CN114318988B - 一种非阻断加筋路基 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非阻断加筋路基，由小间距加筋土复合体承压墙、小间距强加筋土复合体承载板和上层路基组成，通过创新性的采用小间距加筋土复合体承压墙上设置限制曲率的小间距强加筋土复合体承载板，同时，充分保证路基高度大于柔性限制曲率复合体承载板土拱效应的高度，以保证路基顶部无不均匀沉降，此外，坡面部分区域加筋以抵抗底层坡面的由通道带来的土拱效应，最终形成抗交通动荷载强、抗震能力极佳的柔性非阻断加筋路基。本发明创造了一种通过路基本身加筋实现路基非阻断功能的非阻断路基结构，有效节约造价、节省材料、减轻运输重量、降低碳排放量，实现了意向不到的技术效果，达到了前所未有的通道节能环保效果。

Description

一种非阻断加筋路基

技术领域：

本发明属于道路工程技术领域，特别涉及填方路基，亦适用于其他采用小间距加筋土复合体承压墩、柱、墙联合小间距强加筋土复合体板通过土拱效应将土石等填料体支撑于地面上的广场、平台等结构。

背景技术：

传统的路基结构，采用土石等填料紧密填充压实。路基作为带状结构对其穿越空间造成显著的空间分割，阻断道路两侧的水流、管线、动物等穿越。对路基阻断水流而言，尤其在沟谷区建设的路基工程，严重阻断了山区地表降水冲刷水流，给路基工程的稳定带来了风险，需要设置大量涵洞及配套改沟工程，投入巨大。对管线工程而言，既有运营中路基的穿跨越工程投资巨大。对于动物而言，在动物栖息地或活动区域内建设路基会对栖息地切割，不仅使其面积减少，还会导致其破碎化，阻碍动物种群和基因交流，带来生物多样性降低等不利影响。尤其是封闭型道路(高速公路或铁路)路基，它明显减少了道路两侧栖息地内野生动物种群间的交流、迁徙、觅食、生息繁衍、躲避天敌的机会，已经对野生动物的生存构成了严重威胁。

现有的路基结构，通常借助增加承载结构物的形式实现路基穿越，如路基内埋设涵洞、管道、以桩板支撑等的桥式路基替代既有路基。如“一种薄壁环形装配式地下通道(专利号：CN201420320661.8)”、“一种桥隧涵洞预制构配件与施工工艺(专利号：CN202011034055.6)”、“一种基于生态廊道建设便于生物穿越的道路涵洞(专利号：CN201911246932.3)”、“预制混凝土涵洞组装结构(专利号：CN201310321391.2)”、“一种用于涵洞的波纹板拱涵(专利号：CN201920972947.7)”、“一种路下式野生动物通道(专利号：)CN201921313931”、“一种适用于公路的大中型哺乳动物通道(专利号：CN201922336876.4)”、“一种装配化通道式无土路基(专利号：CN202011103053.8)”、“一种装配化墙板、桩板组合式无土路基(专利号：CN201710543226)”、“一种适用于工业化建造的预制板墙式无土路基(专利号：CN201720806173.1)”。未见基于路基本身，而不采用增加材料为钢材、混凝土等高承载结构物方案建造的非阻断式路基。

目前，国家对节能环保提出了高要求，采用在路基中增加钢材、混凝土等承载结构物的方式实现路基横向通过功能的方式，碳排放量大，经济投入高。因此，需要在节能环保、就地取材、降低碳排放、降低投资基础上，提供一种基于传统路基填料的环保非阻断式路基的新技术方案来解决上述问题。现提出一种非阻断加筋路基，基于路基填料，通过加筋的方式实现路基的横向通过功能。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种非阻断加筋路基。

本发明所需要解决的技术问题采用以下方法进行实现：

一种非阻断加筋路基，由以下三部分由下至上组成：小间距加筋土复合体承压墙、小间距强加筋土复合体承载板和上层路基。

所述小间距加筋土复合体承压墙为采用坚硬粒料和土工合成材料小间距加筋形成的复合承压墙，沿路基横断面方向按一定间距布设，墙厚≥小间距强加筋土复合体承载板筋材锚固长度的2倍。墙体由筋材和加筋区填料组成：其中筋材采用土工合成材料，筋材间距为≤30cm，筋材端部返包回折形成墙面。加筋区填料采用级配碎石、天然砂砾石、未筛分碎石等坚硬粒料，加筋区填料压实度≥95％。

所述小间距强加筋土复合体承载板为采用级配碎石和高强密织土工合成材料小间距加筋形成的复合体承载板，该复合体承载板为限制曲率板，上部路基的应变与复合体承载板曲率相关。承载板由筋材和加筋区填料组成：其中筋材采用高强密织土工布，筋材间距为≤30cm，筋材延伸率低，蠕变小，筋材端部返包回折形成板端面。加筋区填料采用级配碎石，加筋区填料压实度≥95％。

