[实用新型]一种山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及交通建设技术领域，具体涉及一种山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构。

背景技术

山区高速公路涵洞上覆填土一般较高，尤其是高填方路段，涵洞上覆填土高度多在10m以上，甚至会有覆土高度超过50m的超高填方涵洞。由于填土荷载大，地形地质情况复杂多变，涵洞的受力及变形特性往往较为复杂，涵体存在应力集中和不均匀沉降等问题，容易引起各种不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之说。这些病害轻则引起涵洞开裂、渗漏或积水，重则致使涵洞结构破坏，甚至出现垮塌，严重影响公路的正常使用。

目前，对山区高速公路高填方涵洞的减载措施主要以加筋减载法为主。加筋减载法是指人为地使涵顶上方局部高度和宽度范围内的填土体密度小于两侧填土，形成减载孔；同时在减载孔上方铺设一层筋材，筋材两端分别锚固于两侧密实填土中，达到涵顶减载的目的。虽然加筋减载法对高填方涵洞涵顶应力集中现象有所缓解，但其仍存在以下几个方面不足：(1)涵顶加筋减载效果有限，涵顶开裂现象仍然存在；(2)涵顶荷载转移至侧墙，涵洞侧墙开裂现象有所增加；(3)涵洞受力及变形特性受复杂地质影响仍然很大；(4)易引起涵洞受力不对称性，涵洞涵顶与墙身分离开裂现象；(5)涵洞内、外土柱刚度差异不明显，筋材效率没有得到充分发挥。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种结构合理，施工方便的山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构，该加筋减载结构由桩、桩梁、筋材、碎石垫层和减载孔组成；

所述的桩和桩梁位于涵洞的两侧；

所述的减载孔位于涵洞涵顶的正上方；

所述的筋材和碎石垫层位于减载孔上方。

桩、桩梁、筋材、碎石垫层和减载孔组成一个减载体系，通过桩顶土拱效应和筋材张拉膜效应，使大部分路堤荷载传递至桩顶，并沿桩身传递至下卧持力层。

所述的涵洞为拱涵或盖板涵。

所述的桩为刚性桩，弹性模量在5-30GPa范围内，桩径在0.4-0.6m范围内，桩间距在2.0-3.0m范围内，桩长根据地层分布情况确定，桩端穿透复杂地层至下卧持力层，桩与涵洞基础净间距为0.8-1.5m。

所述的桩梁通过钢筋笼与桩顶部刚性连接，桩梁采用现浇钢筋混凝土完成，桩梁厚度在0.3-0.5m范围内，桩梁宽度在1.5-2.5倍桩径范围内，桩梁顶面标高与减载孔顶面标高一致。

所述的减载孔采用轻质填料填筑，轻质填料密度小于1.2g/cm³，减载孔宽度与涵洞宽度一致，减载孔高度在1.5-3.0m范围内。

所述的碎石垫层铺设在桩梁和减载孔顶面，厚度在0.5-1.0m范围内。

所述的筋材为高强度土工格栅，或是钢塑格栅，筋材铺设在碎石垫层中间位置，筋材满足伸长率为0.5%时的抗拉强度不小于120kN/m的条件。

所述的筋材和碎石垫层铺设至两侧土体长度均为7-10m的位置。

本实用新型采用上述结构后，涵顶加筋减载效果显著提高，有效缓解了涵顶开裂现象；涵顶荷载通过桩身传递至下卧持力层，涵洞侧墙开裂现象得到显著缓解；有效减小了复杂地质对涵洞受力及变形特性的影响；有效减小了涵洞受力不对称性，避免了涵洞涵顶与墙身分离开裂现象；筋材效率得到显著提高。

附图说明

图1为本实用新型的一种山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构的剖面示意图。

附图标记说明如下：1-涵洞，2-桩，3-桩梁，4-筋材，5-碎石垫层，6-减载孔，7-下卧持力层，8-复杂地层。

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进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构，该加筋减载结构由桩2、桩梁3、筋材4、碎石垫层5和减载孔6组成；

所述的桩2和桩梁3位于涵洞1的两侧；

所述的减载孔6位于涵洞1涵顶的正上方；

所述的筋材4和碎石垫层5位于减载孔6上方。

桩2、桩梁3、筋材4、碎石垫层5和减载孔6组成一个减载体系，通过桩顶土拱效应和筋材4的张拉膜效应，使大部分路堤荷载传递至桩顶，并沿桩身传递至下卧持力层7。

所述的涵洞1为拱涵。