基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，包括位于涵洞頂部填土中的減載槽，減載槽內堆填有密封塑料容器和砂土，密封塑料容器和砂土形成減載區(qū)。本實用新型通過減載區(qū)中密封塑料容器的逐漸壓縮，引起減載區(qū)上方填土沉降差，產(chǎn)生卸荷拱效應，使涵洞頂部大部分路堤荷載傳遞至涵洞兩側填土，顯著提高減載效果，有效減少涵洞受力不對稱并降低涵洞頂部填土壓力集中程度，可解決涵洞頂部開裂現(xiàn)象；另外，本實用新型施工簡單，適用性廣，密封塑料容器可采用廢棄飲料瓶，成本低廉，且綠色環(huán)保。
【專利說明】基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于公路工程【技術領域】，具體涉及一種基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構。

【背景技術】
[0002]高填方路段涵洞上覆填土高度多在10 m以上，有的甚至會超過50 m。由于填土荷載大，地形條件復雜，涵洞的受力及變形特性往往較為復雜，涵體存在應力集中和不均勻沉降等問題，容易引起各種不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之說。這些病害輕則引起涵洞開裂、滲漏或積水，重則致使涵洞結構破壞，甚至出現(xiàn)垮塌，嚴重影響道路的正常使用。
[0003]目前，對公路高填方涵洞的減載措施主要以加筋減載法為主。加筋減載法是指人為地使涵頂上方局部高度和寬度范圍內的填土體密度小于兩側填土，形成減載孔；同時在減載孔上方鋪設筋材，筋材兩端分別錨固于兩側密實填土中，達到涵頂減載目的。雖然加筋減載法對高填方涵洞涵頂應力集中現(xiàn)象有所緩解，但其仍存在以下不足:(1)涵頂加筋減載效果有限，涵頂開裂現(xiàn)象仍然存在；(2)加筋材料通常采用格柵材料，由于其蠕變特性，減載效果隨時間衰減；(3)涵洞內、外土柱剛度差異不明顯，筋材效率沒有得到充分發(fā)揮；
[4]要獲得較好的減載效果需要的減載孔高度較大，施工難道和成本較高；(5)易引起涵洞受力不對稱性，導致涵洞涵頂與墻身分離開裂。
實用新型內容
[0004]針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型提供了一種可顯著提高涵頂減載效果且施工簡單的、基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案:
[0006]基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，包括位于涵洞頂部填土中的減載槽，減載槽內堆填有密封塑料容器和砂土，密封塑料容器和砂土形成減載區(qū)。
[0007]上述減載區(qū)位于涵洞頂部正上方。
[0008]上述減載槽寬度與涵洞寬度相等，深度為涵洞頂部填土高度的l/2(Tl/30。
[0009]上述密封塑料容器可以為廢棄飲料瓶，容積不超過500ml，與砂土混合前密封塑料容器內大氣壓強為I個標準大氣壓。
[0010]上述涵洞為拱涵或蓋板涵。
[0011]上述砂土粒徑為l_3mm。
[0012]通過減載區(qū)中密封塑料容器的逐漸壓縮，引起減載區(qū)上方填土沉降差，產(chǎn)生卸荷拱效應，使大部分填土荷載傳遞至涵洞兩側，并沿傳遞至地基。
[0013]和現(xiàn)有加筋減載法相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0014]1、通過減載區(qū)中密封塑料容器的逐漸壓縮，引起減載區(qū)上方填土沉降差，產(chǎn)生卸荷拱效應，使涵洞頂部大部分路堤荷載傳遞至涵洞兩側填土，顯著提高減載效果，有效減少涵洞受力不對稱并降低涵洞頂部填土壓力集中程度，可解決涵洞頂部開裂現(xiàn)象。
[0015]2、施工簡單，適用性廣，密封塑料容器可采用廢棄飲料瓶，成本低廉，且綠色環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型公路高填方涵洞減載結構剖面示意圖；
[0017]圖2為本實用新型減載區(qū)結構示意圖。
[0018]圖中，1-涵洞，2-填土，3-減載區(qū)，4-地基，5-減載槽，6_廢棄飲料瓶，7_砂土。

