CN212223490U - 一种山区高速泡沫轻质土路基结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种山区高速泡沫轻质土路基结构，属于路基边坡施工技术领域。所述路基结构包括台阶，台阶的最低一级端部设有向下延伸的挡墙，挡墙上设有混凝土基座，混凝土基座上设有预制面板，预制面板与台阶之间浇筑有泡沫轻质土；预制面板包括多块混凝土面板，多块混凝土面板堆砌设置形成一墙面，相邻的两块混凝土面板上分别设有预埋环，相邻两预埋环远离混凝土面板的一端通过连接钢筋连接，拉杆的一端固定连接于一连接钢筋上，拉杆的另一端固定连接于另一相邻的连接钢筋上；角钢立柱穿过混凝土基座和挡墙竖直设置于边坡路基上，拉杆的弯折处的内壁与角钢立柱固定连接。本实用新型通可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。

Description

一种山区高速泡沫轻质土路基结构

【技术领域】

本实用新型涉及路基边坡施工技术领域，具体涉及一种山区高速泡沫轻质土路基结构。

【背景技术】

在路基施工中，随着我国的高速公路起步较晚，近年来社会经济持续快速发展，高速公路交通量迅速增加，早期修建的部分高速公路已经达到或者超过了设计通行能力。高速公路改扩建，将成为未来十多年高速公路建设事业新的热点。我国土地资源相对匮乏，道路附近建筑物密集，拆迁难度大、成本高。

路基较为陡峭时，一般都会采用抗滑桩或衡重式路肩墙，但是采用抗滑桩及衡重式路肩墙施工成本高，工期较长，对环境破坏较为严重，于是采用挡墙+泡沫土的路基填筑方式，这种方法，路基填筑能超过12m，且稳定性较好。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种山区高速泡沫轻质土路基结构，通过采用挂板直立式泡沫轻质土路堤，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种山区高速泡沫轻质土路基结构，包括设于边坡路基上的台阶，所述台阶的最低一级端部设有向下延伸的挡墙，所述挡墙上设有混凝土基座，所述混凝土基座上设有预制面板，所述预制面板与所述台阶之间浇筑有泡沫轻质土；

所述预制面板包括多块混凝土面板、角钢支柱、拉杆、预埋环和连接钢筋，所述多块混凝土面板沿水平方向和竖直方向堆砌设置形成一墙面且多块混凝土面板之间固定连接，水平方向上和竖直方向上的相邻的两块混凝土面板上分别设有所述预埋环，相邻两所述预埋环远离所述混凝土面板的一端通过所述连接钢筋连接，所述拉杆为弯折状拉杆，所述拉杆的一端固定连接于一所述连接钢筋上，所述拉杆的另一端固定连接于另一相邻的所述连接钢筋上；所述角钢立柱穿过所述混凝土基座和挡墙竖直设置于边坡路基上，所述拉杆的弯折处的内壁与所述角钢立柱固定连接，所述角钢立柱与所述多块混凝土面板相向设置。

进一步地，所述挡墙朝向所述台阶倾斜设置，且所述挡墙的高度为2-8米。

进一步地，每一级所述台阶的远离所述预制面板的一端均设有盲沟，所述挡墙上设有泄水孔，所述盲沟内埋设有软式透水管，所述盲沟中的水通过所述软式透水管从所述泄水孔排出。

进一步地，所述台阶上铺设有碎石层，所述软式透水管与所述碎石层之间以及所述碎石层上均设有透水土工布。

进一步地，所述台阶的竖直面上还倾斜插设有加固锚杆，所述加固锚杆的插入所述台阶内的一端与所述台阶之间浇筑有砂浆。

进一步地，所述预制面板与所述台阶之间还铺设有钢筋网，所述泡沫轻质土浇筑于所述钢筋网上。

进一步地，所述混凝土基座上还开设有安装槽口，所述预制面板的一端固定于所述安装槽口内。

进一步地，所述泡沫轻质土由如下重量份的组分制成：水泥150-200份，硅藻土20-50份，减水剂10-20份，发泡剂6-12份，合成纤维5-20份和水100-200份；

