CN220888176U - 用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及高速公路地基处理领域，具体为用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，包括n层软岩换填层和n+1层泡沫混凝土层，所述软岩换填层和泡沫混凝土层交替设置，其中2≤n≤5；还包括土工格室，在所述土工格室上填筑路堤；采用泡沫混凝土层包裹软质岩换填层的结构，有效增加换填结构的耐久性，可以解决在山区沟谷地区换填软弱土施工花费高昂的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及高速公路地基处理领域，具体为用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构
背景技术
换填法又称换土法，具体是指将路基范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。在公路施工中，一般采用的是开挖换填天然砂砾，即在一定范围内，把影响路基稳定性的淤泥软土用挖掘机挖除，再用砂、砂砾、碎石等粒状材料进行换填，开挖换填深度在3m以内，采用分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法进行施工。
换填法是高速公路软土路堤上常用的浅层地基处理方式，可以改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。但现有的换填结构在实际应用过程中造价较为高昂，具体表现在为山区沟谷地区修建高速公路时，由于地材缺乏，边坡和隧道中常常只能开挖出大量软质岩(如泥岩、泥质砂岩、泥灰岩等)，无硬质岩(灰岩、砂岩)，而对其软弱土地基进行换填处理时，常用的换填材料为砂砾、挖方中硬质岩(饱和抗压强度需大于30Mpa)、轧制的片石和碎石、外购片石和碎石，其用量高达1.0～1.5万方/km，以换填外购的片碎石为例，在一条总长40km的长高速公路上的换填施工需花费数亿元。
实用新型内容
本实用新型提供用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，可以解决在山区沟谷地区换填软弱土施工花费高昂的问题。
本申请提供如下技术方案：
用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，包括n层软质岩换填层和n+1层泡沫混凝土层，所述软质岩换填层和泡沫混凝土层交替设置，其中2≤n≤5；还包括土工格室，在所述土工格室上填筑路堤。
有益效果：有效利用在山区沟谷地区开挖出的大量软质岩，采用泡沫混凝土层包裹软质岩换填层的新型结构，有效增加换填结构的耐久性，在满足路基设计规范的基础上减少了片石、砂砾等传统换填材料的使用，根据发明人实验证明可大幅度降低工程造价，经济效益显著提升。
值得说明的是，软质岩换填层具体的层数选择和填方高度有关，但若仅设置1层软质岩换填层，极容易因抗压强度不够导致不能达到规定的使用年限，而若将软质岩换填层设置到6层以上则白白增加了施工成本，无法有效解决本实用新型要解决的施工花费高昂的技术问题。
进一步，所述软质岩换填层选用挖方和隧道洞渣中的软质岩，所述软质岩换填层的天然抗压强度大于5Mpa，单层厚度为50cm。
有益效果：所述软质岩换填层选用的软质岩的天然抗压强度大于5Mpa，单层厚度要求为50cm即可满足公路路基设计对于耐久性、抗压强度的要求，若要求过于高例如天然抗压强度需达到10Mpa以上，则容易出现可使用的软质岩量不够的情况，也就无法有效利用山区沟谷地区内的软质岩随去随用的特点以减少施工成本。
进一步，所述泡沫混凝土层的单层厚度为8～10cm，强度为0.5Mpa。
有益效果：泡沫混凝土是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型多孔轻质混凝土材料，其具有耐久性高且综合造价低的特点，本技术中泡沫混凝土层为强度0.5Mpa的泡沫混凝土层，厚度设计为8～10cm，即满足公路路基设计对于耐久性、抗压强度等要求的基础，也能够减少用料及施工成本。
进一步，所述土工格室设置两层，格室高度为5cm，网格尺寸400mmx400mm，相邻两层土工格室间距为0.5m。
有益效果：土工格室的作用是用于加固软弱地基，能迅速提高地基承载力，控制沉降量的发展，对道路基层的侧限作用能有效地将荷载分布到更宽的底基层上，从而减少基层厚度，降低工程造价。
进一步，所述路堤的填筑材料采用挖方中的软质岩填筑，填方高度≤12m。
有益效果：当采用大于12m的填方路堤时，地基处理措施可能不可靠，在保证可靠的基础上，最大填方高度12m，可以保证处治效果，确保路堤不发生垮塌。
附图说明
图1为本实用新型实施例一应用下的填方路堤结构图；
图2为本实用新型实施例一的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的标记包括：软弱土1、基岩2、岩土分界线3、岩石风化界线4、地面线5、路堤填筑体6、排水沟7、泡沫混凝土层包裹软质岩换填层8、土工格室9、泡沫混凝土层10、软质岩换填层11、路基宽度B、路堤填筑高度H、地基土层厚度h1、泡沫混凝土层包裹软质岩换填层厚度h2、泡沫混凝土层深度h3、土软质岩换填层厚度h4、土工格室间距h5、土工格室与换填层之间的距离h6。
