专利名称：轻质培土结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将泡沫塑料块用做培土材料的轻质培土，特别涉及那种倾斜地的宽幅轻质培土或者自立壁的轻质培土结构。
作为倾斜地的宽幅培土或者自立壁的培土的施工方法，为了实现培土结构的轻质化或者减轻土压等，公知的是在培土材料中使用超轻型泡沫塑料块。
在倾斜地的宽幅培土中，例如图9所示，在背面倾斜地102与前面壁103之间充填泡沫塑料块，由此实现降低作用在前面壁103的背面上的土压，即主动土压。
另外，作为载重分散或者泡沫塑料的保护以及整平土地等目的，在泡沫塑料块的最上部以及中间部中分别配置面板105及104。
另外，在该培土结构的顶部形成有混凝土面板105，路床(砂层)106、下层路盘(切入的碎石层)107、上层路盘(调粒碎石层)108，表层109等形成道路铺装体110的情况下，车辆的交通载重作用在运送铺装体110的泡沫塑料块上。该泡沫塑料块上作用的交通载重与铺装体110的厚度有密切的关系，如果铺装体110薄，只能让泡沫塑料块上作用大的交通载重。反言之，若采用更高密度下的压缩强度的高泡沫塑料块，铺装体110的厚度就可以很薄，从而能够进行更经济的道路设计。
为此，以往在最上层的泡沫塑料块101b上，大多采用了比下层用的泡沫塑料块101a有更高密度的压缩强度高的那种。
在自立壁的轻质培土中，例如
图10所示，在相对的壁体112a、112b之间充填作为培土材料的泡沫塑料块。此外，与上述相同，在泡沫塑料块的最上部以及中间部上配置混凝土面板105及104，在最上层的泡沫塑料块101b上大多采用比下层用的泡沫塑料块101a有更高密度的压缩强度高的那种。
通过将上述超轻质泡沫塑料块用做培土材料，能够大幅度降低主动土压，例如在倾斜地的宽幅培土中，能够尽可能地增大宽幅的幅度，在自立壁中则可以得到更高的构造体。
然而，在构筑图9及图10所示的轻质培土结构体时，特别是在作为重量物等的铺装体形成于轻质培土结构的最上部的情况下，会出现发生以下问题的情况①在特别对于倾斜度很大的倾斜地构筑大规模宽幅培土结构的情况下，由于含有交通载重及铺装体等的培土体自重而产生大滑动，从而会出现在一部分泡沫塑料块中产生的塑性偏斜的情况。
②在构筑特别高的培土结构的情况下，由于地震时含铺装体的培土体重心位置偏移，从而会出现在一部分泡沫塑料块中产生的塑性偏斜的情况。
在作为培土材料的泡沫塑料块中一旦产生较大的塑性偏斜，培土结构的稳定性便会降低，最坏的情况下会出现有关培土结构倾倒、崩溃的危险性。
本发明鉴于上述问题，其目的是提供一种倾斜地宽幅培土或者自立壁轻质培土的新型结构，特别是一种在作为重量物的铺装体等在最上部的情况下，培土结构的稳定性也很高的新型结构。
实现上述目的的本发明的结构如下。
即，本发明的第1个轻质培土结构是在前面壁与背面倾斜地的空间中将泡沫塑料块用做培土材料的倾斜地宽幅培土结构中，将含有空间最底部的至少一层中所用的泡沫塑料块的压缩强度做得比其上方部所用的泡沫塑料块更高。
根据上述本发明的第1个轻质培土结构，在倾斜地宽幅培土结构中由于背面的倾斜角度而形成大的滑动力滑动的情况下，也能够防止在作用最大应力的下层泡沫塑料块上因结构问题而产生大的塑性歪倾，特别是在作为重量物的铺装体等形成于最上部的情况下，也能够获得具有充分稳定性、可靠性的轻质培土结构。
