本实用新型涉及公路和铁路工程领域，尤其涉及一种软弱地基上的等强度土基结构。
背景技术：
软弱地基上的路基由下至上分别为土基、基层和面层，传统的方法在软弱地基上筑路时先对地基进行补强处理，然后填筑路基，所述填筑路基就是填土，然后将填土碾压夯实的过程，填土相对于软弱地基来说一方面负重压力较大，另一方面，路基沿高度范围内材料强度无明显变化，而实际情况是公路路面承受来自车辆传递的竖直方向的压力，该竖向力通过路面传递到路基，在路基内部竖向方向随着深度迅速衰减，也就是上部路基承受的荷载大，下部路基承受的荷载小，这导致应力小的地方也用同样强度的材料，造成了材料强度没有完全发挥作用。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种软弱地基上的等强度土基结构，针对软弱地基上的土基，根据竖向应力衰减规律，从路面向下根据应力分布特征选用不同密度的聚苯乙烯泡沫(EPS)材料，应力大的地方用密度大强度高的轻质聚苯乙烯泡沫材料，应力小的地方用密度小强度低的聚苯乙烯泡沫材料，实现了应力和强度的匹配，这样节约了材料，也降低了土基自重，减小了地基的负荷，减少了对软弱地基的补强处理费用，间接降低了工程造价，提高了施工速度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种软弱地基上的等强度土基结构，软弱地基上的路基由下至上分别为土基、基层和面层，其中土基结构由下至上包括低密度聚苯乙烯混凝土层、中密度聚苯乙烯混凝土层和高密度聚苯乙烯混凝土层，高密度聚苯乙烯混凝土层的聚苯乙烯混凝土密度及抗压强度大于中密度聚苯乙烯混凝土层的聚苯乙烯混凝土，中密度聚苯乙烯混凝土层的聚苯乙烯混凝土密度及抗压强度大于低密度聚苯乙烯混凝土层的聚苯乙烯混凝土。
最优的，还包括下防水土工布层和上防水土工布层，低密度聚苯乙烯混凝土层的下一层为下防水土工布层，高密度聚苯乙烯混凝土层的上一层为上防水土工布层。
最优的，在有滑坡风险的地段，还包括锚杆，所述锚杆一端被固定在低密度聚苯乙烯混凝土层、中密度聚苯乙烯混凝土层或高密度聚苯乙烯混凝土层中，且另一端固定在地基中。
最优的，还包括钢筋网架，所述钢筋网架包括钢筋网，钢筋网是由纵向钢筋和横向钢筋十字交叉通过焊接制作而成。
最优的，所述钢筋网架还包括竖直加强钢筋，钢筋网与钢筋网之间由竖直加强钢筋固定连接，且钢筋网与钢筋网是交错布置。
最优的，所述钢筋网架还包括固定在钢筋网与钢筋网之间的弹簧钢筋，弹簧钢筋的一端与一个钢筋网固定连接，弹簧钢筋的另一端与另一个钢筋网固定连接，且弹簧钢筋处于非伸缩状态，弹簧钢筋的直径大于钢筋网的网眼的直径。
最优的，所述高密度聚苯乙烯混凝土层是由550～600kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成;所述中密度聚苯乙烯混凝土层是由450～500kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成；所述低密度聚苯乙烯混凝土层是由350～400kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成。
最优的，还包括变形缝，所述变形缝沿土基纵向设置;所述高密度聚苯乙烯混凝土层厚度不超过30厘米;所述中密度聚苯乙烯混凝土层厚度不超过50厘米；所述低密度聚苯乙烯混凝土层厚度不超过70厘米。
最优的，所述下防水土工布层和上防水土工布层均是中间高两侧低，且坡度为1%～3%。
最优的，所述钢筋网架在高密度聚苯乙烯混凝土层中、中密度聚苯乙烯混凝土层中和低密度聚苯乙烯混凝土层中均有设置，聚苯乙烯混凝土填充满钢筋网架的缝隙。所述钢筋网架包括厚度与高密度聚苯乙烯混凝土层的厚度相对应的高密度层钢筋网架、厚度与中密度聚苯乙烯混凝土层的厚度相对应的中密度钢筋网架和厚度与低密度聚苯乙烯混凝土层的厚度相对应的低密度钢筋网架。
最优的，所述软弱地基使用350～400kg/m3的低密度聚苯乙烯混凝土替代原来的软弱地基中的土。
