924029DEST_PATH_IMAGE003
其解为：
Figure 795033DEST_PATH_IMAGE005
公式三、
BC段：
Figure 650862DEST_PATH_IMAGE006
Figure 581909DEST_PATH_IMAGE008
公式四、
三节路基箱7的边界条件和连续条件为
（1）O点：
Figure 257610DEST_PATH_IMAGE009
（2）A点：
Figure 56939DEST_PATH_IMAGE010
（3）B点：
Figure 252428DEST_PATH_IMAGE011
（4）C点：
Figure 606573DEST_PATH_IMAGE013
根据三节路基箱7的上述边界条件和连续条件可由公式一、公式二和公式三分别解出待定系数
Figure 520303DEST_PATH_IMAGE015
，得
Figure 982377DEST_PATH_IMAGE016
如三节路基箱7均受车辆荷载作用，用叠加法计算，路基箱底局部脱空8范围2a由地质雷达测定，通过上述方法计算路基箱受力状况，若路基箱受力达到临界状态时，拆除路基箱修复脱空路基再次铺设路基箱，若计算结果与实测数据相差过大，取五节路基箱按上述方法计算；
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure 297952DEST_PATH_IMAGE017
——包括振动和冲击力的车辆荷载均布荷载，其值为
Figure 695435DEST_PATH_IMAGE018
,
Figure 80149DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure 362226DEST_PATH_IMAGE020
——地基反力系数,由试验确定或查有关规范，
Figure 781575DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 959746DEST_PATH_IMAGE022
——特征系数，与路基箱7和地基的弹性性质相关的综合参数，反映地基与地基梁的相对刚度；
Figure 972702DEST_PATH_IMAGE023
——中间一节路基箱底局部脱空长度的一半，
Figure 773649DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 798237DEST_PATH_IMAGE025
——路基箱7截面平均惯性矩,
Figure 662156DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 772195DEST_PATH_IMAGE027
——路基箱7材料的弹性模量,
Figure 645342DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 649070DEST_PATH_IMAGE029
——待定系数；
Figure 434623DEST_PATH_IMAGE030
——分别为
Figure 281225DEST_PATH_IMAGE031
段的最大弯矩和最大剪力的编号，
Figure 177637DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 694594DEST_PATH_IMAGE033
——分别为
Figure 775682DEST_PATH_IMAGE034
段的地基反力，
Figure 594734DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure 809683DEST_PATH_IMAGE035
——分别为以中间路基箱底局部脱空8位置中心
Figure 663370DEST_PATH_IMAGE036
点为原点的路基箱
Figure 39993DEST_PATH_IMAGE037
段竖向变形曲线方程、以不脱空段起点A点为原点的路基箱
Figure 877499DEST_PATH_IMAGE038
段竖向变形曲线方程、以B点为原点的路基箱
Figure 240347DEST_PATH_IMAGE039
段竖向变形曲线方程，
Figure 197808DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 496065DEST_PATH_IMAGE040
——分别为以
Figure 825064DEST_PATH_IMAGE036
点、
Figure 866969DEST_PATH_IMAGE041
点、
Figure 819881DEST_PATH_IMAGE042
点为原点的纵向水平坐标值，
Figure 538308DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 84827DEST_PATH_IMAGE043
——分别为路基箱
Figure 914111DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 596896DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 751803DEST_PATH_IMAGE039
段任一截面转角，
Figure 644673DEST_PATH_IMAGE044
；
Figure 28381DEST_PATH_IMAGE045
——分别为路基箱
Figure 83449DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 894410DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 399210DEST_PATH_IMAGE039
