一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構，包括位于涵洞外圍的加固件和位于涵洞頂部正上方的減載孔，所述減載孔上方設有減載拱；所述加固件的填料為碎石，加固厚度為臺背至臺背外1.0-2.0m，加固高度為自地基頂面標高至減載孔頂面標高處；所述減載拱采用水泥空心磚砌筑，磚體之間采用M10水泥砂漿進行黏結；減載拱的截面為半圓環(huán)形，其內徑等于減載孔的孔徑；減載拱的厚度等于水泥空心磚的寬度，減載拱所包圍范圍填筑路堤填料。其優(yōu)點是：涵頂減載效果顯著提高，有效降低了涵頂土壓力集中程度；涵頂上方的填土荷載通過減載拱和加固件傳遞至地基，涵洞側墻上的土壓力顯著減小；有效減小了復雜地形對涵洞受力及變形特性的影響；有效減小了涵洞受力不對稱性。
【專利說明】一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及道路工程【技術領域】，具體的說是一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構。

【背景技術】
[0002]高填方路段的涵洞上覆填土高度多在1m以上，有的甚至會超過50m。由于填土荷載大，地形條件復雜，涵洞的受力及變形特性往往較為復雜，涵體存在應力集中和不均勻沉降等問題，容易引起各種不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之說。這些病害輕則引起涵洞開裂、滲漏或積水，重則致使涵洞結構破壞，甚至出現(xiàn)垮塌，嚴重影響道路的正常使用。
[0003]目前，對道路高填方涵洞的減載措施主要以加筋減載法為主。加筋減載法是指人為地使涵頂上方局部高度和寬度范圍內的填土體密度小于兩側填土，形成減載孔；同時在減載孔上方鋪設筋材，筋材兩端分別錨固于兩側密實填土中，達到涵頂減載的目的。
[0004]雖然加筋減載法對高填方涵洞涵頂應力集中現(xiàn)象有所緩解，但其仍存在以下幾個方面不足:
[0005](I)涵頂加筋減載效果有限，涵頂開裂現(xiàn)象仍然存在；
[0006](2)涵頂荷載轉移至側墻，涵洞側墻開裂現(xiàn)象有所增加；
[0007](3)涵洞受力及變形特性受復雜地質影響仍然很大；
[0008](4)易引起涵洞受力不對稱性，涵洞涵頂與墻身分離開裂現(xiàn)象。
實用新型內容
[0009]針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型的目的是設計一種結構合理，施工方便的山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構。
[0010]一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構，包括位于涵洞I外圍的加固件2和位于涵洞I頂部正上方的減載孔3，所述減載孔3上方設有減載拱5。
[0011]所述涵洞I為拱涵或蓋板涵。
[0012]所述加固件2的填料為碎石，加固厚度為臺背至臺背外1.0-2.0 m，加固高度為自地基頂面標高至減載孔頂面標高處。
[0013]所述減載孔3采用柔性輕質填料填筑，輕質填料密度小于1.4 g/cm3,彈性模量小于4 MPa ;減載孔3的寬度與涵洞I的寬度一致，減載孔3的高度為1.0-3.0 m。
[0014]所述減載拱5采用水泥空心磚砌筑，磚體之間采用MlO水泥砂漿進行黏結；減載拱5的截面為半圓環(huán)形，其內徑等于減載孔3的孔徑；減載拱5的厚度等于水泥空心磚的寬度，減載拱5所包圍范圍填筑路堤填料。
[0015]本實用新型山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構的優(yōu)點是:涵頂減載效果顯著提高，有效降低了涵頂土壓力集中程度；涵頂上方的填土荷載通過減載拱和加固件傳遞至地基，涵洞側墻上的土壓力顯著減小；有效減小了復雜地形對涵洞受力及變形特性的影響；有效減小了涵洞受力不對稱性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構的剖視圖。
[0017]圖中，I為涵洞，2為加固件，3為減載孔，4為地基，5為減載拱。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖，對本實用新型進行進一步說明:如圖1所示，一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構，包括位于涵洞I外圍的加固件2和位于涵洞I頂部正上方的減載孔3，所述減載孔3上方設有減載拱5。