另外，本发明的第2个轻质培土结构是在前面壁与背面倾斜地的空间中将泡沫塑料块用做培土材料的倾斜地宽幅培土结构中，将前面壁的背面后方所用的泡沫塑料块的压缩强度做得比其后方部所用的泡沫塑料块的要高。
此外，本发明的第3个轻质培土结构是在壁体之间的空间中将泡沫塑料块用做培土材料的自立壁培土结构中，将壁体背面后方所用的泡沫塑料块的压缩强度做得比中间部所用的泡沫塑料块的要高。
根据上述本发明的第2或第3个轻质培土结构，在倾斜地宽幅轻质培土结构(本发明的第2个轻质培土结构)或者自立壁轻质培土结构(本发明的第3个轻质培土结构)中，在因地震时的水平力而培土体的重心位置偏移的情况下，能够防止作用最大应力的前面壁或者壁体的背面后方的泡沫塑料块因结构上的问题而产生大的塑性歪斜，特别是在作为重量物的铺装体等形成于最上部的情况下，也能够获得具有充分的稳定性、可靠性的轻质培土结构。
如上所述，本发明具有以下的效果。
(1)在倾斜地宽幅培土中，通过在含有前面壁与背面倾斜地的空间最底部的至少一层中采用具有高压缩强度的泡沫塑料块，在背面倾斜方向作用较大滑动力的场合，也能够防止发生在泡沫塑料块中结构上产生问题的塑性歪斜，从而可以更经济地实现具有充分稳定性、可靠性的轻质培土结构。
(2)在倾斜地宽幅培土中，通过在前面壁的背面正后方采用具有比较高压缩强度的泡沫塑料块，在由于地震时的水平力使培土体的重心位置偏移，从而在前面壁一侧作用大的地盘反力的情况下，也能够防止发生在泡沫塑料块中结构上产生问题的大的塑性歪斜，可以更经济地实现具有充分稳定性、可靠性的轻质培土结构。
(3)在自立壁培土中，通过在壁体的背面正后方采用具有比较高压缩强度的泡沫塑料块，在由于地震时的水平力使培土体的重心位置偏移，从而在两壁体一侧作用大的地盘反力的情况下，也能够防止发生在泡沫塑料块中结构上产生问题的大的塑性歪斜，可以更经济地实现具有充分稳定性、可靠性的轻质培土结构。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是表示本发明倾斜地宽幅培土结构的一个例子的纵向剖视图；图2是表示本发明倾斜地宽幅培土结构的另一个例子的纵向剖视图；图3是表示本发明倾斜地宽幅培土结构的再一个例子的纵向剖视图；图4是表示本发明自立壁培土结构的一个例子的纵向剖视图5是表示本发明倾斜地宽幅培土结构的另一个例子的纵向剖视图；图6是表示本发明倾斜地宽幅培土结构的另一个例子的纵向剖视图；图7是表示本发明倾斜地宽幅培土结构的另一个例子的纵向剖视图；图8是表示本发明自立壁培土结构的另一个例子的纵向剖视图；图9是表示以往的倾斜地宽幅培土结构的纵向剖视图；图10是表示以往的自立壁培土结构的纵向剖视图；图11a至图11c是本发明轻质培土结构中泡沫塑料块的上下层积形态汇总图。
本发明通过在培土结构体的适宜处将压缩强度高的泡沫塑料块作为培土材料使用，以更为经济的方式实现了结构稳定的轻质培土结构，以下根据具体例子进行详细说明。
首先对本发明第1个轻质培土结构进行说明。
在本例的倾斜地宽幅培土结构中，背面倾斜地的倾斜程度，在形成相同宽度(道路宽度)的情况下，培土结构也会有更高大的规模，同时，在背面倾斜方向向下产生更大的力(本说明书中称为“滑动力”)。该滑动力作为对泡沫塑料块的压缩力进行作用，由于泡沫塑料块的断面在下层比较小，因此在下层泡沫塑料块作用了比较大的压缩应力。
