基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，包括位于涵洞顶部填土中的减载槽，减载槽内堆填有密封塑料容器和砂土，密封塑料容器和砂土形成减载区。本实用新型通过减载区中密封塑料容器的逐渐压缩，引起减载区上方填土沉降差，产生卸荷拱效应，使涵洞顶部大部分路堤荷载传递至涵洞两侧填土，显著提高减载效果，有效减少涵洞受力不对称并降低涵洞顶部填土压力集中程度，可解决涵洞顶部开裂现象；另外，本实用新型施工简单，适用性广，密封塑料容器可采用废弃饮料瓶，成本低廉，且绿色环保。
【专利说明】基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于公路工程【技术领域】，具体涉及一种基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构。
【背景技术】
[0002]高填方路段涵洞上覆填土高度多在10 m以上，有的甚至会超过50 m。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，对公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，达到涵顶减载目的。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，但其仍存在以下不足:(1)涵顶加筋减载效果有限，涵顶开裂现象仍然存在；(2)加筋材料通常采用格栅材料，由于其蠕变特性，减载效果随时间衰减；(3)涵洞内、外土柱刚度差异不明显，筋材效率没有得到充分发挥；
[4]要获得较好的减载效果需要的减载孔高度较大，施工难道和成本较高；(5)易引起涵洞受力不对称性，导致涵洞涵顶与墙身分离开裂。
实用新型内容
[0004]针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种可显著提高涵顶减载效果且施工简单的、基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案:
[0006]基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，包括位于涵洞顶部填土中的减载槽，减载槽内堆填有密封塑料容器和砂土，密封塑料容器和砂土形成减载区。
[0007]上述减载区位于涵洞顶部正上方。
[0008]上述减载槽宽度与涵洞宽度相等，深度为涵洞顶部填土高度的l/2(Tl/30。
[0009]上述密封塑料容器可以为废弃饮料瓶，容积不超过500ml，与砂土混合前密封塑料容器内大气压强为I个标准大气压。
[0010]上述涵洞为拱涵或盖板涵。
[0011]上述砂土粒径为l_3mm。
[0012]通过减载区中密封塑料容器的逐渐压缩，引起减载区上方填土沉降差，产生卸荷拱效应，使大部分填土荷载传递至涵洞两侧，并沿传递至地基。
[0013]和现有加筋减载法相比，本实用新型具有如下有益效果:
[0014]1、通过减载区中密封塑料容器的逐渐压缩，引起减载区上方填土沉降差，产生卸荷拱效应，使涵洞顶部大部分路堤荷载传递至涵洞两侧填土，显著提高减载效果，有效减少涵洞受力不对称并降低涵洞顶部填土压力集中程度，可解决涵洞顶部开裂现象。
[0015]2、施工简单，适用性广，密封塑料容器可采用废弃饮料瓶，成本低廉，且绿色环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型公路高填方涵洞减载结构剖面示意图；
[0017]图2为本实用新型减载区结构示意图。
[0018]图中，1-涵洞，2-填土，3-减载区，4-地基，5-减载槽，6_废弃饮料瓶，7_砂土。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0020]见图广2，本实用新型通过在涵洞(I)顶部填土(2)中开挖减载槽(5)，并向减载槽(5 )中堆填废弃饮料瓶(6 )和砂土( 7 )，废弃饮料瓶(6 )和砂土( 7 )形成减载区(3 )，减载区(3)通过卸荷拱效应对涵洞(I)减载。减载区(3)位于涵洞(I)正上方，采用废弃饮料瓶(6 )与砂土( 7 )混合后回填进减载槽(5 )，并碾压密实。涵洞(I)可以为盖板涵或拱涵。
[0021]减载槽(5)为路堤填土(2)填筑时预留或填土(2)填筑完成后用挖掘机开挖，减载槽(5)宽度与涵洞(I)宽度相等，减载槽(5)深度为涵洞(I)上部填土(2)高度的1/20?1/30。
[0022]采用废弃饮料瓶(6 )和砂土( 7 )混合后回填进减载槽(5 )时逐层填筑，每层厚度不超过50cm，并进行碾压。废弃饮料瓶(6)容积不超过500ml，瓶内大气压强为I个标准大气压，瓶口密封；砂土(7)粒径为l-3mm。
[0023]本实施例中涵洞减载结构的具体构建过程如下:
[0024]第一步，涵洞(I)两侧按相关规范要求填筑路堤填土(2)，填筑至涵顶。
[0025]第二步，在涵顶平面以上继续填筑路堤填土(2)，涵洞(I)两侧填筑路堤填土(2)高度为涵顶上填筑路堤填土高度的1/20，在涵顶预留与涵洞宽度相等的不进行填筑的减载槽(3)。
[0026]第三步，使废弃饮料瓶(6 )内大气压强为I个标准大气压，并封闭瓶口，与砂土( 7 )混合。
[0027]第四步，将混合后的废弃饮料瓶(6)和砂土(7)按照30cm每层逐层回填入减载槽
(3)中，并压实，形成减载区(3)。
[0028]第五步，在减载区(3 )顶面以上继续按相关规范要求逐层填筑路堤填土( 2 )。
[0029]结合图1，从荷载传递机理上分析本实用新型原理:
[0030]当路堤荷载作用在减载区(3)上方时，由于减载区(3)中空瓶逐步压缩，弓丨起减载区(3)和两侧路堤填土(2)的较大差异沉降。该差异沉降使上部路堤填土产生土拱效应，使部分路堤荷载传递至涵洞两侧填土(2)，并传递至地基(4)，从实质上减小了涵洞(I)所受荷载。
[0031]将本实用新型应用于某高速公路一处涵顶填土高度为16.0 m的高填方涵洞，涵洞为盖板涵，高1.5 m。涵底地基为碎石土。在该涵洞邻近相似地层一处涵顶填土高度为14.8m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监测对比分析。监测结果表明，与现有的加筋减载法相比，本实用新型方法可使涵顶填土压力减小45%以上，涵洞顶部各处填土压力的变化幅度明显小于现有的加筋减载法工况。
[0032]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.基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 包括位于涵洞顶部填土中的减载槽，减载槽内堆填有密封塑料容器和砂土，密封塑料容器和砂土形成减载区。
2.如权利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 所述的减载区位于涵洞顶部正上方。
3.如权利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 所述的减载槽宽度与涵洞宽度相等，深度为涵洞顶部填土高度的1/20?1/30。
4.如权利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 所述的密封塑料容器容积不超过500ml。
5.如权利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 所述的密封塑料容器为废弃饮料瓶。
6.如权利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 所述的砂土粒径为l_3mm。
7.如权利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞减载结构，其特征在于: 所述的涵洞为拱涵或盖板涵。
【文档编号】E01F5/00GK203923927SQ201420233607
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】马强, 庄心善, 何俊, 陶高梁, 朱健 申请人:湖北工业大学