一种含结构物路段的道路结构及其施工方法与流程

本发明涉及道路工程领域，尤其涉及一种可有效协调含结构物路段差异变量，改善道路车辆行车环境，节省道路养护成本的含结构物路段的道路结构及其施工方法。

背景技术：

随着我国经济的迅速发展，道路工程的建设迅速扩大。在道路工程的建设的过程中经常会遇到含结构物路段，在含结构物路段由于结构物本身重度较小，在后期车辆荷载的作用下，容易在台背部位出现差异变形，严重影响行车安全。

目前，针对台背差异变形的施工方法，通常采用对台背路段进行注浆或采用路面材料进行替补，这种方法虽然在一定的程度上能够恢复路面平整度，但是由于没有起到有效减小地基附加应力，反而增加了地基附加应力；同时结构物路段未得到有效的处理，其本身的重度依然比一般路段要小，并且加大了其与一般路段重度的差值。这些方法在对台背路段进行平整度恢复之后，其后期的差异变形依然存在，问题未得到有效解决。

综上所述，现有的一些控制差异变形施工方法，虽在一定程度上能改善路面平整度，但是在差异变形量及变形协调控制等问题尚存在可提升之处。鉴于此，为实现对含结构物路段差异变形的控制，目前亟待发明一种可有效减小地基附加应力、降低附加应力影响范围、协调差异变形的含结构物路段道路结构及施工方法。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种含结构物路段的道路结构，在道路涵管外侧的路基土体上部依次设置第一填充体、第二填充体、第三填充体和路基填料，并使所述第一填充体和所述第二填充体的横断面均呈直角梯形；在所述道路涵管下部设置第四填充体，所述道路涵管外侧面与所述第三填充体相接处设置管侧连接体；自所述第一填充体向所述路基土体内设有承载墩体，在所述承载墩体的内部设置空心竖管和注浆横管，在所述承载墩体外侧设置墩侧注浆体，在所述承载墩体上部依次设置墩顶承载板、标高控制体和调节横梁，在所述标高控制体的两侧分别设置提拉环，在所述标高控制体两端对称设置承载墩柱，在所述墩顶承载板与所述调节横梁之间设置墩侧挡板，并在所述调节横梁上部设置调节纵梁；在所述调节横梁与所述调节纵梁相接处设置柔性连接层和限位靴板；在所述第二填充体内部设置第一变形控制管，并在所述第一变形管的管腔内设置管内填充体；在所述第三填充体内部设置第二变形控制管，通过所述第二变形控制管对所述第三填充体进行注浆，形成浆固填充体；在所述第四填充体内部设置沉降控制囊袋，在所述沉降控制囊袋内设置囊袋填充体和注水软管；沿所述道路管涵上部设置路面结构层，并在接缝的上表面铺设变形协调板；在所述道路管涵与所述变形协调板之间设置管侧斜撑，所述管侧斜撑上设置测力传感器。

其中，所述第一填充体和所述第二填充体均采用轻质混凝土或气泡混凝土，并使直角梯形的直角底边与所述道路涵管相接。

其中，所述第三填充体采用中粗砂或砂性土，在使用过程中利用水泥浆液、或化学浆液，或生物浆将其固化，形成浆固填充体。

其中，所述第四填充体采用中粗砂填筑，通过改变所述囊袋填充体的体积控制所述第四填充体的高度。

其中，所述管侧连接体采用钢板或钢筋轧制而成，与所述道路涵管整体浇筑或采用引孔植筋方式设置，长度为5~20cm。

其中，所述承载墩体采用混凝土材料预制，在所述道路涵管外侧设置2~3排，所述承载墩体的长度随所述承载墩体与所述道路涵管距离的增大而减小；所述墩侧注浆体通过对所述空心竖管和所述注浆横管注浆后形成。

其中，所述第一变形控制管与所述第二变形控制管均采用钢管；所述沉降控制囊袋采用土工膜或复合土工膜围合而成密闭腔体；所述注水软管采用橡胶管，沿侧壁设置出水孔，其两端伸出所述沉降控制囊袋段设置截水阀。