段任一截面弯矩，
Figure 711242DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure 634199DEST_PATH_IMAGE047
——分别为路基箱
Figure 865329DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 342578DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 317356DEST_PATH_IMAGE039
段最大弯矩，
Figure 953874DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure 372217DEST_PATH_IMAGE048
——分别路基箱
Figure 848679DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 112301DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 993538DEST_PATH_IMAGE039
段任一截面剪力，
Figure 582782DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure 159257DEST_PATH_IMAGE050
——分别为路基箱
Figure 475838DEST_PATH_IMAGE037
段、
Figure 227893DEST_PATH_IMAGE038
段、
Figure 971727DEST_PATH_IMAGE039
段最大剪力，
Figure 910864DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure 906502DEST_PATH_IMAGE051
——中间一节路基箱7的一端与相邻一节路基箱之间横向多个凹凸卡槽的连接剪力，
Figure 765261DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure 430729DEST_PATH_IMAGE052
——路基箱7的允许弯矩,
Figure 106430DEST_PATH_IMAGE046
；
Figure 46704DEST_PATH_IMAGE053
——路基箱7的允许剪力,
Figure 491461DEST_PATH_IMAGE049
。
同时，滩涂淤泥地带上施工便道结构的施工方法，主要包括如下步骤：
步骤一、拟定滩涂淤泥地带上施工便道结构方案
Figure 452464DEST_PATH_IMAGE055
根据施工便道所承受的施工荷载和地质钻探资料以及设计图纸，拟定路基箱的选型以及土工格栅6、砂垫层5、碎石层4、乳化沥青封层3、固化土2的厚度和技术指标；
②通过公式一～公式三计算路基箱底最大脱空长度2a以及相应的变形和内力；
步骤二、固化土施工
①清除处理区域表面杂质等影响固化土施工下沉搅拌的杂物；
②按照设计固化土2顶标高对软土回填整平，施工前进行现场试搅，如遇搅拌头自身难以搅拌下沉土层，先对这部分土层进行整体或局部翻挖，且翻挖并大致整平后再进行固化施工；
③将施工区域进行放样划分区块，划分尺寸为5m×5m或5m×6m的处理区域；
④根据处理段落的软土工程量计算固化剂用量，采用固化剂自动定量供料系统设置固化剂喷料速率，固化剂添加控制系统安装于后台供料系统中，实时控制固化剂的添加量，精确计量，减少材料浪费，并实时记录和保存固化剂用量过程，形成报告；
Figure 631772DEST_PATH_IMAGE057
搅拌设备直插式对原位土进行搅拌；
Figure 93846DEST_PATH_IMAGE059
搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到固化设计底部；
Figure 143842DEST_PATH_IMAGE061
搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化剂的喷料速率控制在80kg/min～150kg/min，具体速率根据现场实际操作情况进行相应调整，满足施工过程能够均匀喷撒搅拌；
Figure 928609DEST_PATH_IMAGE063
固化施工完毕后，对施工区域进行平整，并采用挖机等机械对表面进行拍打压实，以保证板体的整体性及表层土体的压实度，固化土养生时间7d以上，采用自然养生；如遇雨天则在固化场地表面铺设塑料薄膜，同时加强场地排水，减少雨水影响；
步骤三、乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、土工格栅施工
①清除固化土2基面上的浮土、杂物，放样调平层的中线及边线，并在两侧路肩边缘处设指示桩，进行测量放线，高程采用水准仪进行测量；
②固化土顶面喷洒不粘轮乳化沥青封层3，不粘轮乳化沥青洒布量折算成纯沥青用量为0.35kg/m2～0.45kg/m2，封层应喷洒均匀；
③将碎石均匀摊铺在预定宽度的不粘轮乳化沥青封层上，每层20cm～30cm，分层用轻型压路机压实；
④砂垫层5分两次摊铺，第一层1cm～2cm,在第一层砂垫层上铺设土工格栅6并展平，边角用土钉固定，土工格栅接头重叠，重叠宽度50cm～100cm；
⑤在土工格栅6上摊铺第二层砂垫层1cm～2cm,用轻型压路机静压平整；
步骤四、吊装路基箱
Figure 64055DEST_PATH_IMAGE055
用吊机将检验合格的路基箱沿施工便道纵向铺设第一节，在路基箱7四角预留孔洞内打下钢质的插销75，插销顶部与路基箱顶板用扣件扣紧，要求定位准确；
Figure 205186DEST_PATH_IMAGE065
