一种应力控制式加筋包裹体结构及其地基处理施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程领域，具体指一种应力控制式加筋包裹体结构及其地基处理施工方法。
【背景技术】
[0002]土岩组合地基是山区典型的建筑和建设场地，在山区建设中占据重要地位。如果建筑物直接建在土岩组合等山区典型的建筑和建设场地上，由于土岩组合地基的不均匀性，常引起建筑物或构筑物下地基的不均匀沉降和稳定性差两方面问题。另外，某些情况下，当建筑物、构筑物以及道路路基等地基下存在已有地下构筑物(如涵洞等)时，由于已有地下构筑物的刚性与沉降特性与周围土体不一致，也容易产生不均匀沉降。若不均匀沉降严重，会造成建筑物整体倾斜、甚至有倒塌的危险。而建在不均匀地基上的山区道路沉降差超过一定范围，必然产生跳车现象。对于具有单向倾斜下卧基岩且基岩坡度较大的土岩组合地基，若受振动作用影响可能因为土体沿下卧岩层倾斜表面滑移失稳而引起地基基础震害冋题。
[0003]目前常采用的地基处理方法主要概括为两类:一类是针对土质地基，采用粧基、局部深挖或用梁、板、拱跨越等方法处理压缩性较高、较为软弱的土质部分，这些处理方法一般耗资较多、开挖量大，而且施工工期长；另一类是针对岩质地基部分，采用褥垫法处理压缩性低的岩质地基，但该方法只能用于土体部分承载力足够的情况，而且该方法处理时需要凿去需处理范围的岩石，施工技术、难度和稳定性要求更高，因此其应用范围也受到诸多的限制。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的上述问题，本发明的一个目的是提供一种造价低，施工简单快速，使用时开挖少、对周围土体扰动小的应力控制式加筋包裹体结构。
[0005]为实现第一个目的，本发明采用如下技术方案:一种应力控制式加筋包裹体结构，包括至少一层土工垫和应力施加装置；所述土工垫由外而内包括土工格栅，土工无纺织物和填充物，所述土工无纺织物布设在土工格栅内侧，所述填充物放置在土工无纺织物内侧；
所述应力施加装置包括上、下支压板和设置在上、下支压板之间的用于将上、下支压板拉紧的受拉构件；所述上支压板设置在土工垫的上表面，下支压板设置在土工垫的下表面。
[0006]作为优化，所述受拉构件包括连接杆，所述连接杆的上端从上支压板伸出，且连接杆的上端具有拧紧用的螺母，连接杆的下端从下支压板伸出，且连接杆的下端具有螺栓。
[0007]作为优化，所述连接杆由下连接杆、上连接杆以及设置在下连接杆和上连接杆之间的弹簧构成，所述弹簧的一端与上连接杆的下端连接，弹簧的另一端与下连接杆的上端连接。
[0008]作为优化，还包括套管，所述套管设置在上支压板和下支压板之间，所述连接杆贯穿套管。
[0009]本发明的另一个目的是:提供一种加筋土地基的处理方法，利用应力控制式加筋包裹体结构的刚度和变形调整作用充分发挥不均匀地基协同工作能力。
[0010]为实现另一个目的，本发明采用如下技术方案:一种地基处理施工方法，采用上述的应力控制式加筋包裹体结构，具体包括如下步骤:
1)在整平后的施工场地中首先放置下支压板、用螺栓自下而上依次将下支压板、下连接杆、弹簧和上连接杆连接在一起；
2)将套管自上而下依次穿过上连接杆、弹簧和下连接杆；
3)再在下支压板与套管之间铺设土工格栅、在土工格栅上布设土工无纺织物，然后在土工无纺织物上回填多层填充物、碾压夯实，每层填充物的厚度为20cm-60cm自下而上逐层施工，直至设计的厚度，连接已经铺设的土工格栅的边缘形成土工垫；
4)在土工垫的上表面设置上支压板，将上连接杆的上端从上支压板中伸出；
5)通过拉力设备对上连接杆施加预定的拉应力，在维持上连接杆的拉应力的同时，拧紧螺母固定上连接杆与上支压板；
6)松开并移除拉力设备，这样即通过应力控制式加筋包裹体结构形成加筋土地基。
[0011]相对于现有技术，本发明具有如下优点:
1、本发明提供的应力控制式加筋包裹体结构通过受拉构件施加的拉应力在外包筋材上主动施加应力的方法改变整个加筋包裹体的截面力学特性(尤其是截面刚度)，从而提高其整体强度并改善其抵抗变形的能力。
[0012]2、本发明提供的地基处理施工方法与目前常采用的粧基、局部深挖或用梁、板、拱跨越、换土垫层及褥垫法等处理方法相比，具有开挖少、对周围土体扰动小、施工简单快速、造价低等优点。