其中，所述管内填充体采用轻质混凝土或气泡混凝土，所述囊袋填充体采用可溶岩块体，其粒径为2~10cm，通过所述注水软管向所述囊袋填充体注水后可溶解所述囊袋填充体。

其中，所述管侧斜撑采用不锈钢板，所述测力传感器采用电阻式传感器或振弦式传感器。

本发明第二方面提供了一种含结构物路段的道路结构施工方法，包括以下施工步骤：

1）承载墩体预制：根据路面承载要求在承载墩体的内部设置空心竖管和注浆横管，在所述承载墩体的外侧设置墩侧注浆体，并在预制场完成不同长度承载墩体的制备；

2）路基土体填筑：根据施工规范要求采用分层碾压填筑，并使道路涵管两侧土体的压实度较所述道路涵管下部的填料的压实度增加1%~3%；

3）承载墩体施工：将步骤1）制备完成的所述承载墩体运输至现场，先将不同长度的所述承载墩体打入相应的位置，再通过所述空心竖管和所述注浆横管向所述承载墩体外侧注浆形成墩侧注浆体；

4）第一填充体施工：在所述承载墩体上部设置墩顶承载板，并在所述墩顶承载板上设置标高控制体、承载墩柱和调节横梁，然后填充第一填充体至所述调节横梁同一标高；

5）第四填充体施工：在所述道路涵管位置填筑第四填筑体，并在所述第四填筑体内部设置沉降控制囊袋，在所述沉降控制囊袋内部填充囊袋填充体，并设置注水软管；在所述调节横梁和所述第四填充体的上部设置调节纵梁；

6)道路涵管施工：待所述第四填充体施工完成，在所述第四填筑体的上部进行所述道路涵管的施工，并在所述道路涵管与第三填充体交接处侧边设置管侧连接体；

7）第二填充体施工：待调节纵梁施工完成，在所述调节纵梁上部填筑第二填充体，在所述第二填充体内等距布置第一变形控制管，并在管腔内填充管内填充体；

8）第三填充体施工：在所述第二填充体的上部填充第三填充体，在所述第三填充体的内部设置第二变形控制管、顶部设置变形协调板，并在所述道路涵管与所述变形协调板之间设置管侧斜撑，并在所述管侧斜撑上设置测力传感器；

9）路面结构层施工：沿所述道路管涵和所述第三填充体的上部设置路面结构层；

10）变形协调控制施工：根据所述侧力传感器的读数情况及差异变形量情况，同步通过所述注水软管控制所述囊袋填充体的高度、通过所述标高控制体控制所述调节横梁和所述调节纵梁的高度、通过所述管内填充体控制第二填充体的重量、通过向所述第二变形控制管注浆形成浆固填充体来控制附加荷载的影响深度，从而实现差异变形的协调控制。

本发明的有益效果：

本发明提供的含结构物路段的道路结构，具有以下特点和有益效果：

（1）本发明在路基土体内打设承载墩体，并通过差异压实度控制，可实现路基承载能力的连续变化，改善道路结构的受力性状。

（2）本发明在含结构物段采用了不同的填筑材料，并可动态控制填料的重度，可降低地基可能承受的附加应力，进一步减小地基差异沉降。

（3）本发明在道路涵管的下部设置了高度可调的沉降控制囊袋，可实现对道路涵管顶部标高的动态控制，有效降低路段差异变形控制的难度。

（4）本发明在第三填充体内部设置了浆固填充体，可起到扩大荷载影响范围，减小荷载影响深度的作用。

（5）本发明在在管侧斜撑上设置的压力传感器，能够实时对路面应力状况进行监测，实时了解道路结构的差异变形情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对应本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的含结构物路段的道路结构断面结构示意图；

图2是图1中沉降控制囊袋的断面结构示意图；

图3是图1中承载墩体的断面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的含结构物路段的道路结构施工流程图；