所述上层路基为坡面部分区域加筋的传统路基结构。由筋材和填料组成：其中筋材采用土工合成材料，筋材间距为≤30cm，筋材端部返包回折形成坡面，筋材铺设顶面高度为小间距加筋土复合体承压墙顶部至承压墙净距离的3倍高度，筋材铺设宽度为两侧坡面至路基顶部边线向内≥2m范围。上层路基的总高度≥筋材铺设高度。

本发明的进一步技术：

优选的，所述小间距加筋土复合体承压墙的加筋区填料为开级配，水流可自由流过，填料内摩擦角不小于45°，填料与筋材摩擦系数均较大，填料最大粒径均不大于5cm，加筋区填料要求控制细粒含量，其中粒径300um及以下细粒含量≤5％。筋材为经、纬向抗拉强度均为50kN/m以上的聚丙烯、聚酯有纺、无纺土工布，加筋间距通常采用20cm，筋材需张紧。

优选的，所述小间距强加筋土复合体承载板的筋材采用经向抗拉强度为400kN/m以上的聚丙烯、聚酯有纺土工布，在3＜环境酸碱度PH值＜9的条件下，优先选用蠕变系数小的聚酯有纺土工布，筋材的经向铺设方向为沿道路轴线方向，即筋材经向为垂直于小间距加筋土复合体承压墙墙面方向，筋材需张紧。

优选的，所述上层路基的筋材采用有纺土工布、土工格栅、无纺土工布等，铺设范围为底层坡面的土拱(漏斗)区域。上层路基高度必须大于小间距加筋土复合体承压墙顶部至承压墙净距离的3倍高度。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出的非阻断加筋路基，下部为承载能力强的小间距加筋土复合体承压墙，中部设置限制曲率的小间距强加筋土复合体承载板，顶部为坡面部分区域加筋以抵抗底层坡面的由通道带来的土拱(漏斗)效应的路基结构。结构整体采用天然碎石、砾石、或人工砂石料、黏性土等低碳环保可就地取材的材料，通过合适填料性能下筋材强度、间距选择，采用竖向小间距分层加筋，形成承载能力强的支撑墙、限制曲率的柔性承载板、底层部分范围有土拱(漏斗)效应但顶层位于无沉降变形区的柔性路基，最终构成了抗交通动荷载强、抗震能力极佳的柔性非阻断加筋路基。

附图说明:

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为非阻断加筋路基横断面示意图；

图2为图1中Ⅰ-Ⅰ剖面示意图；

图3为图1中Ⅱ-Ⅱ剖面示意图；

图4为图1中Ⅲ-Ⅲ剖面示意图。

具体实施方式:

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1-4，一种非阻断加筋路基，高度7m、路基顶宽11.5m，坡面坡度为1:1.5，底部宽度32.5m。

小间距加筋土复合体承压墙1的厚度为4m、高度为2m、墙间净间距为0.6m，形成的过路基通道为0.6×2m(宽×高)，通道净间距为4m。填料1-2采用开级配粒料，分别为17.5mm粒料5％，14mm粒料5％，10mm粒料30％，6mm粒料50％及2mm粒料10％。筋材1-1采用PP扁丝有纺土工布(黑色)，经纬向抗拉强度均为80kN/m，加筋间距为20cm。

小间距强加筋土复合体承载板2厚度为90cm，填料2-2采用级配碎石，筋材2-1采用PET有纺土工布(白色)，幅宽≥5m，经纬向抗拉强度分别为600kN/m和50kN/m，筋材层数为3层。

路基结构3高度为4.1m，填料3-2采用黏土，其中加筋区高度为底部向上0.9m高度范围(3倍墙间距-承载板厚度＝3×0.6-0.9＝0.9m)，筋材3-1采用PP扁丝有纺土工布(黑色)，经纬向抗拉强度均为40kN/m，筋材层数为4层。

非阻断加筋路基相较传统路基增加材料如下：经纬向抗拉强度均为80kN/m的PP扁丝有纺土工布(黑色)213.0m²/延米，单价为16元每平米，重量为340g每平米；经纬向抗拉强度分别为600kN/m和50kN/m的PET有纺土工布(白色)91.0m²/延米，单价为20元每平米，重量为1020g每平米；经纬向抗拉强度均为40kN/m的PP扁丝有纺土工布(黑色)80.1m²/延米，单价为12元每平米，重量为200g每平米；总体来说每延米仅增加土工合成材料181.3kg，共计6189.2元。

采用与非阻断加筋路基同等条件的填料，路基内埋深5m(未计路面结构)的0.6×2×32.5m(宽×高×长)现浇钢筋混凝土矩形涵洞，涵洞壁厚至少为20cm，钢筋混凝土涵洞每延米混凝土用量为5.08m³，按含钢量160kg/m³计算，用钢量为每延米812.8kg，以混凝土每立方600元的市场价计算，每延米混凝土材料价格3048元；钢筋按以每千克4.5元的市场价计算，每延米钢筋材料价格3657.6元，传统钢筋混凝土通道方案，每延米材料造价为6705.6元，每延米运输材料重量为11988.8kg。

