一种软土地基道路改扩建工程支挡结构及施工方法

摘要

本发明公开了一种软土地基道路改扩建工程支挡结构及施工方法，其技术方案为：包括加筋土挡墙、遮帘桩、地基桩、轻质填料，加筋土挡墙包括用于支挡路基的挡墙面板和用于轻质填料加筋的加筋条带，所述加筋条带沿挡墙面板高度方向和长度方向间隔布置；遮帘桩布设于挡墙面板一侧；地基桩设于遮帘桩远离加筋土挡墙一侧，包括用于软土地基拓宽部分地基处理的管桩、用于施工台阶下方地基加固的加固桩；轻质填料包括设于路基底部的泡沫轻质土填料，泡沫轻质土填料上方设置轮胎土填料。本发明能够解决现有软土地基改扩建工程中出现的新旧路基差异沉降过大以及新建路基侧向变形过大的问题，并且能够实现废旧轮胎合理利用。

说明书

技术领域

本发明涉及道路改扩建工程领域，尤其涉及一种软土地基道路改扩建工程支挡结构及施工方法。

背景技术

道路扩建的关键技术是如何减小新老路基的差异沉降以及减小新路基的侧向变形。在工程建设中，如果遇到软土地基，由于其承载力低，易于变形，难于满足工程要求，必需进行地基处理。软土地基处理中要解决的两个关键问题就是地基变形和地基稳定，对既有软基道路进行扩建，新老路基之间必然会产生相互影响，其地基的工后沉降控制是该类地基处理问题的核心。其次，软土地基上由于土质的软弱性，传统的重力式挡墙因其自重过大而很难用于软土地基，加筋土挡墙作为轻质柔性支挡结构，可以用于软土地基，但往往在运营过程中出现侧向变形较大的问题。

另一方面，汽车产业的废旧轮胎形成的污染对环境的影响越来越大，为此可以将废旧轮胎应用到工程建设中来，既减少了废旧轮胎的污染又为工程建设节约了成本，将成为我国发展循环经济，建设资源节约型和环境友好型社会的重要力量。但目前，对废旧轮胎的应用形式较为单一，主要为轮胎挡墙的应用，并没有充分发挥废旧轮胎的轻质性与抗拔性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种软土地基道路改扩建工程支挡结构及施工方法，能够解决现有软土地基改扩建工程中出现的新旧路基差异沉降过大以及新建路基侧向变形过大的问题，并且能够实现废旧轮胎合理利用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种软土地基道路改扩建工程支挡结构，包括：

