CN116657449A - 可变刚度废旧轮胎加筋路基结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了可变刚度废旧轮胎加筋路基结构。该加筋路基结构包括土工格栅、废旧轮胎、连接钉、路基填料；在整平、夯实后的基础底面上，按照规范要求铺设一层土工格栅，去除废旧轮胎两侧的胎壁，将废旧轮胎放置在土工格栅上，将一定长度的连接钉卡在相邻两个废旧轮胎的胎冠上并插入下部基础地面一定深度，使相邻的废旧轮胎与土工格栅固定在基础底面之上，在每个废旧轮胎内部和废旧轮胎之间填充路基填料，压实路基填料。本发明通过选择不同尺寸、规格的废旧轮胎，不同类型、级配、粒径的路基填料和不同强度的土工格栅，构成刚度可在一定范围内变化的加筋路基结构，施工简便、工期短、成本低，提高了路基的承载力和刚度，可用于改善半填半挖路基不均匀沉降，同时提高了废旧轮胎的回收利用率。
Description
技术领域
本申请涉及公路路基工程施工的技术领域，尤其涉及可变刚度废旧轮胎加筋路基结构。
背景技术
近年来，黄土地区对交通运输资源的需求逐步增加，但黄土沟壑区地质条件差异、地形高低起伏，给公路建设带来了极大的挑战，特别是该地区沟谷和坡体湿软地基、特殊的地形地貌和复杂的水文地质条件，使得该地区路基受力和变形极不均匀，而规范设计方法的不完善以及工程人员对加筋机理缺乏正确认识，导致公路运营过程中相继出现了路基沉降和不均匀沉降过大、坡体坡面沉陷、失稳破坏等病害，严重影响了公路的安全运营。
近年来各种不同加筋材料广泛用于高速公路、铁路与水利工程中，不同加筋筋材的加筋效果存在差异，比如土工格栅等平面加筋材料应用范围具有一定的局限性，土工格室是目前较常应用的处置半填半挖路段不均匀变形的方式，同时起到补强加筋以及增大复合土体抗拉、抗剪性能的作用。废旧轮胎具有较好的三维立体空间，若将轮胎作为土体的加筋材料，能使路基具有更好的整体受力能力。废旧轮胎成本廉价，所用轮胎和填土都是回收再利用的材料，其应用前景非常广阔，用于边坡、堤岸、地基、挡土墙等工程中，是国际推广应用的新趋势。
废旧轮胎加筋路基结构的应用不仅充分利用了轮胎自身的强度，形成废旧轮胎-土工格栅-路基填料复合体结构，提高路基的整体刚度，减小路基的不均匀沉降；还可以直接回收利用大量废旧轮胎，减少了对废旧轮胎的二次加工，降低了回收利用成本，提高了回收利用率，实现废旧轮胎资源高效利用，减少废旧轮胎对环境的污染。该技术施工简便、成本低、提高路基刚度和承载力性能出色，故在黄土地区及其他不良地质地区推广使用具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本申请提供可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，承载力高以及刚度大且，可调节以适应不同地质环境。
第一方面，本申请提供一种可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，包括：
一种可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，包括土工格栅、废旧轮胎、连接钉和路基填料；
其中，所述土工格栅用以布置于整平夯实后的基础底面上；所述废旧轮胎布置于铺设好的土工格栅上；所述连接钉布置于相邻的两个轮胎之间，并穿过土工格栅插入下部基础底面预定深度；所述路基填料填充于废旧轮胎内部及轮胎与轮胎的间隔内。
可选地，所述废旧轮胎为由废旧轮胎切除两侧胎壁所形成的胎冠。
可选地，废旧轮胎的断面宽度H＝100mm～350mm，外直径为D＝500mm～1000mm，
可选地，所述废旧轮胎的负荷指数为I＝70～109。
可选地，所述土工格栅的抗拉强度不低于T＝30kN/m。
可选地，所述连接钉的钢筋型号为HPB300钢。
可选地，连接钉的筋材直径为d＝2～10mm。
可选地，所述路基填料为砂子、碎石、黄土、建筑垃圾再生集料、矿渣中的至少一种。
可选地，所述路基填料的最大粒径小于10cm。
可选地，所述连接钉被构造成“U型”
以上所公开的方案，相对于现有技术，取得了以下有益的技术效果：
1、本可变刚度废旧轮胎加筋路基结构包括土工格栅、废旧轮胎、连接钉、路基填料。在整平、夯实后的基础底面上，按照规范要求铺设一层土工格栅，去除废旧轮胎两侧轮胎的胎壁，将废旧轮胎放置在土工格栅上，将一定长度的连接钉卡在相邻两个废旧轮胎的胎冠上并插入下部基础地面一定深度，使相邻的废旧轮胎与土工格栅固定在基础底面之上，在每个废旧轮胎内部和废旧轮胎之间填充路基填料，整平、压实路基填料。废旧轮胎具有良好的三维立体结构，抗拉强度大，具有较好的力学性能，能承受较大的载荷，内部填充路基填料，在外部荷载作用下轮胎变形给内部填料施加侧限压力，增大内部路基填料的围压，增大路基填料抗压强度和抗压模量，从而提高地基土体的承载力和刚度。土工格栅可以限制土体竖向沉降和侧向位移，提高路基的抗剪能力。用连接钉将单个的废旧轮胎连接成整体，并与土工格栅一同固定在路基底面之上，形成废旧轮胎-土工格栅-路基填料复合体加筋路基结构，从而大程度地提高了路基的刚度和整体稳定性。
