本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种桩承式挡墙路堤，适用于软土地基道路的单侧或双侧拓宽、新建连接段或匝道路堤工程。
背景技术：
近年来，随着国民经济的迅速发展，我国高速公路的建设十分迅猛，有相当一部分新建路堤、桥梁路堤连接段以及匝道工程需要建在软土地基上。而在已经建成使用的高速公路中，由于受建设时社会经济水平、技术水平和建设思想的制约，有相当一部分已不能适应交通量增长和社会发展的要求。对于在软土地基上的公路，桩承式路堤既有水平向增强体(垫层)，又有竖向增强体(群桩)，桩体承担了大部分荷载从而控制了新路堤的沉降，垫层对土体的侧向限制作用和桩体的“隔离作用”降低了新路堤加载对老路堤的附加应力影响，从两方面有效控制了差异沉降的产生。土工加筋虽然在一定程度上提高了路堤完整性，但路堤边坡存在侧向滑移，边桩需要抵抗较大的水平荷载。桩承式路堤可以大大提高建设进度，降低对老路通行的影响，提高经济效益和社会效益。但是随着沿海地区县域经济的高度发展，土地征用难度越来越大，征用费用逐年提高。
采用传统的桩承式路堤，依然存在：加筋体横向约束不足，抗差异变形能力较差；边桩竖向承载能力浪费的问题；以及占地面积较大浪费土地资源问题。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种桩承式挡墙路堤。
本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
本发明提供一种桩承式挡墙路堤，其特征在于，包括：承载部，包含：多组竖向承载桩；连接层，包含：多组桩帽和多组连梁，每组桩帽与一组竖向承载桩相对应，桩帽固定在竖向承载桩的顶部，连梁连接在相邻两个桩帽之间，每组连梁将一组桩帽连成一体；土工格栅层，铺设在连接层之上；垫层，铺设在土工格栅层上；路堤层，铺设在垫层上；以及挡墙，固定设置在连接层上，并且位于施工侧的边侧区域上。
优选地，在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：竖向承载桩的桩距取4～8倍桩径，多组竖向承载桩排成矩形阵列，每个竖向承载桩的桩径为300～600mm，桩顶进入桩帽的深度应不小于50mm。
优选地，在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：桩帽为正方形钢筋混凝土板，边长为700～1500mm，厚度不小于300mm。
优选地，在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：连梁的宽度为与桩帽同宽或1/2桩帽宽度。
优选地，在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：垫层为级配良好的碎石层、砂石层或人工破碎混凝土层，厚度应不小于300mm。
优选地，在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：挡墙上设置有多条变形缝，缝宽20mm～30mm，相邻变形缝间距10m～15m。
在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：挡墙为重力式、悬臂梁式(优选钢筋混凝土悬臂梁式)、拉锚式、和扶壁式挡墙中的任意一种。
优选地，在本发明所涉及的桩承式挡墙路堤中，还可以具有这样的特征：挡墙为斜拉式挡墙或对拉式挡墙，在挡墙为斜拉式挡墙的情况下，挡墙上设置多根拉索，每根拉索的一端穿过垫层并且锚固在连接层上，另一端锚固在挡墙的外壁上；在挡墙为对拉式挡墙的情况下，每根拉索两端均锚固在挡墙的外壁上。