这里，在本发明第1个轻质培土结构中，在含有前面壁3和背面倾斜地2的空间(培土材料充填层)的最底部的至少一层中，通过采用更高压缩强度(大多数情况下是更高的密度)的泡沫塑料块1b，能够充分抵抗上述滑动力带来的压缩，防止了在其下层的泡沫塑料块上产生大的塑性歪斜。
高压缩强度的泡沫塑料块1b在大多数情况下是高密度的，该高压缩强度的泡沫塑料块1b具体的密度最好比22kg/m3还要大，24kg/m3以上更好，特别是最好达到28kg/m3以上。
另一方面，低压缩强度的泡沫塑料块1a在大多数情况下是低密度的，该低压缩强度的泡沫塑料块1a具体的密度最好在15kg/m3以上22kg/m3以下。
对于本发明所用的泡沫塑料块，最好是强度优良的，例如可以采用聚苯乙烯泡沫体、聚乙烯泡沫体、聚胺酯泡沫体等，强度和耐水性均优良的聚苯乙烯泡沫体特别适用。
对于泡沫塑料块，是将预备发泡的块置入金属模型内，通过加热及冷却形成预定密度的型内发泡法，以及在高压下在熔融的塑料中注入发泡剂进行混合，制成流动性的胶，将其挤出到大气中急速膨胀的挤出发泡法，挤出发泡法比型内发泡法的压缩强度更高。
为此，在本发明中，对于高压缩强度的泡沫塑料块1b，最好能够采用挤出发泡的聚苯乙烯，对于比其低的低压缩强度的泡沫塑料块1a，最好能够采用型内发泡的聚苯乙烯。
对于高压缩强度的泡沫塑料块1b，最好是挤出发泡的聚苯乙烯，具体地说，例如ダウ化工株式会社的商品，名为轻充填块DX-29(允许压缩应力14吨力/m2，密度29±2.0kg/m3)，以及DX-35(允许压缩应力20吨力/m2，密度35±3.0kg/m3)。
另外，对于低压缩强度的泡沫塑料块1a，最好是型内发泡的聚苯乙烯，具体地说，例如ダウ化工株式会社的商品，名为轻充填块D-16(允许压缩应力3.5吨力/m2，密度16±1.0kg/m3)，D-20(允许压缩应力5吨力/m2，密度20±1.5(-1.0)kg/m3)，D-25(允许压缩应力7吨力/m2，密度25±1.5kg/m3)，D-30(允许压缩应力9吨力/m2，密度30±2kg/m3)。
此外，可以根据设计条件适宜地进行低压缩强度及高压缩强度的泡沫塑料块的组合，对此没有特别的限定。例如，对于低压缩强度的泡沫塑料块1a采用上述轻充填块D-16或者D-20的情况下，上述轻充填块D-25便可以作为高压缩强度的泡沫塑料块1b来使用。
在泡沫塑料材料的标准试验法(JIS K 7220-1995)中，压缩强度由压缩屈服应力或者规定的歪斜压缩应力来确定。这里确定的(厚度方向的压缩强度)试验法是将5％歪斜而产生屈服点的情况作为屈服歪斜应力，而将5％歪斜不产生屈服点的情况作为5％歪斜时的压缩应力。
上述聚苯乙烯泡沫树脂的情况下，在5％歪斜时形成产生塑性变形，变形也被残留。另外，对于反复载重表示出弹塑性的反应的区域，在压缩歪斜1％以下，压缩比例限度是一致的，这时的载重是5％压缩强度的1/2左右。这样，上述允许压缩应力便是5％压缩强度的1/2。
因此，在培土材料采用泡沫塑料材料的情况下，通过将各部分泡沫塑料块的压缩应力设计在上述允许压缩应力以下，便能够防止发生塑性歪斜，从而能够制成稳定性、可靠性高的轻质培土结构。
在本发明的第1个轻质培土结构中，采用高压缩强度的泡沫塑料块1b的范围根据低压缩强度泡沫塑料块1a的允许压缩应力以及上述滑动力的大小来进行适宜的设计。具体地说，例如滑动力为9吨力/m2，采用低压缩强度的泡沫塑料块1a的允许压缩应力为5吨力/m2(上述轻充填块D-20)的情况下，在宽度W(参照图1)为1.8m以下的层中最好采用上述轻充填块DX-29(允许压缩应力14吨力/m2)作为高压缩强度的泡沫塑料块1b。