实施例一
如图1所示，某高速公路全长23.4km，为双向四车道高速公路，设计速度80Km/h，路基宽度B＝24.5m，该填方路堤工点位于渝东北低山区，地形切割相对高差80～100m，为一冲沟地形，地面线5平缓，路线以填方路堤6横穿冲沟，填方高度H＝10m，现状地表为水田，据地勘沟谷内覆盖层1的厚度h1＝2.5～4.5m，表层软土厚度0.5～1.0m，无软弱下卧层，下部基岩2为侏罗系沙溪庙组J2s紫红色砂质泥岩与灰黄色砂岩互层，风化线3在岩土分界线4以下1.0m，表层0.5～1.0m土静力触探Ps值为0.52～0.89Mpa，下部1.0～4.5m土静力触探Ps值0.95～1.20Mpa，土体天然含水量w＝29.8％，孔隙比e＝0.895，液限WL＝36.6％，塑限Wp＝23.5％，塑性指数Ip＝13.1，压缩模量Es100-200＝5.3Mpa。
如图2所示，用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，具体应用在上述高速公路段，包括4层泡沫混凝土层10和3层软质岩换填层11，软质岩换填层11和泡沫混凝土层10交替设置，最顶部和底端的一层均为泡沫混凝土层10，整体呈现为泡沫混凝土层10包裹软质岩换填层11的结构，总厚度为1.9m。还包括土工格室9，由路基中部向两侧设2％散水横坡，在土工格室9上填筑形成路堤6。
值得说明的是，在其他实施例中软质岩换填层11的层数可以设置为2或3或5层，具体的层数选择和填方高度有关，需要注意若仅设置1层软质岩换填层11极容易因抗压强度不够导致不能达到规定的使用年限，而若将软质岩换填层设置到6层以上则增加了施工成本，无法有效解决本实用新型要解决的在采用如片石的传统换填材料，施工花费高昂的技术问题。
软质岩换填层11的单层厚度h4为50cm，采用挖方中天然抗压强度大于5.0Mpa的砂质泥岩材料，并将其破碎成长轴方向30cm，厚度不小于15cm的软质岩石料，软质岩换填层的压实度大于96％，其下部基坑开挖向路堤两侧形成2％的排水横坡，排水沟7处基坑要求开挖至边沟外1.0m，开挖坡比1:1。
泡沫混凝土层10的单层厚度h3为10cm，干密度为500kg/m3、强度为0.5Mpa、吸水率为15％。
土工格室9的层间距h5为0.5m，其技术参数是格室高度为5cm，网格尺寸400mmx400mm，单位宽度断裂拉力≥180KN/m，工格室网带连接节点采用一次性注塑成型，采用上面的尺寸结构形成的土工格室9，可以起控制不均匀沉降的作用。
路堤填筑体6由挖方中的泥岩、泥质砂岩等填筑形成，对于天然强度无要求，先填筑路堤填筑层6的厚度h6为50cm。
工程经济分析：
本实施例处治面积为13580㎡，以传统换填材料片石为例，当采购片石换填1.9m时，需要采购片石共计25802m3，外购单价为140元/m3，需要的费用总计3612280元。
当采用本实施例代表的泡沫混凝土层包裹软质岩换填层方案时，需要软质岩20370m3，由于软石料来着挖方边坡，故仅需要算一次运和填的费用，单价约7.0元，费用为1142590元；需泡沫混凝土层5432m3，单价190元，费用为1032080元。该方案总费用为2174670元。
共节约费用1437610元，降低工程造价39.8％，经济效益显著提升。
综上所述，采用本实施例中泡沫混凝土层包裹软质岩换填层的结构，有效增加换填结构的耐久性，可以解决在山区沟谷地区换填软弱土浅层时施工花费高昂的技术问题。
以上的仅是本实用新型的实施例，该实用新型不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (5)
1.用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，其特征在于：包括n层软质岩换填层和n+1层泡沫混凝土层，所述软质岩换填层和泡沫混凝土层交替设置，其中2≤n≤5；还包括土工格室，在所述土工格室上填筑形成路堤。
2.根据权利要求1所述的用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，其特征在于：所述软质岩换填层选用挖方和隧道洞渣中天然抗压强度大于5Mpa的软质岩，单层厚度为30-60cm。
3.根据权利要求2所述的用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，其特征在于：所述泡沫混凝土层，单层厚度为8～10cm，强度为0.5Mpa。
4.根据权利要求3所述的用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，其特征在于：所述土工格室设置两层，格室高度为5～10cm，网格尺寸400mmx400mm，相邻两层土工格室间距为0.5m。
5.根据权利要求4所述的用于山区沟谷软弱土浅层处治的换填结构，其特征在于：所述路堤的填筑材料采用挖方中的软质岩填筑，填方高度≤12m。
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