所述发泡剂是由十二烷基硫酸钠、松香皂类发泡剂和硅藻土改性剂按重量比为60-70:20-30:7-12的配比得到。

进一步地，所述硅藻土改性剂的制备方法为：

(1)往废纸中加入纤维素酶，搅拌2-3小时，离心取上清液，再添加轻质碳酸钙溶液，升温至45-55℃，搅拌均匀后，得改性纸浆液；其中，所述纤维素酶与所述废纸的质量比为1:0.005-0.01；所述轻质碳酸钙溶液的质量浓度为0.05-0.1％，所述废纸与轻质碳酸钙溶液的固液比为1:1.5-3；

(2)将十烷基三甲基溴化铵2-10份溶于20-60份的水中，得十烷基三甲基溴化铵溶液；将十烷基三甲基溴化铵溶液和硅藻土按1:0.5-0.8的质量比混合，搅拌1-3小时，再转入反应釜内于80-100℃下进行水浴加热6-8小时，完成后烘干，得烘干物；再将烘干物置于450-550℃的马弗炉内煅烧1-2小时；得改性硅藻土；

(3)将改性纸浆液与改性硅藻土按1:3-6的重量比混合，搅拌均匀，即得硅藻土改性剂。

进一步地，所述合成纤维为聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯醇中的两种或两种以上的混合物。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型在应用于公路线路经过山区陡峭路段时，采用泡沫轻质土的优势，固化自力性，避免了高填高挖带来的高边坡支护代价及对环境的破坏问题，降低了填土荷载，且采用台阶式可增加泡沫轻质土于山体的摩擦力，能起到更好的衔接作用，保证了稳定性。同时，本实用新型通过将预制面板竖直设置，以及在所述预制面板与所述台阶之间浇筑直立性良好的泡沫轻质土，使得本实用新型为挂板直立式泡沫轻质土路堤，通过采用挂板直立式泡沫轻质土路堤，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。且由于泡沫轻质土的容重约为普通土的1/3-1/2，可大幅降低填土荷载，减少地基附加应力，有效控制路基工后沉降，避免纵向裂缝病害的产生。

(2)本实用新型中的预制面板包括多块混凝土面板、角钢支柱、拉杆、预埋环和连接钢筋，通过预埋环、连接钢筋和拉杆的设置，可使多块混凝土面板与角钢支柱固定连接，由于所述角钢立柱穿过所述混凝土基座和挡墙竖直设置于边坡路基上，最终使得预制面板可稳固在边坡路基上，并具有良好的受力性能。

(3)本实用新型中的泡沫轻质土制作过程中所使用的发泡剂由十二烷基硫酸钠、松香皂类发泡剂和硅藻土改性剂按一定的重量比得到，且硅藻土改性剂由改性纸浆液与改性硅藻土制成，通过对废纸采用纤维素酶降解，再经轻质碳酸钙溶液处理，使获得的改性纸浆液具有较好的发泡能力；通过对硅藻土改性，提高了硅藻土的孔隙率、耐磨度和强度，再将改性纸浆液与改性硅藻土混合，利用改性纸浆液的发泡能力，结合改性硅藻土的高孔隙率、高耐磨度，获得了发泡良好且强度较高的硅藻土改性剂，最后再将硅藻土改性剂与十二烷基硫酸钠、松香皂类发泡剂按一定的重量比混合，十二烷基硫酸钠、松香皂类发泡剂使发泡剂的发泡性能进一步提高，使得本实用新型的发泡剂不仅具有良好的发泡性能、且耐磨度高、强度高，最终使得所得到的泡沫轻质土具有轻质高强的优点。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中预制面板的侧视图；

