一种滩涂地带上的施工便道结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种施工便道结构，具体是指一种滩涂地带上的施工便道结构。


背景技术：

2.在沿海建设道路桥梁时，经常需要在滩涂淤泥地带修建施工便道。由于滩涂淤泥地带的土体含水率大、压缩性高、承载力低，传统的施工便道修建方法是填筑较厚的砂石填料以及混凝土硬化，不仅材料需求量大，重度大，基底引起较大的荷载，造价高，而且也不利于海洋生态环境的保护。近年来，采用将滩涂淤泥地带土体固化的简易路基上铺设重复使用的钢制路基箱作为施工便道，但由于施工便道通行的车辆载重量大，在车辆重载和附加振动力作用下，路基箱底的简易路基往往形成局部脱空，造成路基箱承载能力降低，同时加剧了简易路基的损坏，以致需替换新的路基箱乃至重新修复施工便道。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供了一种构造简单、安全可靠、施工方便、维护科学、低碳环保的滩涂淤泥地带上施工便道结构。
4.本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：
5.一种滩涂地带上的施工便道结构，包括滩涂淤泥地带的软土地基和软土地基上的固化土，所述的固化土上依次逐层铺设有乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、夹于砂垫层中的土工格栅和多节路基箱，该多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。
6.所述的路基箱是由顶板、纵梁、横梁、底板焊接而成的矩形状钢质箱体，每节长5m
×
宽4m、厚度20cm～30cm，纵梁和横梁均为工字钢梁，顶板和底板均为厚度10mm～15mm的钢板，顶板表面加焊v型防滑条；所述路基箱的整体和部件的尺寸根据施工便道的宽度、所需承受的荷载以及软土地基的承载力确定。
7.所述的路基箱四角位置处预留孔洞，铺设完成后打入插销作为定位部件。
8.每节所述的路基箱的两端端头横向分别设有多个凸卡槽和多个凹卡槽，拼接时将每相邻两节路基箱对应的凸卡槽和凹卡槽相互对接嵌合，再用螺栓固定。
9.所述的固化土为利用固化剂和软土之间产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的地基土，该固化土的7d无侧限抗压强度不小于3mpa。
10.所述的乳化沥青封层为不粘轮乳化沥青喷洒在固化土顶面的封层。
11.所述的碎石层为施工便道简易路基的主要承重结构，由碎石粒径小于4cm的级配碎石组成，含泥量小于3%，厚度50cm～100cm，压实度不小于80%；所述的砂垫层为中粗砂，含泥量小于3%，厚度3cm～5cm。
12.所述的土工格栅为钢塑土工格栅。
13.与现有技术相比，本实用新型提供了一种滩涂地带上的施工便道结构，其结构是在滩涂淤泥地带软土地基的固化土上依次铺设的乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、夹于砂垫
层中的土工格栅和多节路基箱，该多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。该施工便道结构具有如下优点：一是设置克服沿海滩涂地带上修建砂石填料以及混凝土硬化的传统施工便道修建方法，造价低廉，利于海洋生态环境的保护；二是固化土顶面采用不粘轮乳化沥青封层，起到防水的作用，降低施工期间粘层损伤，提高与固化土的粘接力，显著提高预防海水渗透腐蚀钢质路基箱的能力和耐久性；三是所提供计算方法原理清晰、实用易行，再通过地质雷达的监测监控，可作为滩涂地带上的路基箱施工便道施工和使用维护的技术指导，提高了工程的安全质量性能。因此，本实用新型的滩涂地带上施工便道结构具有构造简单、安全可靠、施工方便、维护科学、低碳环保的等优点，其结合相应的施工方法，能带来更高的经济效益和社会效益。
附图说明
14.图1为本实用新型的横断面结构示意图。
15.图2为路基箱的结构示意图。
16.图3为路基箱底局部脱空的受力计算图。
具体实施方式
17.下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。
18.如图1~图3所示，1.软土地基、2固化土、3.乳化沥青封层、4.碎石层、5.砂垫层、6.土工格栅、7.路基箱、71.纵梁、72.横梁、73.顶板、74.底板、75.插销、76.凸卡槽、77.凹卡槽、8.局部脱空。
19.一种滩涂地带上的施工便道结构，包括滩涂淤泥地带的软土地基1和软土地基上的固化土2，该固化土上依次逐层铺设有乳化沥青封层3、碎石层4、砂垫层5、夹于砂垫层中的土工格栅6和多节路基箱7，且多节路基箱沿施工便道纵向铺设，每相邻两节路基箱7的端头横向之间采用多个凹凸卡槽相互连接，并形成连续的施工便道路面。