适合于高压缩强度的泡沫塑料块1b的挤出发泡聚苯乙烯在通常的制造设备中，不能够制造出把发泡性聚苯乙烯块作为原材料的型内发泡聚苯乙烯那样厚的大件，例如在500mm厚的挤出聚苯乙烯发泡体的商业制造中，设备特殊，制造费用高，无法以经济的理由来实现。另外，在一般的挤出发泡中，中心部的密度低，在500mm厚的挤出聚苯乙烯发泡体中不能得到安装在厚度方向上均匀的制品，难以得到稳定的制品，从制造技术的理由来讲是不现实的。现实中，100mm以上厚度就会出现制品的均匀性极差的问题，因此挤出聚苯乙烯发泡体在商业制造的场合，100mm左右的厚度被称为现实的界限。
为此，本发明的高压缩强度泡沫塑料块1b在采用挤出泡沫聚苯乙烯时，最好采用将多片挤出泡沫聚苯乙烯板状体由粘合剂层积形成块状的产品。
即，在通常的设备中可能的产量下，将确保产品均匀性的厚度(具体例中为100mm)的多片挤出泡沫聚苯乙烯板用粘合剂形成一体，构成泡沫塑料块，这样便在大的泡沫塑料块的制造中不需要特殊的制造设备，从而能够降低制造成本，同时，这样形成的泡沫塑料块还能够基本保持挤出泡沫聚苯乙烯板所具有的优异的压缩强度以及耐水性能，从而能够构筑稳定性、可靠性高的轻质培土结构。
下面对本发明的第2个轻质培土结构进行说明。
图2是表示本发明第2个轻质培土结构的一个例子的纵向剖视图。而且与图1相同的表示了相同的部件，1c是具有比较高的压缩强度的泡沫塑料块。
在倾斜地宽幅培土结构中，一旦作为特殊重量物的铺装体10形成于最上部，地震时产生了极大的水平力，会由该水平力使轻质培土体的重心朝前面壁一侧偏移，前面壁一侧的地盘反力增大。这种增大的地盘反力作为大的压缩力作用于前面壁背面正后方的泡沫塑料块上。
这里，在本发明的第2个轻质培土结构中，在前面壁的背面正后方的部分上，通过采用压缩强度更高(在大多数场合具有更高的密度)的泡沫塑料块1c，能够充分抵抗因地震时的地盘反力引起的压缩，从而防止在该部分的泡沫塑料块上产生大的塑性歪斜。
此外，对于高压缩强度的泡沫塑料块1c，可以采用与上述高压缩强度泡沫塑料块1b相同的产品。
在本发明的第2轻质培土结构中，采用高压缩强度的泡沫塑料块1c的范围根据低压缩强度的泡沫塑料块1a的允许压缩应力以及上述地盘反力的大小进行适宜的设计。具体地说，例如在低密度泡沫塑料块1a采用允许压缩应力为5吨力/m2(上述轻充填块D-20)的情况下，在地震时前面壁一侧的地盘反力超过5吨力/m2的部分(但是低于14吨力/m2)中，最好将上述轻充填块DX-29(允许压缩应力14吨力/m2)作为高压缩强度的泡沫塑料块1c来使用。
本发明的第1和第2个轻质培土结构可以实施相互组合。图3是表示该轻质培土结构的一个例子的纵向剖视图，与图1及图2相同的符号表示了相同的部件。
如图3所示，在培土材料充填层的下层以及前面壁的背面正后方，通过分别采用压缩强度高的泡沫塑料块1b及1c，能够防止由于上述滑动及地震时的地盘反力而在该部分泡沫塑料块上产生大的塑性歪斜。在这种情况下，泡沫塑料块1b和泡沫塑料块1c最好用相同的材料，也可以采用按照各部分的压缩应力的不同的材料。
下面对本发明第3轻质培土结构进行说明。