发明的作用与效果
根据本发明的桩承式挡墙路堤，由于具有上述结构，因此能够切实对土体进行锁定，使土体抗剪强度得到充分的发挥，约束了土体的侧向变形；并且能够大幅增加桩间距，减少桩体数目；还可以很好的约束横向的应力，从而充分利用边桩竖向承载能力，提高抗差异变形能力。本方案改善了路堤土体的受力条件，在仅利用原有道路红线空间或少量征地的情况下，即可实现道路的新建或拓宽。另外，本方案可视路堤高度和应用工程条件的不同，采用重力式、悬臂梁式、拉锚式(斜拉式和对拉式)和扶壁式挡墙，从而适用于软土地基道路的单侧或双侧拓宽、新建连接段或匝道路堤工程。
附图说明
图1是本发明的实施例所涉及的桩承式挡墙路堤的结构示意图；
图2是本发明的实施例所涉及的连接部和承载部的结构示意图，其中(a)是全断面式，(b)是半断面式；
图3是本发明所涉及的桩承式挡墙路堤的结构示意图(重力式挡墙)；
图4是本发明所涉及的桩承式挡墙路堤的结构示意图(悬臂梁式挡墙)；
图5是本发明所涉及的桩承式挡墙路堤的结构示意图(单侧斜拉式挡墙)；
图6是本发明的变形例三所涉及的桩承式挡墙路堤的结构示意图(双侧扶壁式挡墙)；
图7是本发明的变形例四所涉及的桩承式挡墙路堤的结构示意图(单侧扶壁式挡墙)。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的桩承式挡墙路堤作详细阐述。
<实施例>
如图1所示，桩承式挡墙路堤10包括：承载部20、连接层30、土工格栅层40、垫层50、路堤层60、以及挡墙70。
承载部20包含多组竖向承载桩21，多组竖向承载桩21排成矩形阵列，并且竖向承载桩21的桩距取4～8倍桩径，每个竖向承载桩21的桩径为300～600mm，桩顶进入桩帽的深度应不小于50mm。
连接层30包含多组桩帽31和多组连梁32。每组桩帽31与一组竖向承载桩21相对应，每个桩帽31都固定在一个竖向承载桩21的顶部，桩帽31采用正方形钢筋混凝土板，边长为700～1500mm，厚度不小于300mm。每个连梁32都连接在相邻两个桩帽31之间，每组连梁32将横向的一组桩帽31连成一体，形成一排连接结构，以抵抗水平荷载，并增加结构刚度。如图2所示，根据水平力的大小，连梁32的宽度可以为与桩帽31同宽(全断面式)或1/2桩帽31宽度(半断面式)。如图1所示，本实施例中，采用的连梁32是半断面式。这里，连梁32与桩帽31应同时浇筑。
土工格栅层40直接铺设在连接层30之上，即将土工格栅层40直接敷设在桩帽31顶部。土工格栅层40的铺设采用横向铺设，保证其连续性，不出现断裂、弯扭折皱、松弛，同时避免过量拉伸。
垫层50铺设在土工格栅层40上。垫层50可以为级配良好的碎石层、砂石层或人工破碎混凝土层，厚度应不小于300mm，并且填充的颗粒物的最大粒径不宜大于20mm。垫层材料可采用建筑垃圾石块，起到环保的效果。垫层50与下方的土工格栅层40共同形成底部加筋垫层结构，一方面通过对土体的锁定作用，使土体抗剪强度得到充分的发挥，约束了土体的侧向位移；另一方面，通过拉膜效应的发挥，将部分竖向荷载转移到桩帽31及连梁32上，大大减少了竖向承载桩21的布置数量。
路堤层60铺设在垫层50上。路堤层60上面可进一步铺设路面r。根据实际工程条件合理选择路堤层60的填料，路堤层60进一步被分成多层并逐层填筑在加筋垫层结构上。
挡墙70固定设置在连接层30上，并且位于施工侧的边侧区域上。当场地尺寸条件受限(或为节约土地)时，在桩承式路堤一侧(拓宽工程)或两侧(新建工程)设置挡墙70，通过桩帽31和连梁32结构将承载部20与挡墙70连接形成整体，这样就可以通过桩帽31将挡墙70上的水平土压力通过整体式桩帽31分摊到竖向承载桩21上，改善边桩的受力，节省边桩数量，从而取得更好地约束侧向位移的效果。