20.其中，软土地基1为滩涂淤泥地带软土，具有土体含水率大、压缩性高、承载力低等特点，而固化土2为利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的地基土，该固化土2的7d无侧限抗压强度不小于3mpa。
21.所述的乳化沥青封层3为不粘轮乳化沥青喷洒在固化土2顶面的封层，起到防水的作用，阻止海水渗透上来腐蚀钢质路基箱。不粘轮乳化沥青固化速度快，破乳速度快，10min内即可破乳，可显著提高施工效率；可达到60℃不粘轮，施工过程中不易被施工车辆带走，无需补撒，提高不粘轮乳化沥青的撒布效果，降低施工期间粘层损伤，提高与固化土的粘接力，显著提高预防海水渗透的能力和耐久性。
22.所述的碎石层4为施工便道简易路基的主要承重结构，由碎石粒径小于4cm的级配碎石组成，含泥量小于3%，厚度50cm～100cm,压实度不小于80%。
23.所述的砂垫层5为中粗砂，含泥量小于3%，厚度3cm～5cm。
24.所述的土工格栅6为钢塑土工格栅。
25.所述的路基箱7为钢质矩形状箱体，由顶板73、纵梁71、横梁72、底板74焊接而成，专业厂家定制，一般规格每节长5m
×
宽4m、厚度20cm～30cm，纵梁71和横梁72均为工字钢，
顶板73和底板74均为钢板，厚度10mm～15mm，顶板73表面加焊v型防滑条，防止车辆轮胎打滑；所述的路基箱7的整体和部件的尺寸根据施工便道的宽度、所需承受的荷载以及软土地基的承载力确定。
26.所述的路基箱7四角位置处预留孔洞，铺设完成后打入钢质的插销75作为定位部件。
27.所述的各节路基箱7之间设卡槽式接头，每节路基箱7的两端端头横向分别设有多个凸卡槽76和多个凹卡槽77，拼接时将每相邻两节路基箱7对应的凸卡槽76和凹卡槽77相互对接嵌合，再用螺栓固定，可有效防止路基箱7相互错开或分离。
28.所述的局部脱空8是指路基箱7在车辆重载和附加振动力作用下，路基箱底的简易路基不均匀沉陷使路基箱局部脱空8，造成路基箱承载能力降低，同时加剧了简易路基的损坏，以致需替换新的路基箱乃至重新修复施工便道。
29.本实用新型的路基箱7在车辆荷载作用下产生路基箱底局部脱空，且沿施工便道纵向铺设的任意三节路基箱来分析路基箱底简易路基的脱空情况，中间一节路基箱受车辆荷载作用，车辆荷载折算为包括振动和冲击力的均布荷载q，路基箱7受力最大的跨中2a范围的简易路基发生不均匀沉降使路基箱底局部脱空，将路基箱视为弹性地基梁，由于路基箱抗弯刚度较大，土工格栅6不参与受力计算仅起到分散路基箱压力的作用，根据弹性地基梁理论，假设离中间一节路基箱远端的其他两节路基箱端点c处为自由端无剪力和弯矩，中间一节路基箱与其相邻的路基箱端头横向多个凹凸卡槽连接的b端为铰接，通过剪力传递车辆荷载，相邻路基箱的端头横向多个凹凸卡槽b端铰接处两路基箱竖向位移相同，作为弹性地基梁的三节路基箱受到车辆荷载作用下的竖向位移、转角、弯矩和剪力计算公式如下：
30.公式一、
[0031][0032]
其解为：
[0033][0034]
公式二、
[0035]
ab段：
[0036][0037]
其解为：
[0038][0039]
公式三、
[0040]
bc段：
[0041][0042][0043]
公式四、
[0044]
三节路基箱7的边界条件和连续条件为
[0045]
（1）o点：
[0046]
（2）a点：
[0047]
（3）b点：
[0048]
（4）c点：
[0049]
根据三节路基箱7的上述边界条件和连续条件可由公式一、公式二和公式三分别解出待定系数，得
[0050]
[0051]
如三节路基箱7均受车辆荷载作用，用叠加法计算，路基箱底局部脱空8范围2a由地质雷达测定，通过上述方法计算路基箱受力状况，若路基箱受力达到临界状态时，拆除路基箱修复脱空路基再次铺设路基箱，若计算结果与实测数据相差过大，取五节路基箱按上述方法计算；
[0052]
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
[0053]
——包括振动和冲击力的车辆荷载均布荷载，其值为,；
[0054]
——地基反力系数,由试验确定或查有关规范，；
[0055]
——特征系数，与路基箱7和地基的弹性性质相关的综合参数，反映地基与地基梁的相对刚度；
[0056]
——中间一节路基箱底局部脱空长度的一半，；
[0057]
——路基箱7截面平均惯性矩,；
[0058]
——路基箱7材料的弹性模量,；
[0059]
——待定系数；
[0060]
——分别为段的最大弯矩和最大剪力的编号，；
[0061]
——分别为段的地基反力，；
[0062]
——分别为以中间路基箱底局部脱空8位置中心点为原点的路基箱段竖向变形曲线方程、以不脱空段起点a点为原点的路基箱段竖向变形曲线方程、以b点为原点的路基箱段竖向变形曲线方程，；
