[发明专利]路基中管道系统填垫层厚度的确定方法及处理结构

说明书

本发明涉及路基中管道系统填垫层厚度的确定方法及处理结构，所述确定方法步骤如下：1)验算基础底面土层承载力是否满足设计要求，以确定是否需要进行换填垫层处理；2)若需要进行换填垫层处理，则根据填垫层底面处土层的地基承载力，确定填垫层的厚度：2‑1)确定给、排水管道、检查井的基础类型，根据基础类型确定p_z的表达式；2‑2)根据f_z、p_cz、p_z的关系，确定填垫层厚度；f_z(kPa)为填垫层底面处土层的承载力特征值；p_cz(kPa)为填垫层底面处土的自重应力；p_z(kPa)为填垫层底面处土的附加应力。根据本发明方法施工的管道系统，在存在软弱下卧层时，不但具有足够的地基承载力，而且能避免人力、物力浪费。

技术领域

本发明涉及一种路基中管道系统填垫层厚度的确定方法，还涉及一种路基中管道系统的处理结构，本发明属于市政道路、市政给排水、软土路基处理等工程技术领域。

背景技术

城市给排水工程的建设是城市建设的重点内容。现阶段，城市给排水工程最主要的目的是为城市居民的生产生活提供一个更为干净舒适的环境。城市给排水工程的建设是城市生态文明建设的重要环节，有助于维护城市的生态文明，为城市经济建设和生态环境的协同可持续发展奠定良好的基础。运输工业污水、生活污水、城市降雨堆积的雨水、给水源匮乏地区的供水等是城市给排水工程最主要的内容。施工环境的复杂多变，使得城市给排水工程的施工方式必须灵活多变。这就需要根据实际的施工环境，选择恰当合理的施工方案。

城市路基中管道系统主要结构包括检查井和给、排水管。检查井竖埋入路基中，呈圆筒状，表面外露，通常需直接承受行车等外部荷载，并把外部荷载通过基础传递至下部土层。检查井通常为钢筋混凝土结构，刚性较土层大很多。给、排水管一般横向埋在路基中，与所述检查井内部通过井壁上的开孔连通。给、排水管通常包括混凝土管和塑料管两种，图1、图2分别给出了混凝土管、塑料管结构的给、排水管地底施工结构，附图标记代表如下：

1、混凝土管；2、C20混凝土垫层；3、填垫层；4、土基；5、中粗砂垫层，压实度不小于90％；5-1、中粗砂回填，压实度不小于90％；5-2、中粗砂回填，压实度不小于95％；6、中粗砂或石屑回填，压实度为90％；7、管顶中粗砂或石屑回填；8、素土回填；9、路面结构；10、沟槽外边线。

图1中，C20混凝土垫层2为混凝土管1的基础，图2中5-1、5-2为塑料管1-1的基础，图2中塑料管1-1基础由于不像图1中的混凝土垫层基础一样是刚性结构，所以其有效宽度的取值往往与其实际宽度不同，本领域通常取与塑料管1-1直径同宽。检查井的施工结构未画出，检查井底部通常设有圆形或矩形基础。

对管底土层(即土基4)的地基承载力，给排水管道通用图纸提出如下要求：混凝土管管底土层地基承载力特征值要求不小于100kPa，塑料管管底土层地基承载力特征值要求不小于80kPa。当管底土层地基承载力特征值不满足此要求时，应进行换填垫层处理(即图1、2中的填垫层3并非必要结构)，填垫层厚度3不宜小于0.5m，不宜大于3m。

不足之处在于：上述城市给排水管管底土层地基承载力需求数值并未有充分的确定依据，实际设计时填垫层厚度的确定也没有足够的计算依据。对于检查井这类给排水管道的重要结构，其直接承受行车等外部荷载并传递至下部土层，当外部荷载为拖挂车等大荷载车辆时，对检查井产生非常大的冲击荷载，此时，产生的应力往往会大于100kPa。因此，原来所提出的100kPa地基承载力要求可能会不满足实际需要。而对于给、排水管，其不直接承受外部荷载，原来所提出的100kPa地基承载力要求(对于混凝土管而言)可能存在富余，若仍按照原有100kPa要求施工，会造成一定程度的人力、物力浪费，不具经济性。

发明内容