加筋土挡墙，包括用于支挡路基的挡墙面板和用于轻质填料加筋的加筋条带，所述加筋条带沿挡墙面板高度方向和长度方向间隔布置；

遮帘桩，布设于挡墙面板一侧；

地基桩，设于遮帘桩远离加筋土挡墙一侧，包括用于软土地基拓宽部分地基处理的管桩、用于施工台阶下方地基加固的加固桩；

轻质填料，包括设于路基底部的泡沫轻质土填料，泡沫轻质土填料上方设置轮胎土填料。

作为进一步的实现方式，所述挡墙面板由若干面板砌块组成，面板砌块具有预制凹槽；所述加筋条带一端设于预制凹槽中。

作为进一步的实现方式，所述加筋条带呈H型，多根加筋条带通过连接件相连。

作为进一步的实现方式，所述加筋条带采用废旧轮胎材质。

作为进一步的实现方式，所述遮帘桩平行于挡墙面板，遮帘桩长度贯通拓宽路基且其底部与地基桩平齐。

作为进一步的实现方式，所述轮胎土填料由轮胎碎片与砂土混合而成，其所用轮胎碎片粒径为3-6cm。

作为进一步的实现方式，所述加固桩采用CFG桩或素混凝土桩。

作为进一步的实现方式，所述泡沫轻质土纵向需划分施工区，一处纵向施工区长度不可超过20m。

第二方面，本发明实施例还提供了软土地基道路改扩建工程支挡结构的施工方法，包括：

(1)预制加筋土挡墙的挡墙面板、加筋条带、管桩以及轮胎土填料的轮胎碎片；

(2)在拓宽软土地基处整平场地，开挖设定深度的沟槽；

(3)在原路基边坡开挖施工台阶，施工台阶的宽度大于2m；

(4)在施工台阶处采用机械钻孔，现浇成CFG桩或素混凝土桩；

(5)在拓宽软土地基上施工桩孔，起重机吊装预制管桩，桩应准确插入地基位置，打设地基桩；之后打设遮帘桩，遮帘桩位于地基桩的最外侧；

(6)在拓宽软土地基处回填砂砾料并整平、压实，使其满足承载力要求，在回填料表面覆盖一层防渗土工布；

(7)浇筑加筋土挡墙底部条形基础，安装第一层挡墙面板，此层挡墙面板不加筋；

(8)按照划分的泡沫轻质土浇筑区，支立模板，浇筑设定高度的泡沫轻质土；

(9)安装下一层挡墙面板，其高度与本次填筑高度相同；

(10)在距挡墙面板后方设定距离内回填一层轮胎土填料，轮胎土填料边缘至原路基施工台阶处回填普通填土，压实填料；

(11)在一层填料表面张拉一层加筋条带，并将加筋条带压于面板砌块凹槽处；

(12)重复步骤(9)—(11)，由下至上逐层填筑路基填料，直至完成全部加筋土挡墙的安装；

(13)铺设路面结构。

作为进一步的实现方式，所述加筋条带压在面板砌块的凹槽后，采用砂浆勾缝以填满空隙；所述加筋条带长度需贯穿轮胎土填料与普通填土。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式综合利用了加筋土挡墙、遮帘桩等支挡结构的特点，可充分发挥其分散土压力的作用，极大的减少挡墙面板所受的侧土压力，可较好的解决传统的加筋土挡墙侧向变形过大的问题。

(2)本发明的一个或多个实施方式的遮帘桩同时承担了地基处理与分散填土压力的作用，遮帘桩在承受侧土压力时可同时发挥土拱效应和筒仓效应，土拱效应可充分调动土体的抗剪能力，减少作用于挡墙面板上的土压力；筒仓效应使得土压力在一定深度后便不再增加，遮帘桩的布设可有效的限制新建路基的侧向变形。

(3)本发明的一个或多个实施方式采用的轻质填料，相较于传统填料，自重很轻，可极大的减少地基的附加应力，从而减少地基的沉降，配合所述地基桩，达到较好的地基处理，消除新旧路基不均匀沉降的目的。

(4)本发明的一个或多个实施方式加筋条带具有较好的抗拉拔与抗剪性能，与轮胎土填料的摩擦系数较大，可充分发挥加筋条带的加筋作用，同时将加筋条带做成H型，其横肋进一步加强了与填料间的拉拔力。

(5)本发明的一个或多个实施方式的废旧轮胎加筋条带与轮胎土碎片实现了对废旧轮胎在工程建设上的进一步利用，发挥了轮胎的轻质性、抗拔性与摩擦性，达到了固废利用、绿色环保的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的加筋条带与面板砌块连接示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的加筋条带结构示意图；

其中，1.条形基础；2.挡墙面板；3.加筋条带；4.加固桩；5.管桩；6.遮帘桩；7.泡沫轻质土填料；8.普通填土；9.轮胎土填料；10.面板砌块；11.横肋；12.销钉。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者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发明的具体含义。

实施例一：

本实施例提供了一种软土地基道路改扩建工程支挡结构，如图1所示，包括加筋土挡墙、遮帘桩6、地基桩和轻质填料，加筋土挡墙设置于新建路基外侧，遮帘桩6贯通拓宽路基与地基，轻质填料用于墙背回填。

进一步的，加筋土挡墙包括挡墙面板2和加筋条带3，挡墙面板2竖直设置，用于支挡路基；加筋条带3用于轻质填料加筋。如图2所示，挡墙面板2由若干面板砌块10组成，挡墙面板2高度随着填料高度的增加而逐渐提升。

面板砌块10一端预制凹槽，加筋条带3一端设于所述预制凹槽内，预制凹槽长度方向间隔排布多个加筋条带3。

相邻面板砌块10之间通过预制凹槽、与预制凹槽相适配的凸起实现固定；同时，加筋条带3压于预制凹槽内实现固定。在本实施例中，所述面板砌块10为长方体砌块，其尺寸可依据一般设计标准。

进一步的，如图3所示，加筋条带3为H型结构，其包括相互平行的两条纵带，两条纵带之间通过若干间隔分布的横肋11相连；横肋11长度约为5cm左右。

在本实施例中，所述纵带上安装销钉12，若干段加筋条带3通过销钉12连接。加筋条带3的连接长度根据实际支挡结构的需求而定。当然，在其他实施例中，加筋条带3也可以通过其他连接件连接。

在本实施例中，所述加筋条带3采用废旧轮胎材质，加筋条带3于施工前预制而成。

进一步的，所述遮帘桩6为预制管桩，其平行于挡墙面板2布置，并与挡墙面板2有一定距离。遮帘桩6的截面为矩形或圆形，遮帘桩6的底部延伸长度与地基桩平齐，以达到地基处理的目的；遮帘桩6顶部需达到路堤顶部，以达到发挥土拱效应与筒仓效应的目的。