[0063]
——分别为以点、点、点为原点的纵向水平坐标值，；
[0064]
——分别为路基箱段、段、段任一截面转角，；
[0065]
——分别为路基箱段、段、段任一截面弯矩，；
[0066]
——分别为路基箱段、段、段最大弯矩，；
[0067]
——分别路基箱段、段、段任一截面剪力，；
[0068]
——分别为路基箱段、段、段最大剪力，；
[0069]
——中间一节路基箱7的一端与相邻一节路基箱之间横向多个凹凸卡槽的连接剪力，；
[0070]
——路基箱7的允许弯矩, ；
[0071]
——路基箱7的允许剪力, 。
[0072]
同时，滩涂淤泥地带上施工便道结构的施工方法，主要包括如下步骤：
[0073]
步骤一、拟定滩涂淤泥地带上施工便道结构方案
[0074]
根据施工便道所承受的施工荷载和地质钻探资料以及设计图纸，拟定路基箱的选型以及土工格栅6、砂垫层5、碎石层4、乳化沥青封层3、固化土2的厚度和技术指标；
[0075]
②
通过公式一～公式三计算路基箱底最大脱空长度2a以及相应的变形和内力；
[0076]
步骤二、固化土施工
[0077]
①
清除处理区域表面杂质等影响固化土施工下沉搅拌的杂物；
[0078]
②
按照设计固化土2顶标高对软土回填整平，施工前进行现场试搅，如遇搅拌头自身难以搅拌下沉土层，先对这部分土层进行整体或局部翻挖，且翻挖并大致整平后再进行固化施工；
[0079]
③
将施工区域进行放样划分区块，划分尺寸为5m
×
5m或5m
×
6m的处理区域；
[0080]
④
根据处理段落的软土工程量计算固化剂用量，采用固化剂自动定量供料系统设置固化剂喷料速率，固化剂添加控制系统安装于后台供料系统中，实时控制固化剂的添加量，精确计量，减少材料浪费，并实时记录和保存固化剂用量过程，形成报告；
[0081]
搅拌设备直插式对原位土进行搅拌；
[0082]
搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到固化设计底部；
[0083]
搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化剂的喷料速率控制在80kg/min～150kg/min，具体速率根据现场实际操作情况进行相应调整，满足施工过程能够均匀喷撒搅拌；
[0084]
固化施工完毕后，对施工区域进行平整，并采用挖机等机械对表面进行拍打压实，以保证板体的整体性及表层土体的压实度，固化土养生时间7d以上，采用自然养生；如遇雨天则在固化场地表面铺设塑料薄膜，同时加强场地排水，减少雨水影响；
[0085]
步骤三、乳化沥青封层、碎石层、砂垫层、土工格栅施工
[0086]
①
清除固化土2基面上的浮土、杂物，放样调平层的中线及边线，并在两侧路肩边缘处设指示桩，进行测量放线，高程采用水准仪进行测量；
[0087]
②
固化土顶面喷洒不粘轮乳化沥青封层3，不粘轮乳化沥青洒布量折算成纯沥青用量为0.35kg/m2～0.45kg/m2，封层应喷洒均匀；
[0088]
③
将碎石均匀摊铺在预定宽度的不粘轮乳化沥青封层上，每层20cm～30cm，分层用轻型压路机压实；
[0089]
④
砂垫层5分两次摊铺，第一层1cm～2cm,在第一层砂垫层上铺设土工格栅6并展平，边角用土钉固定，土工格栅接头重叠，重叠宽度50cm～100cm；
[0090]
⑤
在土工格栅6上摊铺第二层砂垫层1cm～2cm,用轻型压路机静压平整；
[0091]
步骤四、吊装路基箱
[0092]
用吊机将检验合格的路基箱沿施工便道纵向铺设第一节，在路基箱7四角预留孔洞内打下钢质的插销75，插销顶部与路基箱顶板用扣件扣紧，要求定位准确；
[0093]
用吊机吊装第二节路基箱，将第二节路基箱一端是多个凸卡槽76与铺设好的第
一节路基箱一端对应的多个凹卡槽77相互对接嵌合，再用螺栓固定；
[0094]
③
按以上顺序拼接纵向所有路基箱，若为双幅施工便道，另一幅也按此顺序铺设路基箱；
[0095]
④
在已完成铺设的路基箱7适当位置设置水平位移和沉降观测点，开展首次观测并记录；
[0096]
⑤
用地质雷达检测已完成铺设的路基箱与砂垫层的接触情况，作为使用阶段的对比数据；
[0097]
步骤五、使用维护
[0098]
路基箱施工便道施工完成后，定时用全站仪和地质雷达检测路基箱的水平位移、竖向沉降和路基箱底脱空情况，掌握路基箱施工便道使用动态，判别路基箱底有无脱空数据，若发生路基箱摇摆、跳动情况，应及时用全站仪和地质雷达检测；
[0099]
若发生路基箱脱空范围达到临界值，则拆除路基箱修复脱空后再次铺设路基箱，再恢复使用。
[0100]
以上所述仅是本实用新型的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本实用新型的保护范围之内。