用吊机吊装第二节路基箱，将第二节路基箱一端是多个凸卡槽76与铺设好的第一节路基箱一端对应的多个凹卡槽77相互对接嵌合，再用螺栓固定；
③按以上顺序拼接纵向所有路基箱，若为双幅施工便道，另一幅也按此顺序铺设路基箱；
④在已完成铺设的路基箱7适当位置设置水平位移和沉降观测点，开展首次观测并记录；
⑤用地质雷达检测已完成铺设的路基箱与砂垫层的接触情况，作为使用阶段的对比数据；
步骤五、使用维护
Figure 358956DEST_PATH_IMAGE055
路基箱施工便道施工完成后，定时用全站仪和地质雷达检测路基箱的水平位移、竖向沉降和路基箱底脱空情况，掌握路基箱施工便道使用动态，判别路基箱底有无脱空数据，若发生路基箱摇摆、跳动情况，应及时用全站仪和地质雷达检测；
Figure 802707DEST_PATH_IMAGE065
若发生路基箱脱空范围达到临界值，则拆除路基箱修复脱空后再次铺设路基箱，再恢复使用。
以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滩涂地带上的施工便道结构，包括滩涂淤泥地带的软土地基（1）和软土地基上的固化土（2），其特征在于所述的固化土上依次逐层铺设有乳化沥青封层（3）、碎石层（4）、砂垫层（5）、夹于砂垫层中的土工格栅（6）和多节路基箱（7），该多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱（7）的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。
2.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的路基箱（7）在车辆荷载作用下产生路基箱底局部脱空（8），且沿施工便道纵向铺设的任意三节路基箱来分析路基箱底简易路基的脱空情况，中间一节路基箱（7）受车辆荷载作用，车辆荷载折算为包括振动和冲击力的均布荷载q，路基箱受力最大的跨中2a范围的简易路基发生不均匀沉降使路基箱底局部脱空，将路基箱视为弹性地基梁，由于路基箱（7）抗弯刚度较大，土工格栅（6）不参与受力计算仅起到分散路基箱压力的作用，根据弹性地基梁理论，假设离中间一节路基箱远端的其他两节路基箱端点C处为自由端无剪力和弯矩，中间一节路基箱与其相邻的路基箱端头横向多个凹凸卡槽连接的B端为铰接，通过剪力传递车辆荷载，相邻路基箱的端头横向多个凹凸卡槽B端铰接处两路基箱竖向位移相同，作为弹性地基梁（7）的三节路基箱受到车辆荷载作用下的竖向位移、转角、弯矩和剪力计算公式如下：
公式一、
Figure 501632DEST_PATH_IMAGE001
其解为：
Figure 208557DEST_PATH_IMAGE002
公式二、
AB段：
Figure 71470DEST_PATH_IMAGE003
其解为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
公式三、
BC段：
Figure 423342DEST_PATH_IMAGE005
Figure DEST_PATH_IMAGE007
公式四、
三节路基箱（7）的边界条件和连续条件为
（1）O点：
Figure 609472DEST_PATH_IMAGE008
（2）A点：
Figure 80774DEST_PATH_IMAGE009
（3）B点：
Figure 430984DEST_PATH_IMAGE010
（4）C点：
Figure 645933DEST_PATH_IMAGE011
根据三节路基箱（7）的上述边界条件和连续条件可由公式一、公式二和公式三分别解出待定系数
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，得
Figure 949220DEST_PATH_IMAGE013
如三节路基箱（7）均受车辆荷载作用，用叠加法计算，路基箱底局部脱空（8）范围2a由地质雷达测定，通过上述方法计算路基箱受力状况，若路基箱受力达到临界状态时，拆除路基箱修复脱空路基再次铺设路基箱，若计算结果与实测数据相差过大，取五节路基箱按上述方法计算；
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
——包括振动和冲击力的车辆荷载均布荷载，其值为
Figure 263527DEST_PATH_IMAGE015
,
Figure 101033DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 854094DEST_PATH_IMAGE017
——地基反力系数,由试验确定或查有关规范，
Figure 952500DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 640970DEST_PATH_IMAGE019
——特征系数，与路基箱（7）和地基的弹性性质相关的综合参数，反映地基与地基梁的相对刚度；
Figure 824827DEST_PATH_IMAGE020
——中间一节路基箱底局部脱空长度的一半，
Figure 132312DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 212788DEST_PATH_IMAGE022
——路基箱（7）截面平均惯性矩,
Figure 947525DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure 743312DEST_PATH_IMAGE024
——路基箱（7）材料的弹性模量,
Figure 775859DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 724223DEST_PATH_IMAGE025
——待定系数；