2、通过调整废旧轮胎加筋路基结构中所述各部分的选材用料，在合理范围内选取参数，可以实现对废旧轮胎加筋路基结构的刚度进行适当调整，可以满足不同地质环境条件对加筋路基结构刚度的要求，进一步降低工程造价，提高工作效率。
3、直接回收利用了大量废旧轮胎，不仅充分利用了轮胎自身的强度，还解决了废旧轮胎的堆放处置等问题，减少了对废旧轮胎的二次加工，降低了回收利用成本，提高了回收利用率，实现废旧轮胎资源高效利用，减少废旧轮胎对环境的污染。没有水泥和大型机械的使用，精简施工步骤，节约工期和降低成本。该技术施工简便、成本低、环保、提高路基刚度和承载力性能出色，故在黄土地区及其他不良地质地区推广使用具有重要意义。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例所公开的可变刚度废旧轮胎加筋路基结构在工程中应用示意图
图2为本申请实施例所公开的可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的剖面结构示意图
图3为本申请实施例所公开的可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的平面结构示意图
图4为本申请实施例所公开的连接钉构造示意图
图5为本申请实施例所公开的可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的三维结构示意图
其中，图中元件标识如下：
1-土工格栅；2-废旧轮胎；3-连接钉；4-路基填料；5-废旧轮胎胎冠；6-废旧轮胎内部路基填料；7-废旧轮胎之间路基填料；8-可变刚度废旧轮胎加筋路基结构；9-路床；10-路面。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
参见图1，本发明提供了道路，其包括可变刚度废旧轮胎加筋路基结构8和覆盖于可变刚度废旧轮胎加筋路基结构8上的路面10，路面10被配置于路床9所界定的空间内。
参见图2和图3，上述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，该结构由土工格栅1、废旧轮胎2、连接钉3、路基填料4共同构成。
在整平、夯实后的基础底面上，按照规范要求铺设一层土工格栅1，去除废旧轮胎2两侧轮胎的胎壁，保留废旧轮胎的胎冠5，将废旧轮胎2放置在土工格栅1上，将一定长度的连接钉3卡在相邻两个废旧轮胎的胎冠5上并插入下部基础地面一定深度，使相邻的废旧轮胎2与土工格栅1固定在基础底面之上，在每个废旧轮胎内部6和废旧轮胎之间7填充路基填料4，整平、压实路基填料4。土工格栅1的抗拉强度不低于T＝30kN/m，所需土工格栅1的抗拉强度由所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度决定。废旧轮胎2的尺寸、规格特征为：废旧轮胎2的断面宽度H＝100mm～350mm，外直径为D＝500mm～1000mm，负荷指数为I＝70～109，所需废旧轮胎2的尺寸、规格由所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度大小决定。废旧轮胎2需切除轮胎两侧的胎壁，仅保留轮胎的胎冠5。连接钉3的钢筋型号为HPB300钢，连接钉3的筋材直径为d＝2～10mm，所需连接钉的筋材直径、连接钉的长度由所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度和选用轮胎的尺寸决定。路基填料4为砂子、碎石、黄土、建筑垃圾再生集料、矿渣中的至少一种，路基填料的最大粒径小于10cm，所需路基填料4的类型，级配、粒径、密实度由所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度决定。
参见图4，本发明所提供的连接钉3的长度L根据选用废旧轮胎2的尺寸确定。连接钉3整体呈U型。
可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度由废旧轮胎、土工格栅、连接钉、路基填料的参数共同确定。以断面宽度H0＝200mm，外直径D0＝600mm，负荷指数I＝86的废旧轮胎的拉伸模量Et0为参照，作为参照标准的土工格栅的抗拉强度T0＝80kN/m，作为参照标准的连接钉的直径d0＝10mm，作为参照标准的路基填料的变形模量Es0有相关土工试验确定，所述的可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度：
EI＝RF*Et0*D0*H0 3/12
RF＝RFH*RFD*RFI*RFEt*RFd*RFEs