图3为本实用新型中预制面板的俯视图；

图4为本实用新型中混凝土面板的主视图；

图5为本实用新型中盲沟在台阶内的剖视图。

图中，1-混凝土基座，2-角钢立柱，3-安装槽口，4-混凝土面板，5-预制面板，6-拉杆，7-连接钢筋，8-预埋环，9-铁丝网，10-台阶，11-挡墙，12-泡沫轻质土，13-盲沟，131-软式透水管，14-碎石层，15-透水土工布，16-加固锚杆，17-支撑钢板，18-导流板，19-旋转套，20-球体，21-挂环，22-挂钩，23-钢筋网。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请参见图1至图5，一种山区高速泡沫轻质土路基结构，包括设于边坡路基上的台阶10，所述台阶10的最低一级端部设有向下延伸的挡墙11，所述挡墙11上设有混凝土基座1，所述混凝土基座1上设有竖直设置的预制面板5，本实施例中，所述混凝土基座1上还开设有安装槽口3，所述预制面板5的一端通过水泥砂浆固定于所述安装槽口3内。所述预制面板5与所述台阶10之间浇筑有泡沫轻质土12，泡沫轻质土具有轻质性，强度高(无侧限抗压强度可在0.3～5MPa范围内调整)，具有固化后直立性好，流动性好，无需振捣、压实，工期短，干扰小，便于施工等优点。且泡沫轻质土的容重约为普通土的1/3-1/2，可大幅降低填土荷载，减少地基附加应力，有效控制路基工后沉降，避免纵向裂缝病害的产生。由于预制面板5竖直设置，使得本实用新型为挂板直立式泡沫轻质土路堤，通过采用挂板直立式泡沫轻质土路堤，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。

所述预制面板5包括多块混凝土面板4、角钢支柱2、拉杆6、预埋环8和连接钢筋7，所述多块混凝土面板4沿水平方向和竖直方向堆砌设置形成一墙面且多块混凝土面板4之间通过水泥砂浆固定连接，水平方向上和竖直方向上的相邻的两块混凝土面板4上分别设有所述预埋环8，所述预埋环8的开口端与所述混凝土面板4内的铁丝网9固定连接，相邻两所述预埋环8远离所述混凝土面板4的一端(即非开口端)通过所述连接钢筋7两两连接，所述拉杆6为弯折状拉杆，所述拉杆6的一端固定连接于一所述连接钢筋7上，所述拉杆6的另一端固定连接于另一相邻的所述连接钢筋7上；所述角钢立柱2穿过所述混凝土基座1和挡墙11竖直设置于边坡路基上，所述拉杆6的弯折处的内壁与所述角钢立柱2固定连接，所述角钢立柱2与所述多块混凝土面板4相向设置。通过预埋环8、连接钢筋7和拉杆6可使多块混凝土面板4与角钢支柱2固定连接，由于所述角钢立柱2穿过所述混凝土基座1和挡墙11竖直设置于边坡路基上，最终使得预制面板5可稳固在边坡路基上，并具有良好的受力性能。

进一步地，所述挡墙11朝向所述台阶10倾斜设置，且所述挡墙11的高度为2-8米。将挡墙11倾斜设置，使其受力更好，进而提高了本实用新型的稳固性。

进一步地，每一级所述台阶10的远离所述预制面板5的一端均设有盲沟13，所述挡墙11上设有泄水孔，所述盲沟13内埋设有软式透水管131，所述盲沟13中的水通过所述软式透水管131从所述泄水孔排出。盲沟13及软式透水管131有利于路基排水，提高了本实用新型路基的稳固性和实用性。

进一步地，所述台阶10上铺设有碎石层14，所述软式透水管131与所述碎石层14之间以及所述碎石层14上均设有透水土工布15。通过透水土工布15的设置，可防止台阶10上积水，使水流通过软式透水管131流入盲沟内，且可有效地截留土颗粒，细沙，小石料等，提高了本实用新型的稳定性。