Figure 613551DEST_PATH_IMAGE026
——分别为
Figure 647366DEST_PATH_IMAGE027
段的最大弯矩和最大剪力的编号，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 480674DEST_PATH_IMAGE029
——分别为
Figure 532813DEST_PATH_IMAGE030
段的地基反力，
Figure 343774DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 114152DEST_PATH_IMAGE031
——分别为以中间路基箱底局部脱空（8）位置中心
Figure 301551DEST_PATH_IMAGE032
点为原点的路基箱
Figure 473776DEST_PATH_IMAGE033
段竖向变形曲线方程、以不脱空段起点A点为原点的路基箱
Figure 580272DEST_PATH_IMAGE034
段竖向变形曲线方程、以B点为原点的路基箱
Figure 588679DEST_PATH_IMAGE035
段竖向变形曲线方程，
Figure 831966DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 609429DEST_PATH_IMAGE036
——分别为以
Figure 277040DEST_PATH_IMAGE032
点、
Figure 241585DEST_PATH_IMAGE037
点、
Figure 285633DEST_PATH_IMAGE038
点为原点的纵向水平坐标值，
Figure 917603DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 756115DEST_PATH_IMAGE039
——分别为路基箱
Figure 739114DEST_PATH_IMAGE033
段、
Figure 318344DEST_PATH_IMAGE034
段、
Figure 804820DEST_PATH_IMAGE035
段任一截面转角，
Figure 814234DEST_PATH_IMAGE040
；
Figure 18950DEST_PATH_IMAGE041
——分别为路基箱
Figure 404801DEST_PATH_IMAGE033
段、
Figure 480204DEST_PATH_IMAGE034
段、
Figure 926098DEST_PATH_IMAGE035
段任一截面弯矩，
Figure 618110DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 810582DEST_PATH_IMAGE043
——分别为路基箱
Figure 271650DEST_PATH_IMAGE033
段、
Figure 622866DEST_PATH_IMAGE034
段、
Figure 536595DEST_PATH_IMAGE035
段最大弯矩，
Figure 264249DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 845403DEST_PATH_IMAGE044
——分别路基箱
Figure 367520DEST_PATH_IMAGE033
段、
Figure 893179DEST_PATH_IMAGE034
段、
Figure 909677DEST_PATH_IMAGE035
段任一截面剪力，
Figure 427613DEST_PATH_IMAGE045
；
Figure 605784DEST_PATH_IMAGE046
——分别为路基箱
Figure 743373DEST_PATH_IMAGE033
段、
Figure 563562DEST_PATH_IMAGE034
段、
Figure 102997DEST_PATH_IMAGE035
段最大剪力，
Figure 717649DEST_PATH_IMAGE045
；
Figure 342534DEST_PATH_IMAGE047
——中间一节路基箱（7）的一端与相邻一节路基箱之间横向多个凹凸卡槽的连接剪力，
Figure 559889DEST_PATH_IMAGE045
；
Figure 363284DEST_PATH_IMAGE048
——路基箱（7）的允许弯矩,
Figure 148837DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 870806DEST_PATH_IMAGE049
——路基箱（7）的允许剪力,
Figure 282064DEST_PATH_IMAGE045
。
3.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的路基箱（7）是由顶板（73）、纵梁（71）、横梁（72）、底板（74）焊接而成的矩形状钢质箱体，每节长5m×宽4m、厚度20cm～30cm，纵梁（71）和横梁（72）均为工字钢梁，顶板（73）和底板（74）均为厚度10mm～15mm的钢板，顶板（73）表面加焊V型防滑条；所述路基箱（7）的整体和部件的尺寸根据施工便道的宽度、所需承受的荷载以及软土地基的承载力确定。
4.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的路基箱（7）四角位置处预留孔洞，铺设完成后打入插销（75）作为定位部件。
5.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于每节所述的路基箱（7）的两端端头横向分别设有多个凸卡槽（76）和多个凹卡槽（77），拼接时将每相邻两节路基箱（7）对应的凸卡槽（76）和凹卡槽（77）相互对接嵌合，再用螺栓固定。