图中：1-道路涵管，2-路基土体，3-第一填充体，4-第二填充体，5-第三填充体，6-路基填料，7-第四填充体，8-管侧连接体，9-承载墩体，10-空心竖管，11-注浆横管，12-墩侧注浆体，13-墩顶承载板，14-标高控制体，15-调节横梁，16-提拉环，17-承载墩柱，18-墩侧挡板，19-调节纵梁，20-第一变形控制管，21-管内填充体，22-第二变形控制管，23-浆固填充体，24-沉降控制囊袋，25-囊袋填充体，26-注水软管，27-路面结构层，28-变形协调板，29-管侧斜撑，30-侧力传感器，31-柔性连接层，32-限位靴板，33-出水孔，34-截水阀。

具体实施方式

以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本发明提供了一种含结构物路段的道路结构，如图1~3所示，在道路涵管1外侧的路基土体2上部依次设置第一填充体3、第二填充体4、第三填充体5和路基填料6，并使所述第一填充体3和所述第二填充体4的横断面均呈直角梯形；在所述道路涵管1下部设置第四填充体7，所述道路涵管1外侧面与所述第三填充体5相接处设置管侧连接体8；自所述第一填充体3向所述路基土体2内设有承载墩体9，在所述承载墩体9的内部设置空心竖管10和注浆横管11，在所述承载墩体9外侧设置墩侧注浆体12，在所述承载墩体9上部依次设置墩顶承载板13、标高控制体14和调节横梁15，在所述标高控制体14的两侧分别设置提拉环16，在所述标高控制体14两端对称设置承载墩柱17，在所述墩顶承载板13与所述调节横梁15之间设置墩侧挡板18，并在所述调节横梁15上部设置调节纵梁19；在所述调节横梁15与所述调节纵梁19相接处设置柔性连接层31和限位靴板32；在所述第二填充体4内部设置第一变形控制管20，并在所述第一变形管20的管腔内设置管内填充体21；在所述第三填充体5内部设置第二变形控制管22，通过所述第二变形控制管22对所述第三填充体5进行注浆，形成浆固填充体23；在所述第四填充体7内部设置沉降控制囊袋24，在所述沉降控制囊袋24内设置囊袋填充体25和注水软管26；沿所述道路管涵1上部设置路面结构层27，并在接缝的上表面铺设变形协调板28；在所述道路管涵1与所述变形协调板28之间设置管侧斜撑29，所述管侧斜撑29上设置测力传感器30。

本发明提供的含结构物路段的道路结构，所述道路涵管1采用强度等级为c30的混凝土浇筑而成，其高度为2.5m，宽度为5m；所述路基土体2为中密状态的砂性土；所述第一填充体3和所述第二填充体4均采用轻质混凝土，重度为1.2g/cm³，并使直角梯形的直角底边与所述道路涵管1相接；所述第三填充体5采用级配良好的中粗砂，在使用过程中利用水泥浆液将其固化，形成浆固填充体22；所述第四填充体7采用级配良好的中粗砂填筑，通过改变所述囊袋填充体25的体积控制所述第四填充体7的高度；所述管侧连接体8采用厚度为2mm的钢板轧制而成，与所述道路涵管1整体浇筑，长度为10cm；所述路基填料6位砂性土材料。