进一步地，所述台阶10的竖直面上还倾斜插设有加固锚杆16，所述加固锚杆16的插入所述台阶10内的一端与所述台阶10之间浇筑有砂浆，进一步提高了台阶的稳固性。

进一步地，所述预制面板5与所述台阶10之间还分层铺设有钢筋网23，所述泡沫轻质土12分层浇筑于所述钢筋网23上。泡沫轻质土12的分层浇筑，可保证底部的泡沫轻质土12也具有良好的密实度和强度。浇筑时，泡沫轻质土采用高压软管泵送施工，自流平，自密实，无需机械碾压和振捣，施工便捷高效，工期短，安全质量可控，对环境无污染，社会效益好。

进一步地，所述泡沫轻质土12可以由如下重量份的组分制成：水泥150-200份，硅藻土20-50份，减水剂10-20份，发泡剂6-12份，合成纤维5-20份和水100-200份；本实施例中所述泡沫轻质土12优选由如下重量份的组分制成：水泥180份，硅藻土30份，减水剂15份，发泡剂10份，合成纤维10份和水160份。

所述发泡剂可以由十二烷基硫酸钠、松香皂类发泡剂和硅藻土改性剂按重量比为60-70:20-30:7-12的配比得到。本实施例优选为由十二烷基硫酸钠、松香皂类发泡剂和硅藻土改性剂按重量比为65:25:10的配比得到

进一步地，所述硅藻土改性剂的制备方法为：

(1)往废纸中加入纤维素酶，搅拌3小时，离心取上清液，再添加轻质碳酸钙溶液，升温至50℃，搅拌均匀后，得改性纸浆液；其中，所述纤维素酶与所述废纸的质量比为1:0.008；所述轻质碳酸钙溶液的质量浓度为0.06％，所述废纸与轻质碳酸钙溶液的固液比为1:2.5；

(2)将十烷基三甲基溴化铵6份溶于50份的水中，得十烷基三甲基溴化铵溶液；将十烷基三甲基溴化铵溶液和硅藻土按1:0.6的质量比混合，搅拌2小时，再转入反应釜内于90℃下进行水浴加热7小时，完成后烘干，得烘干物；再将烘干物置于500℃的马弗炉内煅烧2小时；得改性硅藻土；

(3)将改性纸浆液与改性硅藻土1:4.5的重量比混合，搅拌均匀，即得硅藻土改性剂。

其中，所述减水剂为现有技术，所述合成纤维为聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯醇中的两种或两种以上的混合物，本实施例中优选为聚乙烯和聚乙烯醇按1:1的重量比组成的混合物。

本实用新型路基结构的施工方法中，主要包括开挖边坡路基、铺设碎石垫层、设置面板及基础、浇注气泡轻质土、铺设土工膜、上路面等步骤。

(1)施工区域划分：施工前，应结合设备生产能力、工期要求等对设计的浇筑体进行浇筑区和浇筑层的划分，为浇筑施工做好相关规划，

(2)路基开挖：按照设计图纸进行路基开挖，挖设台阶10，台阶10的高度及宽度大于1.5m。

(3)铺设挡墙：清除浇筑区基底杂物，确保基底无积水、无松软土，基底土层应进行必要的碾压处理，压实度应不低于80％，基底铺设挡墙。

(4)设置面板及基础

加工混凝土面板4，混凝土面板4由钢丝网9和预埋环8浇筑C25混凝土组成，浇筑混凝土基座1和加设模板，加工预制面板5，使拉杆6和混凝土面板4相固定，使其和角钢立柱2连接在一起。

(5)泡沫生成

泡沫是由发泡剂稀释后加压缩空气经发泡机生成。在制泡前应先将发泡剂计量后加入水稀释，制成水稀释液，原始发泡液不可直接加入发泡机发泡。

(6)水泥浆制备

水泥浆由拌合站集中供应，拌合站对水计量宜采用流量，而不宜采用重量，以加快水泥浆制备时间。泡沫轻质土对水泥浆中水泥强度无特别要求，但所用水泥必须先进行消泡试验。水泥浆制备应连续，避免轻质土浇筑过程中，出现局部消泡、初凝现象，影响整体施工质量。水泥浆在现场应进行进一步搅拌，以保证其均匀，无沉积，同时应在出料口设置过滤网，防止较大颗粒材料堵塞泵管。