[0013]3、本发明提供的地基处理施工方法通过应力施加装置施加主动应力能增强土工格栅对填充物的约束作用，可通过整体改变加筋包裹体的截面力学特性来调整其对不均匀地基的荷载传递规律及抗变形性能，因此与传统的处理方法相比，可大幅提高地基承载力、地基变形协调性及地基各部分协同工作的能力，并扩大适用范围。
【附图说明】
[0014]图1是应力控制式加筋包裹体结构正视图。
[0015]图2是应力控制式加筋包裹体结构俯视图。
[0016]图3是应力控制式加筋包裹体结构右视图。
[0017]图4是土工格栅详图。
[0018]图5是受拉构件详图。
[0019]图6是应力控制式加筋包裹体结构的第一种应用的结构示意图。
[0020]图7是应力控制式加筋包裹体结构的第二种应用的结构示意图。
[0021]图8是应力控制式加筋包裹体结构的第三种应用的结构示意图。
[0022]图1至图5中的附图标记说明:土工格栅1，上支压板21，下支压板22，螺栓3，下连接杆4，上连接杆5，弹簧6，套管7，螺母8。
[0023]图6中附图标记说明:建筑物10a，岩质地基11a，土质地基12a，应力控制式加筋包裹体结构13a，回填土料14a。
[0024]图7中附图标记说明:建筑物10b，岩质地基11b，土质地基12b，应力控制式加筋包裹体结构13b，回填土料14b。
[0025]图8中附图标记说明:公路10c，旧路基lie,新建路基12c，应力控制式加筋包裹体结构13c。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0027]实施例1:一种应力控制式加筋包裹体结构，包括至少一层土工垫和应力施加装置；土工垫由外而内包括土工格栅1，土工无纺织物和填充物，土工无纺织物布设在土工格栅I内侧，填充物放置在土工无纺织物内；填充物可以采用现场废弃土或外购土。
[0028]应力施加装置包括上、下支压板21，22和设置在上、下支压板21，22之间的用于将上、下支压板21，22拉紧的受拉构件，上支压板21设置在土工垫的上表面，下支压板22设置在土工垫的下表面。在受拉构件的作用下，上支压板21和下支压板22受相向的压力。具体实施时，受拉构件可以采用现有技术中任何方便施工的结构，优选采用如下结构:受拉构件包括连接杆，连接杆的上端从上支压板21伸出且连接杆的上端具有拧紧用的螺母8，连接杆的下端从下支压板22伸出且连接杆的下端具有螺栓3。连接杆由下连接杆4、上连接杆5以及设置在下连接杆4和上连接杆5之间的弹簧6构成，弹簧6的一端与上连接杆4的下端连接，弹簧6的另一端与下连接杆4的上端连接。上、下支压板21，22是沿纵向能够适应不均匀沉降的树脂或金属材料。
[0029]受拉构件是通过上支压板21和下支压板22对土工垫施加压力，从而使土工格栅I上产生张拉力发挥应力控制式加筋包裹体结构性能的装置，为达到可定量控制其张拉力的目的，该受拉构件采用了弹簧式的连接杆，而由于该受拉构件长期埋设于土体中，考虑土颗粒侵入弹簧内部对弹簧拉杆性能的影响及其防腐蚀作用，将连接杆设置在套管7中对弹簧进行隔离保护，具体地，套管7设置在上支压板21和下支压板22之间，连接杆贯穿套管7。套管可采用树脂套管。上、下支压板可采用金属、树脂等材料制成，能够承受通过螺栓施加在上、下支压板上的压力。对于土岩组合地基的岩质地基上的应力控制式加筋包裹体结构作为加筋土垫层时，为使加筋垫层与地基之间牢固连接形成整体，其加筋土垫层下部不采用下支压板而直接将下连接杆打入岩层中。
[0030]应力控制式加筋包裹体结构的制作方式如下:依次设置下支压板、用螺栓连接下支压板与受拉构件、铺设土工格栅、在土工格栅上布设土工无纺织物，然后在土工无纺织物上加填充物、碾压夯实回填填充物、连接土工格栅形成土工垫、一层土工垫厚度为20cm~60cm, 土工垫自下而上逐层施工，直至整个铺填至设计的厚度后，设置上支压板，最后将连接杆的上端从上支压板中伸出再通过螺母固定，这样形成如图1~3所示的应力控制式加筋包裹体结构。
[0031]采用土工格栅整体包裹的应力控制式加筋包裹体结构直接放置于不均匀地基上，在上部结构荷载加载之前，先主动地对土工施加拉应力，通过施加的拉应力来改变应力控制式加筋包裹体结构的力学特性。
[0032]应力控制式加筋包裹体结构的作用原理:该应