由本实施例可见，采用非阻断加筋路基，实现了材料造价削减(材料造价减少7.7％)、材料运输重量大幅减少(减少至传统方案1.5％)，用材极大的降低了碳排放量，达到了前所未有的经济、技术、环保效果。

综合可见，本发明提出的非阻断加筋路基，基于既有经济性好的天然填料，通过创新性的采用小间距加筋土复合体承压墙上设置限制曲率的小间距强加筋土复合体承载板，同时，充分保证路基高度大于柔性限制曲率复合体承载板土拱(漏斗)效应的高度，以保证路基顶部无不均匀沉降，此外，坡面部分区域加筋以抵抗底层坡面的由通道带来的土拱(漏斗)效应的路基结构，最终形成抗交通动荷载强、抗震能力极佳的柔性非阻断加筋路基。本发明创造了一种通过路基本身加筋实现路基非阻断功能的非阻断路基结构，实现了意向不到的技术效果，达到了前所未有的通道节能环保效果。

事实上，本发明实施例中的小间距加筋土复合体承压墙还可以设置为小间距加筋土复合体承压墩、柱等，小间距强加筋土复合体承载板也可采用单层筋材，根据工程实际的需要及所处的地理环境，本结构可以应用到其他领域，比如支撑于地面上的广场、平台等，即利用小间距加筋土承载下部结构+小间距加筋土承载平台通过土拱效应将土石等填料体支撑于其上的结构均属于本发明的保护范畴。

综合可见，本发明提出的非阻断加筋路基，基于既有经济性好的天然填料，通过创新性的采用小间距加筋土复合体承压墙上设置限制曲率的小间距强加筋土复合体承载板，同时，充分保证路基高度大于柔性限制曲率复合体承载板土拱(漏斗)效应的高度，以保证路基顶部无不均匀沉降，此外，坡面部分区域加筋以抵抗底层坡面的由通道带来的土拱(漏斗)效应的路基结构，最终形成抗交通动荷载强、抗震能力极佳的柔性非阻断加筋路基。本发明创造了一种通过路基本身加筋实现路基非阻断功能的非阻断路基结构，实现了意向不到的技术效果，达到了前所未有的通道节能环保效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种非阻断加筋路基，其特征在于，由以下三部分由下至上组成：小间距加筋土复合体承压墙、小间距强加筋土复合体承载板和上层路基；

所述小间距加筋土复合体承压墙由筋材和加筋区填料组成；

所述小间距加筋土复合体承压墙为采用坚硬粒料和土工合成材料小间距加筋形成的复合承压墙，沿路基横断面方向间距布设，墙厚≥小间距强加筋土复合体承载板筋材锚固长度的2倍；所述小间距加筋土复合体承压墙的筋材采用土工合成材料，筋材间距为≤30cm，筋材端部返包回折形成墙面，加筋区填料采用坚硬粒料，加筋区填料压实度≥95%；

所述小间距强加筋土复合体承载板由筋材和加筋区填料组成；

所述小间距强加筋土复合体承载板为采用级配碎石和高强密织土工合成材料小间距加筋形成的复合体承载板，所述小间距强加筋土复合体承载板的筋材采用高强密织土工布，筋材间距为≤30cm，筋材端部返包回折形成板端面，加筋区填料采用级配碎石，加筋区填料压实度≥95%；

所述上层路基为坡面部分区域加筋的传统路基结构，由筋材和填料组成;

所述上层路基为坡面部分区域加筋的传统路基结构，其中筋材采用土工合成材料，筋材间距为≤30cm，筋材端部返包回折形成坡面，筋材铺设顶面高度为小间距加筋土复合体承压墙顶部至承压墙净距离的3倍高度，筋材铺设宽度为两侧坡面至路基顶部边线向内≥2m范围，上层路基的总高度≥筋材铺设高度；

所述小间距加筋土复合体承压墙间形成过路基通道。

2.根据权利要求1中所述的一种非阻断加筋路基，其特征在于，所述小间距加筋土复合体承压墙的加筋区填料为开级配，填料内摩擦角不小于45°，填料最大粒径均不大于5cm，加筋区填料中粒径300um及以下细粒含量≤5%，筋材经、纬向抗拉强度均为50kN/m以上，加筋间距采用20cm。

3.根据权利要求1中所述的一种非阻断加筋路基，其特征在于，所述小间距强加筋土复合体承载板的筋材经向抗拉强度为400kN/m以上，筋材的经向铺设方向为沿道路轴线方向，即筋材经向为垂直于小间距加筋土复合体承压墙墙面方向。

4.根据权利要求1中所述的一种非阻断加筋路基，其特征在于，所述上层路基高度大于小间距加筋土复合体承压墙顶部至承压墙净距离的3倍高度。

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