所述承载墩体9采用强度等级为c30的混凝土材料预制而成，在所述道路涵管1外侧设置2排，间距为5m，横断面尺寸为600×600mm，所述承载墩体9的长度随所述承载墩体9与所述道路涵管1距离的增大而减小；所述墩侧注浆体12通过对所述空心竖管10和所述注浆横管11注浆后形成，所述空心竖管10采用pvc管，直径为200mm，所述注浆横管11采用pvc管，直径为100mm；所述墩顶承载板13设于所述承载墩体9上部，混凝土强度等级为c30，厚度为150mm；所述标高控制体14采用液压千斤顶，最大承载吨位为50吨；所述提拉环16采用钢筋轧制而成，在所述标高控制体14的两侧对称布置；所述调节横梁15和所述调节纵梁19均采用钢筋混凝土材料预制而成，其厚度均为100mm；所述承载墩柱17采用规格为300×300×10×15的h型钢；所述墩侧挡板18采用厚度为2mm的橡胶板；所述第一变形控制管20与所述第二变形控制22均采用钢管，钢管直径分别为30cm和10cm，在所述第二变形管22的侧边每隔10cm设置直径3cm的孔；管内填充体21采用轻质混凝土，重度为0.5g/cm³；所述浆固填充体23采用水泥浆液固化形成；所述沉降控制囊袋24采用土工膜缝合而成制成，囊袋填充体25采用均匀粒径的可溶岩散体，注水软管26采用橡胶管，直径为100mm；所述路面结构层27采用沥青混凝土路面；所述变形协调板28采用厚度为1mm的钢板；所述管侧斜撑29采用厚度为2mm的钢板轧制而成；所述测力传感器30采用电阻式传感器；所述柔性连接层31采用橡胶垫层，厚度为2mm；所述限位靴板32采用厚度为1mm的钢板轧制而成；所述出水孔33的直径为10mm；所述截水阀34采用直径为100mm的内螺纹截水阀。

本发明提供的一种含结构物路段的道路结构施工方法，如图4所示，包括以下施工步骤：

1）承载墩体预制：根据路面承载要求对承载墩体9进行设计，在所述承载墩体9的内部设置空心竖管10和注浆横管11，在所述承载墩体9的外侧设置墩侧注浆体12，并在预制场完成不同长度承载墩体9的制备；

2）路基土体填筑：根据施工规范要求采用分层碾压填筑，并使道路涵管1两侧土体的压实度较所述道路涵管1下部的填料的压实度增加1%~3%；

3）承载墩体施工：将步骤1）制备完成的所述承载墩体9运输至现场，先将不同长度的所述承载墩体9打入相应的位置，再通过所述空心竖管10和所述注浆横管11向所述承载墩体9外侧注浆形成墩侧注浆体12；

4）第一填充体施工：在所述承载墩体9上部设置墩顶承载板13，并在所述墩顶承载板13上设置标高控制体14、承载墩柱17和调节横梁15，然后填充第一填充体3至所述调节横梁15同一标高；

5）第四填充体施工：在所述道路涵管1位置填筑第四填筑体7，并在所述第四填筑体7内部设置沉降控制囊袋24，在所述沉降控制囊袋24内部填充囊袋填充体25，并设置注水软管26；在所述调节横梁15和所述第四填充体7的上部设置调节纵梁19；

6)道路涵管施工：待所述第四填充体7施工完成，在所述第四填筑体7的上部进行所述道路涵管1的施工，并在所述道路涵管1与第三填充体5交接处侧边设置管侧连接体8；

7）第二填充体施工：待调节纵梁19施工完成，在所述调节纵梁19上部填筑第二填充体4，在所述第二填充体4内等距布置第一变形控制管20，并在管腔内填充管内填充体21；

8）第三填充体施工：在所述第二填充体4的上部填充第三填充体5，在所述第三填充体5的内部设置第二变形控制管22、顶部设置变形协调板28，并在所述道路涵管1与所述变形协调板28之间设置管侧斜撑29，并在所述管侧斜撑29上设置测力传感器30；

9）路面结构层施工：沿所述道路管涵1和所述第三填充体5的上部设置路面结构层27；

10）变形协调控制施工：根据所述侧力传感器30的读数情况及差异变形量情况，同步通过所述注水软管26控制所述囊袋填充体25的高度、通过所述标高控制体14控制所述调节横梁15和所述调节纵梁19的高度、通过所述管内填充体21控制第二填充体的重量、通过向所述第二变形控制管22注浆形成浆固填充体23来控制附加荷载的影响深度，从而实现差异变形的协调控制。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。