在本实施例中，遮帘桩6位于挡墙面板2后方4m左右。优选地，遮帘桩6的截面为圆形，其截面直径为0.5-1m。

本实施例的遮帘桩6贯通路基与地基，其地基部分可与地基桩共同起到处理地基的作用；其上部贯通至路堤顶部，承受侧向土压力时，可产生土拱效应与筒仓效应，土拱效应可充分发挥土的抗剪强度，减小侧向土压力，筒仓效应使得土压力沿深度并非逐渐增加，而是到一定深度处即基本保持不变，因此遮帘桩6的存在可极大的分散加筋土挡墙筋带与面板的受力。

进一步的，所述地基桩包括若干用于软土地基拓宽部分地基处理的管桩5、若干用于开挖的施工台阶下方地基加固的加固桩4，管桩5和加固桩4沿遮帘桩6后方依次布置；桩的尺寸与间距及施工方法等均可参考现行地基处理规范。

在本实施例中，所述加固桩4采用CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)或素混凝土桩4。

进一步的，轻质填料包括位于路基底部的泡沫轻质土填料7、位于泡沫轻质土填料7上方至路基顶部的轮胎土填料9。轻质填料回填宽度为距挡墙面板2一定距离，挡墙面板2与遮帘桩6之间的轻质填料须采用人工压实的方式压实。

在本实施例中，轮胎土填料9底部回填至距离挡墙面板2后方4m宽度，然后沿着1:1.5的普通填土8的坡度逐渐加宽回填距离。可以理解的，在其他实施例中，轮胎土填料9底部回填距离、与普通填土8的坡度可以调节为其他数值，具体根据实际支挡要求而定。

进一步的，所述轮胎土填料9由轮胎碎片与砂土混合而成，其所用轮胎碎片粒径约为3-6cm，由市场一般废旧轮胎破碎而成，轮胎碎片的质量比例为20％，密度为1100kg/m

在本实施例中，所述泡沫轻质土填料7的厚度为1m，纵向需划分施工区，纵向施工区长度约为10-15m，不可超过20m；泡沫轻质土其密度约为700—800kg/m

在本实施例的轻质填料自重小，可减少软土地基的附加应力，从而达到减小新建路基沉降的目的；轮胎土填料9产生的侧土压力较小，且与加筋条带3的摩擦更加充分，因而可以进一步分散土压力，减小挡墙面板的受力，从而达到限制挡墙侧向变形的目的。因此，本实施例用于软土地基改扩建时可有效减小新旧路基差异沉降，以及新建路基的侧向变形。

实施例二：

本实施例提供了一种软土地基道路改扩建工程支挡结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：施工前预制各部件，主要包括面板砌块10、加筋条带3、管桩5、遮帘桩6以及轮胎土填料9的中轮胎碎片。

步骤2：在拓宽软土地基处整平场地，开挖50cm沟槽。

步骤3：在原路基边坡开挖施工台阶，如图1所示，其中施工台阶的宽度为2.5m，高度为1.6m。

步骤4：在第一层和第二层施工台阶上采用机械钻孔，现浇成CFG桩或素混凝土桩，桩截面为圆形，桩径为0.8m。

步骤5：在拓宽软土地基上施工桩孔，桩位放线，起重机吊装预制管桩5，桩应准确插入地基设计位置，锤击预制管桩5，结合步骤4打设地基桩完成。

步骤6：按照步骤5所示方法打设遮帘桩6，遮帘桩6应位于地基桩的最外侧。

步骤7：在拓宽软土地基的开挖沟槽中回填砂砾料并整平、压实，使其满足承载力要求，在回填料表面覆盖一层防渗土工布。

步骤8：浇筑加筋土挡墙底部条形基础1，安装第一层挡墙面板2，其高度高于地面1m，此层面板不加筋。

步骤9：按照划分的泡沫轻质土浇筑区，支立模板，浇筑1m高的泡沫轻质土，横断面上若拓宽宽度大于20m，则需要划分施工区，否则不需划分。

步骤10：安装下一层挡墙面板2，其高度与本次填筑高度相同。

步骤11：在距挡墙面板2后方4m内回填一层轮胎土填料9，轮胎土填料9边缘至原路基施工台阶处回填普通填土8，普通填土8的放坡率为1:1.5，压实填料。

步骤12：在一层填料表面张拉一层加筋条带3，并将加筋条带3压于面板砌块10凹槽处，并采用砂浆勾缝以填满空隙。加筋条带3长度需贯穿轮胎土填料9与普通填土8。

步骤13：重复步骤10-步骤12，由下至上逐层填筑路基填料，直至完成全部挡墙面板2的安装。

步骤14：铺设路面结构。

进一步的，每2-4m高设置若干个排水管，面板砌块10需在布设排水管位置处打孔。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。