6.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的固化土（2）为利用固化剂和软土之间产生的一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的地基土，该固化土（2）的7d无侧限抗压强度不小于3MPa。
7.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的乳化沥青封层（3）为不粘轮乳化沥青喷洒在固化土顶面的封层。
8.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的碎石层（4）为施工便道简易路基的主要承重结构，由碎石粒径小于4cm的级配碎石组成，含泥量小于3%，厚度50cm～100cm，压实度不小于80%；所述的砂垫层（5）为中粗砂，含泥量小于3%，厚度3cm～5cm。
9.根据权利要求1所述的一种滩涂地带上的施工便道结构，其特征在于所述的土工格栅（6）为钢塑土工格栅。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的滩涂淤泥地带上施工便道结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：
步骤一、拟定滩涂淤泥地带上施工便道结构方案
Figure 937037DEST_PATH_IMAGE050
根据施工便道所承受的施工荷载和地质钻探资料以及设计图纸，拟定路基箱（7）的选型以及土工格栅（6）、砂垫层（5）、碎石层（4）、乳化沥青封层（3）、固化土（2）的厚度和技术指标；
②通过公式一～公式三计算路基箱（7）底最大脱空长度2a以及相应的变形和内力；
步骤二、固化土施工
①清除处理区域表面杂质；
②按照设计固化土顶标高对软土回填整平，施工前进行现场试搅，如遇搅拌头自身难以搅拌下沉土层，先对这部分土层进行整体或局部翻挖，且翻挖并大致整平后再进行固化施工；
③将施工区域进行放样划分区块，划分尺寸为5m×5m或5m×6m的处理区域；
④根据处理段落的软土工程量计算固化剂用量，采用固化剂自动定量供料系统设置固化剂喷料速率，固化剂添加控制系统安装于后台供料系统中，实时控制固化剂的添加量，精确计量，减少材料浪费，并实时记录和保存固化剂用量过程，形成报告；
Figure 18125DEST_PATH_IMAGE051
搅拌设备直插式对原位土进行搅拌；
Figure 758548DEST_PATH_IMAGE052
搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到固化设计底部；
Figure 458651DEST_PATH_IMAGE053
搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化剂的喷料速率控制在80kg/min～150kg/min，具体速率根据现场实际操作情况进行相应调整，满足施工过程能够均匀喷撒搅拌；
Figure DEST_PATH_IMAGE054
固化施工完毕后，对施工区域进行平整，并对表面进行拍打压实，以保证板体的整体性及表层土体的压实度，固化土养生时间7d以上，采用自然养生；如遇雨天则在固化场地表面铺设塑料薄膜，同时加强场地排水，减少雨水影响；
步骤三、乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、土工格栅施工
①清除固化土（2）基面上的浮土、杂物，放样调平层的中线及边线，并在两侧路肩边缘处设指示桩，进行测量放线，高程采用水准仪进行测量；
②固化土（2）顶面喷洒不粘轮乳化沥青封层，不粘轮乳化沥青洒布量折算成纯沥青用量为0.35kg/m2～0.45kg/m2，封层应喷洒均匀；
③将碎石均匀摊铺在预定宽度的不粘轮乳化沥青封层上，每层20cm～30cm，分层用轻型压路机压实；
④砂垫层（5）分两次摊铺，第一层1cm～2cm,在第一层砂垫层上铺设土工格栅并展平，边角用土钉固定，土工格栅接头重叠，重叠宽度50cm～100cm；
⑤在土工格栅（6）上摊铺第二层砂垫层1cm～2cm,用轻型压路机静压平整；
步骤四、吊装路基箱
Figure 620992DEST_PATH_IMAGE050
用吊机将检验合格的路基箱（7）沿施工便道纵向铺设第一节，在路基箱四角预留孔洞内打下钢质的插销，插销顶部与路基箱顶板用扣件扣紧，要求定位准确；
Figure 13927DEST_PATH_IMAGE055
用吊机吊装第二节路基箱，将第二节路基箱一端是多个凸卡槽（76）与铺设好的第一节路基箱一端对应的多个凹卡槽（77）相互对接嵌合，再用螺栓固定；
③按以上顺序拼接纵向所有路基箱，若为双幅施工便道，另一幅也按此顺序铺设路基箱；
④在已完成铺设的路基箱（7）适当位置设置水平位移和沉降观测点，开展首次观测并记录；
⑤用地质雷达检测已完成铺设的路基箱与砂垫层的接触情况，作为使用阶段的对比数据；
步骤五、使用维护
Figure 241646DEST_PATH_IMAGE050
路基箱（7）施工便道施工完成后，定时用全站仪和地质雷达检测路基箱的水平位移、竖向沉降和路基箱底脱空情况，掌握路基箱施工便道使用动态，判别路基箱底有无脱空数据，若发生路基箱摇摆、跳动情况，应及时用全站仪和地质雷达检测；
Figure 604495DEST_PATH_IMAGE055
若发生路基箱脱空范围达到临界值，则拆除路基箱修复脱空后再次铺设路基箱，再恢复使用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115198591A (zh) * 2022-06-22 2022-10-18 大庆政桥石油技术服务有限公司 一种道路和井场施工用的路基箱

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