图4是表示本发明第3个轻质培土结构的一个例子的纵向剖视图。而且，与图1相同的符号表示相同的部件，1d是具有比较高压缩强度的泡沫塑料块，12a及12b是相面对的壁体。
本发明的第3个轻质培土结构是将有关倾斜地宽幅培土结构的本发明第2个轻质培土结构的技术思想用于自立壁的轻质培土结构中。
在如图4所示的自立壁轻质培土结构中，在最上部形成有特大规模的高的作为重量物的铺装体10，在地震时产生极大的水平力，由该水平力而使轻质培土体的重心朝两壁体12a、12b一侧偏移，使两壁体12a、12b一侧的地盘反力增大。如此增大的地盘反力对两壁体12a、12b背面正后方的泡沫塑料块作用了很大的压缩力。
这里，在本发明的第3个轻质培土结构中，在两壁体12a、12b背面正后方的部分上，通过采用更高压缩强度(大多数情况下是更高密度)的泡沫塑料块1d，便能够有效抵抗上述地震时的地盘反力带来压缩，从而防止在该部分泡沫塑料块上发生大的塑性歪斜。
此外，对于高压缩强度的泡沫塑料块1d，可以采用与上述泡沫塑料块1b相同的材料。另外，采用本发明第3个轻质培土结构的高压缩强度泡沫塑料块1d范围的设计方法也与上述本发明第2个轻质培土结构相同。
在上面说明的本发明轻质培土结构中，如图5-图8所示，可以再在轻质培土材料的最上层采用高压缩强度的泡沫塑料块1e。这样，能够使上述铺装体10的厚度薄，实现培土结构的轻质化，同时也可以进行更经济的道路设计。此外，对于该高压缩强度的泡沫塑料块1e，也可以与上述泡沫塑料块1b相同。
这种本发明的轻质培土结构中的泡沫塑料块的上下层积状态有各种形态，将其简单表述成图11a至图11c那样。
图11a表示的是将与图1相同的压缩强度不同的两种泡沫塑料块上层、下层层积的形态，在下层以高压缩强度的泡沫塑料块1b、在上层以低压缩强度的泡沫塑料块1a进行层积。在这种情况下，本发明的轻质培土结构中，高压缩强度的泡沫塑料块1b最好用到层积结构体的高度的1/2以下。如果该高压缩强度的泡沫塑料块1b超过了层积结构体的高度的1/2，则是非常不利于成本的设计。
图11b表示的是将与图5相同的压缩强度不同的两种泡沫塑料块在上层、中层、下层层积的形态，在下层用高压缩强度的泡沫塑料块1b，在中层用低压缩强度的泡沫塑料块1a，在上层用高压缩强度的泡沫塑料块1e进行层积。
图11c表示的是不同的3种泡沫塑料块在上层、中层、下层层积的形态，在下层用中等压缩强度的泡沫塑料块1b’，在中层用低压缩强度的泡沫塑料块1a，在上层用高压缩强度的泡沫塑料块1e’进行层积。在这种本发明的轻质培土结构中，不限于将具有最高压缩强度的泡沫塑料块用于最下层的情况。
而且，本发明的轻质培土结构并不限于上述的实施形态，例如在倾斜地宽幅培土结构中采用作为基础的H钢材制成的桩基础，为了提高背面倾斜地与泡沫塑料充填层的一体性，在混凝土面板4及5内埋设锚杆，可以通过将该锚杆的一端固定在构成前面壁3的H钢桩等上，另一端深埋于背面倾斜地2中的锚来架设。另外，在自立壁的培土结构中也同样在混凝土面板4及5内埋设锚杆，可以将该锚杆的两端架设固定于构成壁体12a、12b的H钢桩等上。
权利要求
1.一种轻质培土结构，它在前面壁与背面倾斜地的空间中将泡沫塑料块用做培土材料的倾斜地宽幅培土结构中，其特征是，将含有空间最底部的至少一层中所用的泡沫塑料块的压缩强度做得比其上方部所用的泡沫塑料块更高。
2.一种轻质培土结构，它在前面壁与背面倾斜地的空间中将泡沫塑料块用做培土材料的倾斜地宽幅培土结构中，其特征是，将前面壁的背面后方所用的泡沫塑料块的压缩强度做得比其后方部所用的泡沫塑料块的要高。