挡墙70的固定方式可以为：通过边桩顶部的桩帽31上预留的钢筋进行刚接；或设置成整体现浇结构，也就是说，将挡墙70、桩帽31与连梁32一起浇筑成整体结构，这样更牢固。挡墙70上的水平应力直接通过连接层30传递到桩上，将挡墙70水平应力作为荷载进行结构内力计算选配钢筋和预留的钢筋绑扎在一起浇筑钢筋混凝土挡墙70，并验算变形，当不满足现行规范要求时，可增设拉锚或在桩帽31上加设一道肋。
挡墙70会温度和湿度等因素的变化产生胀缩变形，为避免挡墙70因变形而发生破裂，挡墙70上设置有多条变形缝71，缝宽20mm～30mm，相邻变形缝71间距10m～15m，并在缝内填塞沥青麻筋或沥青木板等材料。
本实施例中，如图1所示，采用的挡墙70为对拉式挡墙70，挡墙70上设置有多根拉索72，每根拉索72的两端均锚固在挡墙70的外壁上，为了便于看清结构，图1中仅显示出两根完整的拉索72。拉索72可布设多层，布设层数与位置根据挡墙70受力计算结果而定。当路堤层60填筑到拉锚设定高度时，将拉索72穿过两侧挡墙70预留的锚孔中，两侧的挡墙70在拉索72的连接下形成对拉式挡墙70，以约束土体侧向位移。对于有多层拉索72的情况，每层拉索72均等待填筑高度达到预定高度后再进行安装。锚索发挥协同作用，以抵抗挡墙70滑移、倾覆，并将侧向荷载分配到竖向承载桩21上，改善了边桩受力状态。
以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的桩承式挡墙路堤并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。
在本发明中，挡墙可以采用重力式(如图3中挡墙270)、悬臂梁式(如图4中挡墙370)、拉锚式(如图1和5中挡墙70和470)、和扶壁式挡墙(如图6和7中挡墙570)中的任意一种。具体是根据路堤高度、工程类别(新建或拓宽)不同，随着路堤填筑高度的提高，根据计算依次选取重力式(小于4m)、悬臂梁式(小于5m)、拉锚式(斜拉式或对拉式，小于10m)和扶壁式(小于12m)挡墙。对拉式挡墙仅适用于新建工程桩承式挡墙路堤；重力式挡墙、扶壁式挡墙可直接搁置在垫层之上，悬臂梁式、拉锚式以及扶壁式挡墙亦可通过桩帽与连梁预留的钢筋进行连接形成整体以增加刚度，改善挡墙的受力与变形性能。
如图3所示，采用重力式挡墙270，由于该方案用于路堤高度较低时，重力式挡墙270推荐搁置在垫层50上方。
如图4所示，悬臂式挡墙370与图1和5中拉锚式挡墙70和470的区别在于：悬臂式没有拉索，而拉锚式设置了拉索72和472。
如图5所示，由于拓宽工程仅有一侧需要施做挡墙70，无法采用对拉锚方式，因此采用斜拉式挡墙470，挡墙470上设置多根拉索472，每根拉索472的一端穿过垫层50并且锚固在连接层30预留的锚孔中，另一端锚固在挡墙470外壁上的预留锚孔中。这样设置锚索也能够发挥协同作用，抵抗挡墙滑移、倾覆，并将侧向荷载分配到竖向承载桩上，改善边桩受力状态。
如图6所示，当新建工程路堤高度大于10m，推荐采用扶壁式挡墙570，扶壁式挡墙570可以搁置在垫层50上方，此时需要验算挡墙抗滑稳定性。扶壁式挡墙570也可以直接与桩帽31及连梁32通过预留钢筋进行刚性连接，此时，土工格栅层40和垫层50可选择在扶壁式挡墙570施工前先敷设或施工后敷设，推荐采用预先敷设的方式，则将材料一并嵌入固定在扶壁梁的底部，更能发挥桩承式挡墙路堤的整体性。
如图7所示，在拓宽工程中，只需要在一侧设置挡墙，这里采用的也是扶壁式挡墙470。