由上述技术方案可知，本实用新型提供了的软弱地基上的等强度土基结构，根据土基内部数值方向上应力传递规律，应力大的地方用密度大强度高的材料，应力小的地方用密度小强度低的材料，实现了应力和强度的匹配，节约了材料，也降低了土基自重，减小了土基下覆地基的负荷，减少了对软弱地基的补强处理费用，间接降低了工程造价；同时无需传统杂填土并且碾压夯实的过程，可一次性浇筑，提高了施工速度，从筑路的角度讲，是一种快速筑路技术，同时设置的下防水土工布层用于防止地下水的上升，上防水土工布层的设置为了防止路面水的下渗。
附图说明
附图1是软弱地基上的等强度土基结构的结构示意图。
图中：上防水土工布层10、高密度聚苯乙烯混凝土层20、中密度聚苯乙烯混凝土层30、低密度聚苯乙烯混凝土层40、下防水土工布层50和钢筋网架60。
具体实施方式
接下来对实用新型的技术方案做进一步的详细阐述。
在公路土基中，路面车辆在竖向产生的动荷载沿路面向下是衰减的，在荷载小的地方可以用强度低一点的材料，荷载大的地方用强度高的材料，这样就实现了实际荷载与材料强度的匹配。
特别是对于软弱或不良地基上，通过荷载与强度的对应匹配，一方面降低了土基的自重，轻质混凝土凝固后为一整体，提高了土基的空间刚度，加快了竖向动荷载的衰减速度，缩短了土基工作区，这样可以降低软弱地基上的附加荷载，间接提高了地基承载力，对于需要补强的软弱地基，可以减少补强处理费用。
根据强度与荷载匹配原则，在路堤的不同部位，根据应力衰减规律，分别用不同干密度的EPS混凝土做为土基材料，这种等强度土基成分发挥了材料的强度，降低了工程造价。
软弱地基上的路基由下至上分别为土基、基层和面层，参照附图1所示，其中的土基结构由下至上包括下防水土工布层50、低密度聚苯乙烯混凝土层40、中密度聚苯乙烯混凝土层30、高密度聚苯乙烯混凝土层20和上防水土工布层10，土基结构是由密度聚苯乙烯混凝土层、中密度聚苯乙烯混凝土层30和高密度聚苯乙烯混凝土层20从下到上填筑而成，高密度聚苯乙烯混凝土层20的聚苯乙烯混凝土密度及抗压强度大于中密度聚苯乙烯混凝土层30的聚苯乙烯混凝土，中密度聚苯乙烯混凝土层30的聚苯乙烯混凝土密度及抗压强度大于低密度聚苯乙烯混凝土层40的聚苯乙烯混凝土，设置的下防水土工布层50用于防止地下水的上升，上防水土工布层10的设置为了防止路面水的下渗;下防水土工布层50和上防水土工布层10均是中间高两侧低，且坡度为1%～3%，方便水流向两边，中间不积水。
所述高密度聚苯乙烯混凝土层20是由550～600kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成，且厚度不超过30厘米;所述中密度聚苯乙烯混凝土层30是由450～500kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成，且厚度不超过50厘米；所述低密度聚苯乙烯混凝土层40是由350～400kg/m3的聚苯乙烯混凝土填筑而成，且厚度不超过70厘米。
在有滑坡风险的地段，软弱地基上的等强度土基结构还包括锚杆，锚杆一端被固定在低密度聚苯乙烯混凝土层40、中密度聚苯乙烯混凝土层30或高密度聚苯乙烯混凝土层20中，且另一端固定在地基中。
软弱地基上的等强度土基结构还包括钢筋网架60，钢筋网架60包括钢筋网、固定在钢筋网与钢筋网之间的弹簧钢筋和竖直加强钢筋，钢筋网是由纵向钢筋和横向钢筋十字交叉通过焊接制作而成，钢筋网与钢筋网之间由竖直加强钢筋固定连接，且钢筋网与钢筋网是交错布置；弹簧钢筋的一端与一个钢筋网固定连接，弹簧钢筋的另一端与另一个钢筋网固定连接，且弹簧钢筋处于非伸缩状态，弹簧钢筋的直径大于钢筋网的网眼的直径。
钢筋网架60还包括厚度与高密度聚苯乙烯混凝土层20的厚度相对应的高密度层钢筋网架60、厚度与中密度聚苯乙烯混凝土层30的厚度相对应的中密度钢筋网架60和厚度与低密度聚苯乙烯混凝土层40的厚度相对应的低密度钢筋网架60。
钢筋网架60在高密度聚苯乙烯混凝土层20中、中密度聚苯乙烯混凝土层30中和低密度聚苯乙烯混凝土层40中均有设置，聚苯乙烯混凝土填充满钢筋网架60的缝隙。
一般情况下，承载轻、中等及重交通的高速公路和一级公路的高密度聚苯乙烯混凝土层20是由550～600kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，中密度聚苯乙烯混凝土层30是由450～500kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，低密度聚苯乙烯混凝土层40是使用350～400kg/m3的聚苯乙烯混凝土置换原来低密度聚苯乙烯混凝土层40中的土。
