公路软土路基不均匀沉降的控制结构的制作方法

本实用新型属于工程施工领域，具体涉及一种公路软土路基不均匀沉降的控制结构。

背景技术：

现有公路软土路基不均匀沉降问题较为突出，特别是土石混合填筑路基，体现为路面纵向横向开裂；但灰土路基、土石混合路基后期注浆等整体性路基，路面纵向横向开裂现象就很少；公路软土路基不均匀沉降的核心问题就是控制路基受力变形状态整体性问题。如何经济解决沿海山多地少、宕渣丰富地方新建公路路基受力变形状态整体性控制问题，就可避免路面纵向横向开裂病害反复出现问题，既节约建设资金又可节约养护资金。

技术实现要素：

本实用新型针对现有新建土石混合填筑的宕渣路基没有采用有效控制路基受力变形状态整体性问题，并提供一种公路软土路基不均匀沉降的控制结构。从而在路基底层与软土地基顶层之间采用框架等措施控制新建土石混合填筑的宕渣路基受力变形状态整体性，避免路面纵向横向开裂病害问题。

公路软土路基不均匀沉降的控制结构，包括钢筋混凝土框架和弹性引导土拱垫层；所述的钢筋混凝土框架中设置有多个框格，每个框格上方固定一个呈球缺形状的弹性引导土拱垫层，且弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上。

本实用新型中的弹性引导土拱垫层作用是利用土拱效应对土压力进行引导，其本质为呈球缺形且以弹性材料制备的垫层，其形状如图3所示。本实用新型的的核心是利用土拱垫层的作用，将路基的土压力引导至框格梁上，避免直接作用于软土硬壳层上，防止路基产生不均匀沉降。申请人发现：通过设置球缺形且具有一定弹性的土拱引导垫层(图4)，可以垫层上方的路基块体或颗粒有下沉趋势但又遇到垫层阻碍，垫层周边路基会产生对上部路基块体或颗粒的支持力，自然形成土拱。而弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上，因此土拱上部荷载转移给框格梁承担。钢筋混凝土框架中的每一个框格均承担了转移的荷载，因 此钢筋混凝土框架将作为一个整体，承担路基上方填筑的宕渣的重量。由此，路基的受力变形状态便具有了整体性，避免了因不均匀沉降所导致的路面纵向横向开裂病害问题。

作为优选，所述的框格在钢筋混凝土框架中呈矩形阵列排布，并沿路基纵向延伸，使整体受力均匀。

作为优选，所述的钢筋混凝土框架和弹性引导土拱垫层之间要设置土工格栅。土工格栅的作用是起到分散支撑作用，进一步均匀荷载，提高稳定性。

作为优选，所述的钢筋混凝土框架中每个框格顶点下部均打设有水泥搅拌桩。由此能够提高钢筋混凝土框架整体受力的稳定性，进一步防止不均匀沉降。进一步的，所述的水泥搅拌桩的长度为0-8m。

水泥搅拌桩的作用是减轻对软土硬壳层的压力。现有技术中，很多打设预制桩或者钢管桩，其问题是：将其打到底的话可以起作用，若没有达到底，桩在软土中无法稳定，进而导致不均匀沉降。

更进一步的，当软土硬壳层足够厚的时候，可以不设置桩，即所述的水泥搅拌桩的长度为0m，钢筋混凝土框架直接设置于软土路基的硬壳层上。由此，可以进一步减少造价投资。

进一步的，所述的水泥搅拌桩为2.0×2.0m矩形阵列平面布置；所述的钢筋混凝土框架中框格尺寸为2.0×2.0m，框格梁高0.2m，宽0.5m；所述的弹性引导土拱垫层底面直径2m，高0.3-0.5m。该设计参数下，能够在保证其控制效果的情况下，提高造价成本的经济性，便于推广使用。

作为优选，所述的弹性引导土拱垫层与框格的中心位于同一垂线上，且弹性引导土拱垫层的底面圆与框格的四条梁中心线相切，即底面圆的边界至少覆盖梁的中心线。该状态下，相邻的弹性引导土拱垫层也彼此外切。当转移荷载时，可以形成一个完全的整体，彼此之间相互支持，将上方的压力整体性转移至钢筋混凝土框架上，提高其稳定性。

作为优选，所述的弹性引导土拱垫层的材料为硬质泡沫材料。

进一步的，所述土工格栅和弹性引导土拱垫层上铺筑有50cm级配碎石层。

本实用新型的公路软土路基不均匀沉降的控制结构，在路基底层与软土地基顶层之间采用框架和弹性引导土拱垫层等措施，共同形成了一个承载上方重量的整体结构，能够控制新建土石混合填筑的宕渣路基受力变形状态整体性，防止因不均匀沉降导致路面出现开裂。本实用新型经济解决沿海山多地少、宕渣丰富地方新建公路路基受力变形状态整体性控制问题，既节约建设资金又节约养护资金。

附图说明

图1为软土路基处理平面布置图；

图2为软土路基处理纵断面布置图；

图3为软土路基弹性引导土拱垫层立面图；

图4为土拱引导垫层所导致的荷载转移示意图。

图中：弹性引导土拱垫层1、钢筋混凝土框架2、水泥搅拌桩3、50cm级配碎石4(含一层土工格栅5)、宕渣填料路堤6、P_s表示设计荷载、P_a表示实际荷载、P_t表示荷载转移。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1～2所示，为本实用新型的一种公路软土路基不均匀沉降的控制结构，包括钢筋混凝土框架、土工格栅和弹性引导土拱垫层。钢筋混凝土框架中设置有多个呈矩形阵列排布的框格，框架上方铺设土工格栅。每个框格上方的土工格栅上再固定一个呈球缺形状的弹性引导土拱垫层，且弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上。若软土的硬壳层强度不足，则在钢筋混凝土框架中每个框格顶点下部均打设有水泥搅拌桩。该结构可采用如下施工方法：

(1)根据软土特性和规范要求，设置水泥搅拌桩，长度范围0.0～8.0m(水泥搅拌桩的长度为0m，所述的钢筋混凝土框架直接设置于软土路基的硬壳层上)，平面布置呈2.0×2.0m矩形阵列。

(2)根据路基高度和相关规范要求，整理平整地基，按照公路的平面布置要求，沿路基延伸方向开挖具有呈矩形阵列排布的框格的土槽，土槽深20cm、宽50cm，在土槽中现浇高20cm、宽50cm的框格梁，钢筋混凝土框架中框格尺寸为2.0×2.0m。最终形成每段长20m的钢筋混凝土框架，并养护24天。框格与 水泥搅拌桩对应，每个框格顶点下部均打设有水泥搅拌桩。

(3)在钢筋混凝土框架上面铺设一层土工格栅；

(4)在每个框格上方的土工格栅上放置一个呈球缺形状的弹性引导土拱垫层，并与土工栅格进行固定。本实施例中，如图3所示，弹性引导土拱垫层底面直径2m，高0.3-0.5m，材料为硬质泡沫材料。弹性引导土拱垫层与框格的中心位于同一垂线上，且弹性引导土拱垫层的底面圆与框格的四条梁中心线相切，使弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上。

(5)在土工格栅和弹性引导土拱垫层上面铺筑50cm级配碎石；

(6)按照规范要求每50cm一层，分层填筑宕渣路基至设计高度。

最终，形成的公路软土路基不均匀沉降的控制结构如图1和2所示。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。