[0019]所述涵洞I為拱涵或蓋板涵。
[0020]所述加固件2為填筑碾壓密實碎石，彈性模量為300 MPa,在加固件2與其外側填土完成之后對加固件2進行注水泥漿加固，加固厚度為臺背至臺背外1.0 m，加固高度為自地基頂面標高至減載孔頂面標高處3m。
[0021]所述減載孔3采用柔性輕質填料填筑，輕質填料密度為1.2 g/cm3,彈性模量小于
4MPa ;減載孔3的寬度與涵洞I的寬度一致，減載孔3的高度為1.0m。
[0022]所述減載拱5采用水泥空心磚砌筑，磚體之間采用MlO水泥砂漿進行黏結；減載拱5的截面為半圓環(huán)形，其內徑等于減載孔3的孔徑；減載拱5的厚度等于水泥空心磚的寬度，減載拱5所包圍范圍填筑路堤填料。
[0023]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0024]第一步，涵洞I兩側1.0 m范圍填筑密實碎石，其他區(qū)域按相關規(guī)范要求填筑路堤填料，填筑至涵頂；
[0025]第二步，涵頂以上部分涵洞I兩側1.0 m范圍填筑密實碎石，碎石區(qū)域外側按相關規(guī)范要求填筑路堤填料，涵頂以上部分減載孔3填筑輕質填料，分別填至減載孔3頂設計標聞;
[0026]第三步，涵洞I兩側密實碎石注漿形成加固件2，加固件2自地基4頂面標高至減載孔3頂面標高處；
[0027]第四步，按照規(guī)范要求在減載孔上方填筑路堤填料，并在填料上方砌筑減載拱5 ；
[0028]第五步，待減載拱5砌筑完成后，按相關規(guī)范要求逐層填筑路堤填料。
[0029]當路堤填筑以后，路堤荷載作用在減載拱5上，部分荷載將直接傳遞至加固件2上。剩余荷載作用于減載孔3上方，此時由于加固件2與減載孔3的輕質填料之間存在剛度差異，引起加固件2和減載孔3的較大差異沉降。該差異沉降引起減載孔3填料與加固件2之間的摩擦力，使部分路堤荷載傳遞至加固件2頂，并沿加固件2傳遞至地基4，綜合上述兩個當面，涵洞I所受荷載大幅度減小。同時，由于加固件2具有一定的剛度和強度，水平向位移減小，有效路堤填土減小了對涵洞I側墻受力和變形特性的影響。
[0030]將本實施例的減載結構應用于某高速道路一處14.0 m的高填方涵洞，涵洞為蓋板涵，高2.0 m。涵底地基為碎石土,加固件地面達到地基頂面標高。并在該涵洞鄰近相似地層一處14.0 m的同類型高填方涵洞采用現(xiàn)有的加筋減載法進行減載處理，對兩種工況分別進行了監(jiān)測對比分析。監(jiān)測結果表明，與現(xiàn)有的加筋減載法相比，采用本實用新型的加筋減載結構涵頂土壓力減小25%以上，涵洞側墻土壓力減小50%以上。而且，采用本實用新型的減載結構后涵洞側墻沿深度各測點土壓力變化不大，土壓力變化幅度明顯小于現(xiàn)有的加筋減載法工況。
[0031]上述【具體實施方式】只是本實用新型的一個優(yōu)選實施例，并不是用來限制本實用新型的實施與權利要求范圍的，凡依據(jù)本實用新型申請專利保護范圍所述的內容做出的等效變化和修飾，均應包括于本實用新型專利申請范圍內。
【權利要求】
1.一種山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構，其特征在于:包括位于涵洞⑴外圍的加固件⑵和位于涵洞⑴頂部正上方的減載孔⑶，所述減載孔⑶上方設有減載拱(5);所述加固件⑵的填料為碎石，加固厚度為臺背至臺背外1.0-2.0m，加固高度為自地基頂面標高至減載孔頂面標高處；所述減載拱(5)采用水泥空心磚砌筑，磚體之間采用MlO水泥砂漿進行黏結；減載拱(5)的截面為半圓環(huán)形，其內徑等于減載孔⑶的孔徑；減載拱(5)的厚度等于水泥空心磚的寬度，減載拱(5)所包圍范圍填筑路堤填料。
2.如權利要求1所述的山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構，其特征在于:所述涵洞⑴為拱涵或蓋板涵。
3.如權利要求1所述的山區(qū)高速公路高填方涵洞減載結構，其特征在于:所述減載孔⑶采用柔性輕質填料填筑，輕質填料密度小于1.4g/cm3，彈性模量小于4MPa ;減載孔⑶的寬度與涵洞⑴的寬度一致，減載孔⑶的高度為1.0-3.0m。
【文檔編號】E01F5/00GK203977308SQ201420174188
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】馬強, 李麗華, 肖衡林, 黃彩萍, 朱健, 王靖 申請人:湖北工業(yè)大學