承载轻、中等及重交通的二级及二级以下公路的高密度聚苯乙烯混凝土层20是由500kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，中密度聚苯乙烯混凝土层30是由400kg/m3的聚苯乙烯混凝土做填筑材料，低密度聚苯乙烯混凝土层40是使用350kg/m3的聚苯乙烯混凝土置换原来低密度聚苯乙烯混凝土层40中的土。
在地基承载力还不足时，还可用350～400kg/m3的轻质混凝土对地基如进行单独置换，置换深度根据计算确定。
具体施工时，一种施工方式是将地基中的土用350kg/m3的低密度聚苯乙烯混凝土置换后，在上面设置好支档结构，支档结构围成的空间内首先铺设中间高两侧低且坡度为1%～3%的下防水土工布层50，然后摆放厚度与低密度聚苯乙烯混凝土层40厚度一致的低密度钢筋网架60，然后向钢筋网架60中浇筑350kg/m3的低密度聚苯乙烯混凝土用于填充低密度钢筋网架60中的空隙，然后摆放厚度与中密度聚苯乙烯混凝土层30厚度一致的中密度钢筋网架60，然后向钢筋网架60中浇筑400kg/m3的聚苯乙烯混凝土用于填充中密度钢筋网架60中的空隙，接着就将厚度与高密度聚苯乙烯混凝土层20厚度一致的高密度钢筋网架60累放其上，然后向钢筋网架60中浇筑450kg/m3的聚苯乙烯混凝土或者500kg/m3的聚苯乙烯混凝土用于填充高密度钢筋网中的空隙，最后铺设中间高两侧低且坡度为1%～3%的上防水土工布层10；凝固后的聚苯乙烯混凝土与下防水土工布层50、上防水土工布层10、钢筋网架60组成了一种复合体系，强度和韧性均有保障。
另一种施工方式为，首先铺设中间高两侧低且坡度为1%～3%的下防水土工布层50，将低密度聚苯乙烯混凝土层40中的土用浇灌一层流体状的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土上铺设一层预制好的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土块接着浇灌一层流体状的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式置换后，在上面设置好支档结构，支档结构围成的空间内浇灌一层流体状的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土上铺设一层预制好的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土块接着浇灌一层流体状的350kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式铺设好低密度聚苯乙烯混凝土层40，然后浇灌一层流体状的400kg/m3的聚苯乙烯混凝土上铺设一层预制好的400kg/m3的聚苯乙烯混凝土块接着浇灌一层流体状的400kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式铺设好中密度聚苯乙烯混凝土层30，然后接着浇灌一层流体状的450kg/m3的聚苯乙烯混凝土上铺设一层预制好的450kg/m3的聚苯乙烯混凝土块接着浇灌一层流体状的450kg/m3的聚苯乙烯混凝土的方式铺设好高密度聚苯乙烯混凝土层20，最后铺设中间高两侧低且坡度为1%～3%的上防水土工布层10。
需要注意的是，浇筑厚度达到50-80cm时停止浇筑，等24小时待其充分凝固后再继续浇筑，如此往复，直至浇筑到设计高度。
综上所述，本实用新型提供了的软弱地基上的一种软弱地基上的等强度土基结构，根据地基内部数值方向上应力传递规律，应力大的地方用密度大强度高的材料，应力小的地方用密度小强度低的材料，实现了应力和强度的匹配，节约了材料，也降低了土基自重，减小了土基下覆地基的负荷，减少了对软弱地基的补强处理费用，间接降低了工程造价；同时无需传统杂填土并且碾压夯实的过程，可一次性浇筑，提高了施工速度，从筑路的角度讲，是一种快速筑路技术。