施工过程中，还应对每车水泥浆进行重度检测，确保水泥浆质量稳定。

(7)泡沫轻质土生成

泡沫轻质土是将气泡剂、硅藻土、合成纤维与水泥浆等混合而成，施工过程中，每次起动机器后，需对生产参数进行调整，以保证轻质土的湿密度与流量满足设计要求。

(8)现场浇注

①泡沫轻质土单层浇注厚度，应控制在0.5m～1.0m范围。同一区段上下相邻浇注层，当施工期气温不低于15℃，最短浇注间隔时间可按8-12个小时控制，否则，浇注间隔时间应不低于2天；

②分区模板安装要牢固，浇注区间应采用塑料布进行密封，防止泡沫轻质土沿缝隙渗流。

③泡沫轻质土单个浇注区、浇注层的浇注时间应控制在水泥浆初凝时间内，上层浇注层仅当下层浇注层终凝后方可浇注施工。

④应尽可能沿浇注区长轴方向自一端向另一端浇注，如采用一条以上浇注管浇注，则可并排从一端开始浇注，或采用对角浇注方式。

⑤浇注过程中，需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管，如确实需要左右移动浇注管时，则应将浇注管尽可能提出当前已浇注轻质土表面后再移动。

⑥进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇注轻质土表面尽可能低。

⑦尽量减少在已浇筑尚未固化的轻质土中来回走动。

(9)成品保护

每层浇注完毕后应采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护。最后一层浇注完毕后，养护龄期不少于7天。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，包括设于边坡路基上的台阶，所述台阶的最低一级端部设有向下延伸的挡墙，所述挡墙上设有混凝土基座，所述混凝土基座上设有预制面板，所述预制面板与所述台阶之间浇筑有泡沫轻质土；

所述预制面板包括多块混凝土面板、角钢支柱、拉杆、预埋环和连接钢筋，所述多块混凝土面板沿水平方向和竖直方向堆砌设置形成一墙面且多块混凝土面板之间固定连接，水平方向上和竖直方向上的相邻的两块混凝土面板上分别设有所述预埋环，相邻两所述预埋环远离所述混凝土面板的一端通过所述连接钢筋连接，所述拉杆为弯折状拉杆，所述拉杆的一端固定连接于一所述连接钢筋上，所述拉杆的另一端固定连接于另一相邻的所述连接钢筋上；所述角钢支柱穿过所述混凝土基座和挡墙竖直设置于边坡路基上，所述拉杆的弯折处的内壁与所述角钢支柱固定连接，所述角钢支柱与所述多块混凝土面板相向设置。

2.根据权利要求1所述的山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，所述挡墙朝向所述台阶倾斜设置，且所述挡墙的高度为2-8米。

3.根据权利要求1所述的山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，每一级所述台阶的远离所述预制面板的一端均设有盲沟，所述挡墙上设有泄水孔，所述盲沟内埋设有软式透水管，所述盲沟中的水通过所述软式透水管从所述泄水孔排出。

4.根据权利要求3所述的山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，所述台阶上铺设有碎石层，所述软式透水管与所述碎石层之间以及所述碎石层上均设有透水土工布。

5.根据权利要求1所述的山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，所述预制面板与所述台阶之间还铺设有钢筋网，所述泡沫轻质土浇筑于所述钢筋网上。

6.根据权利要求5所述的山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，所述台阶的竖直面上还倾斜插设有加固锚杆，所述加固锚杆的插入所述台阶内的一端与所述台阶之间浇筑有砂浆。

7.根据权利要求5所述的山区高速泡沫轻质土路基结构，其特征在于，所述混凝土基座上还开设有安装槽口，所述预制面板的一端固定于所述安装槽口内。

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