一种山区高速公路高填方涵洞减载结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种山区高速公路高填方涵洞减载结构，包括位于涵洞外围的加固件和位于涵洞顶部正上方的减载孔，所述减载孔上方设有减载拱；所述加固件的填料为碎石，加固厚度为台背至台背外1.0-2.0m，加固高度为自地基顶面标高至减载孔顶面标高处；所述减载拱采用水泥空心砖砌筑，砖体之间采用M10水泥砂浆进行黏结；减载拱的截面为半圆环形，其内径等于减载孔的孔径；减载拱的厚度等于水泥空心砖的宽度，减载拱所包围范围填筑路堤填料。其优点是：涵顶减载效果显著提高，有效降低了涵顶土压力集中程度；涵顶上方的填土荷载通过减载拱和加固件传递至地基，涵洞侧墙上的土压力显著减小；有效减小了复杂地形对涵洞受力及变形特性的影响；有效减小了涵洞受力不对称性。
【专利说明】一种山区高速公路高填方涵洞减载结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及道路工程【技术领域】，具体的说是一种山区高速公路高填方涵洞减载结构。
【背景技术】
[0002]高填方路段的涵洞上覆填土高度多在1m以上，有的甚至会超过50m。由于填土荷载大，地形条件复杂，涵洞的受力及变形特性往往较为复杂，涵体存在应力集中和不均匀沉降等问题，容易引起各种不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之说。这些病害轻则引起涵洞开裂、渗漏或积水，重则致使涵洞结构破坏，甚至出现垮塌，严重影响道路的正常使用。
[0003]目前，对道路高填方涵洞的减载措施主要以加筋减载法为主。加筋减载法是指人为地使涵顶上方局部高度和宽度范围内的填土体密度小于两侧填土，形成减载孔；同时在减载孔上方铺设筋材，筋材两端分别锚固于两侧密实填土中，达到涵顶减载的目的。
[0004]虽然加筋减载法对高填方涵洞涵顶应力集中现象有所缓解，但其仍存在以下几个方面不足:
[0005](I)涵顶加筋减载效果有限，涵顶开裂现象仍然存在；
[0006](2)涵顶荷载转移至侧墙，涵洞侧墙开裂现象有所增加；
[0007](3)涵洞受力及变形特性受复杂地质影响仍然很大；
[0008](4)易引起涵洞受力不对称性，涵洞涵顶与墙身分离开裂现象。
实用新型内容
[0009]针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是设计一种结构合理，施工方便的山区高速公路高填方涵洞减载结构。
[0010]一种山区高速公路高填方涵洞减载结构，包括位于涵洞I外围的加固件2和位于涵洞I顶部正上方的减载孔3，所述减载孔3上方设有减载拱5。
[0011]所述涵洞I为拱涵或盖板涵。
[0012]所述加固件2的填料为碎石，加固厚度为台背至台背外1.0-2.0 m，加固高度为自地基顶面标高至减载孔顶面标高处。
[0013]所述减载孔3采用柔性轻质填料填筑，轻质填料密度小于1.4 g/cm3,弹性模量小于4 MPa ;减载孔3的宽度与涵洞I的宽度一致，减载孔3的高度为1.0-3.0 m。
[0014]所述减载拱5采用水泥空心砖砌筑，砖体之间采用MlO水泥砂浆进行黏结；减载拱5的截面为半圆环形，其内径等于减载孔3的孔径；减载拱5的厚度等于水泥空心砖的宽度，减载拱5所包围范围填筑路堤填料。
[0015]本实用新型山区高速公路高填方涵洞减载结构的优点是:涵顶减载效果显著提高，有效降低了涵顶土压力集中程度；涵顶上方的填土荷载通过减载拱和加固件传递至地基，涵洞侧墙上的土压力显著减小；有效减小了复杂地形对涵洞受力及变形特性的影响；有效减小了涵洞受力不对称性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型山区高速公路高填方涵洞减载结构的剖视图。
[0017]图中，I为涵洞，2为加固件，3为减载孔，4为地基，5为减载拱。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本实用新型进行进一步说明:如图1所示，一种山区高速公路高填方涵洞减载结构，包括位于涵洞I外围的加固件2和位于涵洞I顶部正上方的减载孔3，所述减载孔3上方设有减载拱5。