式中，EI——可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的刚度；
RF——总刚度折减系数；
RFH——刚度折减系数，由轮胎断面宽度与H0比值确定；
RFD——刚度折减系数，由轮胎外直径与D0比值确定；
RFI——刚度折减系数，由轮胎负荷指数与I0比值确定；
RFEt——刚度折减系数，由格栅抗拉强度与T0比值确定；
RFd——刚度折减系数，由连接钉3直径与d0比值确定；
RFEs——刚度折减系数，由填料模量与Es0比值确定。
现在针对一个常见的应用场景中，来阐述本申请施工的操作过程。应当注意的是，此常见的实施方案不可作为理解本申请所声称所要解决技术问题的必要性特征认定的依据，其仅仅是示范而已。
上述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构的具体的施工步骤如下：
S1、整平场地，施工所需要的材料和设备进场，做好施工前的准备工作；
S2、废旧轮胎去掉轮胎两侧的胎壁，保留胎冠，按照轮胎外直径规格存放至施工场地；
S3、根据设计图纸在施工场地中按设计长度裁剪土工格栅，并在已经整平、压实的地基上铺设一层土工格栅，用连接钉固定土工格栅的接头部分，每米宽用连接钉6根，保持均匀距离固定；固定好格栅端部后，用铺筑机将格栅缓缓向前拉铺，每铺10米长进行人工拉紧和调直一次；相邻的两幅土工格栅需搭接0.2m，每隔1.5-2m用U型钉固定于地面；
S4、在铺设好的土工格栅上均匀整齐紧凑地布置废旧轮胎，尺寸规格相近的轮胎布置在一起，将一定长度的连接钉卡在相邻两个废旧轮胎的胎冠上并插入下部基础地面一定深度，使相邻的废旧轮胎与土工格栅固定在基础底面之上；
S5、路基填料应均匀、密实，填方路基应分层铺筑均匀压实，路基填料为砂子、碎石、黄土、建筑垃圾再生集料、矿渣中的至少一种，路基填料的最大粒径小于10cm，轮胎加筋层铺设定位后，及时填料覆盖，暴露时间不得超过48h，用人工配合挖掘机、装载机向轮胎内回填路基填料，轮胎内回填的填料高度应大于轮胎高度8～10厘米，轮胎加筋层内回填满以前严禁任何施工机械设备在轮胎加筋层上施工，并预留5～8米的轮胎加筋层不进行填料，待第二段施工时在将填料补填至高出轮胎加筋层高度2～3厘米；
S6、填料首先用平地机粗平，粗平应使表面大致平整，粗平后用压路机碾压一遍，以暴露出潜在不平及时进行补料，然后用平地机进行精平，精平必须保证表面平整，无凹凸现象，将多余的填料用人工回填至没有填料的预留段内；
S7、路基填料采用三轮压路机静碾压实，碾压时两端再各预留5～8米不碾压，待第二段施工时与该预留部分一块碾压，碾压的顺序是先两侧后中间，碾压时压轮不能直接与轮胎加筋层接触。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，包括土工格栅、废旧轮胎、连接钉和路基填料；
其中，所述土工格栅用以布置于整平夯实后的基础底面上；所述废旧轮胎布置于铺设好的土工格栅上；所述连接钉布置于相邻的两个轮胎之间，并穿过土工格栅插入下部基础底面预定深度；所述路基填料填充于废旧轮胎内部及轮胎与轮胎的间隔内。
2.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述废旧轮胎为由废旧轮胎切除两侧胎壁所形成的胎冠。
3.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，废旧轮胎的断面宽度H＝100mm～350mm，外直径为D＝500mm～1000mm。
4.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述废旧轮胎的负荷指数为I＝70～109。
5.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述土工格栅的抗拉强度不低于T＝30kN/m。
6.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述连接钉的钢筋型号为HPB300钢。
7.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，连接钉的筋材直径为d＝2～10mm。
8.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述路基填料为砂子、碎石、黄土、建筑垃圾再生集料、矿渣中的至少一种。
9.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述路基填料的最大粒径小于10cm。
10.根据权利要求1所述可变刚度废旧轮胎加筋路基结构，其特征在于，所述连接钉被构造成“U型”。
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