【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0020]見圖廣2，本實用新型通過在涵洞(I)頂部填土(2)中開挖減載槽(5)，并向減載槽(5 )中堆填廢棄飲料瓶(6 )和砂土( 7 )，廢棄飲料瓶(6 )和砂土( 7 )形成減載區(qū)(3 )，減載區(qū)(3)通過卸荷拱效應對涵洞(I)減載。減載區(qū)(3)位于涵洞(I)正上方，采用廢棄飲料瓶(6 )與砂土( 7 )混合后回填進減載槽(5 )，并碾壓密實。涵洞(I)可以為蓋板涵或拱涵。
[0021]減載槽(5)為路堤填土(2)填筑時預留或填土(2)填筑完成后用挖掘機開挖，減載槽(5)寬度與涵洞(I)寬度相等，減載槽(5)深度為涵洞(I)上部填土(2)高度的1/20?1/30。
[0022]采用廢棄飲料瓶(6 )和砂土( 7 )混合后回填進減載槽(5 )時逐層填筑，每層厚度不超過50cm，并進行碾壓。廢棄飲料瓶(6)容積不超過500ml，瓶內大氣壓強為I個標準大氣壓，瓶口密封；砂土(7)粒徑為l-3mm。
[0023]本實施例中涵洞減載結構的具體構建過程如下:
[0024]第一步，涵洞(I)兩側按相關規(guī)范要求填筑路堤填土(2)，填筑至涵頂。
[0025]第二步，在涵頂平面以上繼續(xù)填筑路堤填土(2)，涵洞(I)兩側填筑路堤填土(2)高度為涵頂上填筑路堤填土高度的1/20，在涵頂預留與涵洞寬度相等的不進行填筑的減載槽(3)。
[0026]第三步，使廢棄飲料瓶(6 )內大氣壓強為I個標準大氣壓，并封閉瓶口，與砂土( 7 )混合。
[0027]第四步，將混合后的廢棄飲料瓶(6)和砂土(7)按照30cm每層逐層回填入減載槽
(3)中，并壓實，形成減載區(qū)(3)。
[0028]第五步，在減載區(qū)(3 )頂面以上繼續(xù)按相關規(guī)范要求逐層填筑路堤填土( 2 )。
[0029]結合圖1，從荷載傳遞機理上分析本實用新型原理:
[0030]當路堤荷載作用在減載區(qū)(3)上方時，由于減載區(qū)(3)中空瓶逐步壓縮，弓丨起減載區(qū)(3)和兩側路堤填土(2)的較大差異沉降。該差異沉降使上部路堤填土產(chǎn)生土拱效應，使部分路堤荷載傳遞至涵洞兩側填土(2)，并傳遞至地基(4)，從實質上減小了涵洞(I)所受荷載。
[0031]將本實用新型應用于某高速公路一處涵頂填土高度為16.0 m的高填方涵洞，涵洞為蓋板涵，高1.5 m。涵底地基為碎石土。在該涵洞鄰近相似地層一處涵頂填土高度為14.8m的同類型高填方涵洞，采用現(xiàn)有的加筋減載法進行減載處理，對兩種工況分別進行監(jiān)測對比分析。監(jiān)測結果表明，與現(xiàn)有的加筋減載法相比，本實用新型方法可使涵頂填土壓力減小45%以上，涵洞頂部各處填土壓力的變化幅度明顯小于現(xiàn)有的加筋減載法工況。
[0032]上述【具體實施方式】只是本實用新型的一個優(yōu)選實施例，并不是用來限制本實用新型的實施與權利要求范圍的，凡依據(jù)本實用新型申請專利保護范圍所述的內容做出的等效變化和修飾，均應包括于本實用新型專利申請范圍內。
【權利要求】
1.基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 包括位于涵洞頂部填土中的減載槽，減載槽內堆填有密封塑料容器和砂土，密封塑料容器和砂土形成減載區(qū)。
2.如權利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 所述的減載區(qū)位于涵洞頂部正上方。
3.如權利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 所述的減載槽寬度與涵洞寬度相等，深度為涵洞頂部填土高度的1/20?1/30。
4.如權利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 所述的密封塑料容器容積不超過500ml。
5.如權利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 所述的密封塑料容器為廢棄飲料瓶。
6.如權利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 所述的砂土粒徑為l_3mm。
7.如權利要求1所述的基于密封塑料容器的公路高填方涵洞減載結構，其特征在于: 所述的涵洞為拱涵或蓋板涵。
【文檔編號】E01F5/00GK203923927SQ201420233607
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】馬強, 莊心善, 何俊, 陶高梁, 朱健 申請人:湖北工業(yè)大學