3.一种轻质培土结构，它在壁体之间的空间中将泡沫塑料块用做培土材料的自立壁培土结构中，其特征是，将壁体背面后方所用的泡沫塑料块的压缩强度做得比中间部所用的泡沫塑料块的要高。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的轻质培土结构，其特征是，上述高压缩强度的泡沫塑料块是由挤出发泡聚苯乙烯制成，比它压缩强度要低的泡沫塑料块是由型内发泡聚苯乙烯制成。
5.如权利要求4所述的轻质培土结构，其特征是，上述高压缩强度的泡沫塑料块是通过多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
6.如权利要求1-3中任何一项所述的轻质培土结构，其特征是，上述高压缩强度的泡沫塑料块的密度比22kg/m3还要大。
7.如权利要求4所述的轻质培土结构，其特征是，上述高压缩强度的泡沫塑料块的密度比22kg/m3还要大。
8.如权利要求5所述的轻质培土结构，其特征是，上述高压缩强度的泡沫塑料块的密度比22kg/m3还要大。
9.如权利要求1-3中任何一项所述的轻质培土结构，其特征是，上述空间的最上层也采用压缩强度高的泡沫塑料块，该压缩强度高的泡沫塑料块是由多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
10.如权利要求4所述的轻质培土结构，其特征是，上述空间的最上层也采用压缩强度高的泡沫塑料块，该压缩强度高的泡沫塑料块是由多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
11.如权利要求5所述的轻质培土结构，其特征是，上述空间的最上层也采用压缩强度高的泡沫塑料块，该压缩强度高的泡沫塑料块是由多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
12.如权利要求6所述的轻质培土结构，其特征是，上述空间的最上层也采用压缩强度高的泡沫塑料块，该压缩强度高的泡沫塑料块是由多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
13.如权利要求7所述的轻质培土结构，其特征是，上述空间的最上层也采用压缩强度高的泡沫塑料块，该压缩强度高的泡沫塑料块是由多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
14.如权利要求8所述的轻质培土结构，其特征是，上述空间的最上层也采用压缩强度高的泡沫塑料块，该压缩强度高的泡沫塑料块是由多片挤出发泡聚苯乙烯板状体用粘合剂层积而形成。
全文摘要
本发明防止了在用做培土材料的泡沫塑料块中产生塑性歪斜,能够更经济地构筑结构稳定的轻质培土结构。它是在前面壁3与背面倾斜地2之间充填泡沫塑料块的倾斜地宽幅培土结构中,让至少包含充填层最底部的一层所用的泡沫塑料块1b比其上方部所用的泡沫塑料块1a具有更高的压缩强度。
文档编号E02D29/02GK1346001SQ0012950
公开日2002年4月24日 申请日期2000年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者天辻吏庆, 安野健夫 申请人:陶氏化工株式会社, 安野健夫