[0019]所述涵洞I为拱涵或盖板涵。
[0020]所述加固件2为填筑碾压密实碎石，弹性模量为300 MPa,在加固件2与其外侧填土完成之后对加固件2进行注水泥浆加固，加固厚度为台背至台背外1.0 m，加固高度为自地基顶面标高至减载孔顶面标高处3m。
[0021]所述减载孔3采用柔性轻质填料填筑，轻质填料密度为1.2 g/cm3,弹性模量小于
4MPa ;减载孔3的宽度与涵洞I的宽度一致，减载孔3的高度为1.0m。
[0022]所述减载拱5采用水泥空心砖砌筑，砖体之间采用MlO水泥砂浆进行黏结；减载拱5的截面为半圆环形，其内径等于减载孔3的孔径；减载拱5的厚度等于水泥空心砖的宽度，减载拱5所包围范围填筑路堤填料。
[0023]本实用新型是这样实现的:
[0024]第一步，涵洞I两侧1.0 m范围填筑密实碎石，其他区域按相关规范要求填筑路堤填料，填筑至涵顶；
[0025]第二步，涵顶以上部分涵洞I两侧1.0 m范围填筑密实碎石，碎石区域外侧按相关规范要求填筑路堤填料，涵顶以上部分减载孔3填筑轻质填料，分别填至减载孔3顶设计标闻;
[0026]第三步，涵洞I两侧密实碎石注浆形成加固件2，加固件2自地基4顶面标高至减载孔3顶面标高处；
[0027]第四步，按照规范要求在减载孔上方填筑路堤填料，并在填料上方砌筑减载拱5 ；
[0028]第五步，待减载拱5砌筑完成后，按相关规范要求逐层填筑路堤填料。
[0029]当路堤填筑以后，路堤荷载作用在减载拱5上，部分荷载将直接传递至加固件2上。剩余荷载作用于减载孔3上方，此时由于加固件2与减载孔3的轻质填料之间存在刚度差异，引起加固件2和减载孔3的较大差异沉降。该差异沉降引起减载孔3填料与加固件2之间的摩擦力，使部分路堤荷载传递至加固件2顶，并沿加固件2传递至地基4，综合上述两个当面，涵洞I所受荷载大幅度减小。同时，由于加固件2具有一定的刚度和强度，水平向位移减小，有效路堤填土减小了对涵洞I侧墙受力和变形特性的影响。
[0030]将本实施例的减载结构应用于某高速道路一处14.0 m的高填方涵洞，涵洞为盖板涵，高2.0 m。涵底地基为碎石土,加固件地面达到地基顶面标高。并在该涵洞邻近相似地层一处14.0 m的同类型高填方涵洞采用现有的加筋减载法进行减载处理，对两种工况分别进行了监测对比分析。监测结果表明，与现有的加筋减载法相比，采用本实用新型的加筋减载结构涵顶土压力减小25%以上，涵洞侧墙土压力减小50%以上。而且，采用本实用新型的减载结构后涵洞侧墙沿深度各测点土压力变化不大，土压力变化幅度明显小于现有的加筋减载法工况。
[0031]上述【具体实施方式】只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利要求范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。
【权利要求】
1.一种山区高速公路高填方涵洞减载结构，其特征在于:包括位于涵洞⑴外围的加固件⑵和位于涵洞⑴顶部正上方的减载孔⑶，所述减载孔⑶上方设有减载拱(5);所述加固件⑵的填料为碎石，加固厚度为台背至台背外1.0-2.0m，加固高度为自地基顶面标高至减载孔顶面标高处；所述减载拱(5)采用水泥空心砖砌筑，砖体之间采用MlO水泥砂浆进行黏结；减载拱(5)的截面为半圆环形，其内径等于减载孔⑶的孔径；减载拱(5)的厚度等于水泥空心砖的宽度，减载拱(5)所包围范围填筑路堤填料。
2.如权利要求1所述的山区高速公路高填方涵洞减载结构，其特征在于:所述涵洞⑴为拱涵或盖板涵。
3.如权利要求1所述的山区高速公路高填方涵洞减载结构，其特征在于:所述减载孔⑶采用柔性轻质填料填筑，轻质填料密度小于1.4g/cm3，弹性模量小于4MPa ;减载孔⑶的宽度与涵洞⑴的宽度一致，减载孔⑶的高度为1.0-3.0m。
【文档编号】E01F5/00GK203977308SQ201420174188
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】马强, 李丽华, 肖衡林, 黄彩萍, 朱健, 王靖 申请人:湖北工业大学